第九章 微生物的突变和诱变育种
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微生物育种――诱变育种微生物育种――诱变育种摘要分析了近几年国内外对微生物诱变育种领域的研究新进展,对生物学效应及诱变微生物机理进行总结。
从物理诱变、化学诱变方面的诱变效应和作用机制及育种在酶制剂、抗生素、氨基酸、维生素及杀虫剂等高产菌种选育中的应用;对该技术与空间技术的结合在微生物菌种选育中的应用前景进行了分析。
关键词诱变微生物育种展望诱变育种是通过诱变剂的处理提高菌种突变的几率,从中筛选出具有优良特性的变异菌株,也是通过诱发基因突变为手段的微生物育种技术。
1927年发现X射线具有增加突变率的效应;1944年发现氮芥子气的诱变效应;其后,人们陆续发现了许多物理的和化学诱变因素。
诱变育种其操作简便,突变率高,突变谱也广,不仅提高产量,改良质量还可以扩大产品的品种和简化工艺条件,随着新的诱变因子不断发现和筛选体系进一步的完善,微生物的诱变育种有了开展。
一、诱变方法物理诱变1、紫外照射:是诱发微生物突变的常用的非常有用的物理诱变方法之一,紫外辐射的作用有许多解释,比拟确定的作用是能够使DNA 分子形成嘧啶二聚体,阻碍碱基也碱基之间正常配对。
2、电离辐射:是电离生物学上有高能量的产生电离作用,应用最广泛的电离射线之一,可直接或间接的变化DNA 结构。
直接效应可以氧化脱氧核糖的碱基,间接效应是使水或有机分子产生自由基。
3、激光:是一种光量子流,能量密度高、靶点小而且单色性与方向性都好的光微粒。
这种辐射通过产生光、热等效应的综合应用,直接、间接影响有机体,从而引起细胞染色体畸变效应和酶的激活与钝化。
4、微波:是一种有较强生物效应的低能电磁辐射,对生物体有热效应或非热效应。
热效应指它能引起生物体局部温度上升,非热效应是在其作用下,生物体产生非温度关系的各种反响。
所以,微波也被用作多个领域的诱变育种。
化学诱变1、烷化剂:诱发突变中一类相当有效的化学诱变剂,引起DNA 复制碱基配对的转换而遗传变异。
常用的烷化剂都有甲基磺酸乙酯、亚硝基胍或硫酸二乙酯等。
微生物诱变育种的方法微生物,这小小的生物世界里的居民,有着大大的能量。
而诱变育种呢,就像是给微生物来一场奇妙的变身之旅。
物理诱变是一种常见的法子。
紫外线就像是微生物世界的严厉教官。
微生物们在紫外线的照射下,就如同小士兵接受艰苦的训练。
紫外线那强烈的能量,会打乱微生物内部的基因结构。
比如说一些细菌,原本规规矩矩地按照自己的基因蓝图进行生长繁殖,紫外线一照,就像打乱了建筑图纸一样,基因里的一些部分发生了错乱。
有的微生物在这错乱中就产生了新的特性,也许原本不会产生某种特殊酶的,经过紫外线照射后就有了这种能力。
还有X射线,这可是更厉害的家伙。
如果把微生物比作是一个精密的小机器,X射线就像一把强力的干扰器。
它能深深钻进微生物的内部,对基因进行破坏和重组。
就像把小机器里的一些零件拆下来又重新组装,只不过这里是在基因层面。
有的微生物经X射线诱变后,抗逆性变强了。
原本在稍微恶劣一点的环境里就奄奄一息的,现在能坚强地活下去,而且还活得挺好。
化学诱变也不甘示弱。
化学诱变剂就像是给微生物的基因施魔法的小巫师。
像亚硝酸,它悄悄地接近微生物的基因,把基因里的一些碱基偷偷换掉。
这就好比在密码锁上换了几个密码数字,整个密码锁的开锁方式就可能完全变了。
微生物的基因表达也就随之改变。
一些霉菌经过亚硝酸诱变后,产孢子的能力可能大大增强,原本产一点点孢子的,现在像开了挂一样大量产孢子。
再说说碱基类似物,它们是伪装高手。
它们混入微生物的基因大厦里,伪装成正常的碱基。
可是一旦到了基因复制的时候,就开始捣乱了。
就像一个假零件混进了真零件堆里,在机器组装的时候就会出问题。
这种捣乱会导致基因复制出错,从而产生突变。
有的酵母菌经过碱基类似物的诱变后,发酵能力变得超强,能产生更多的酒精或者其他有用的代谢产物。
复合诱变就像是给微生物来一套组合拳。
先给微生物来点物理诱变,就像先给它一个下马威,打乱它的基因阵脚。
然后再用化学诱变,进一步在混乱的基因里搞点新花样。
单项选择题1.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:识记下列选项中不属于微生物基因突变的特性的是 ( )。
选项A)自发性选项B)非相应性选项C)稀有性选项D)不可逆性答案:D2.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:识记基因突变的种类有很多,下面有哪一项不属于基因突变 ( )。
选项A)营养缺陷选项B)抗性突变选项C)产量突变选项D)饰边答案:D3.知识点:1(微生物的突变) 难易度:较难认知度:认知不能在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型为()。
选项A)野生型选项B)营养缺陷型选项C)条件致死突变型选项D)R因子答案:B4.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:认知营养缺陷型菌株是指 ( )。
选项A)有营养不良症的菌株选项B)培养基中缺少某种成分才干生长良好的菌株选项C)培养基中营养成分缺少时获得的菌株选项D)丧失了合成某种营养成分能力的菌株答案:D5.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:认知已知DNA的碱基序列为CATCATCAT,经突变改变为CAACATCAT:该突变属于()选项A)缺失选项B)插入选项C)颠换选项D)转换答案:D6.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:认知已知DNA的碱基序列为CATCATCAT,经突变改变为CATACATCAT:该突变属于()选项A)缺失选项B)插入选项C)颠换选项D)转换答案:B7.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:认知切除修复过程的酶为()选项A)核酸内切酶和核酸外切酶选项B)核酸内切酶、核酸外切酶、DNA连接酶和DNA聚合酶选项C)核酸外切酶和DNA连接酶选项D)阻遏蛋白酶、核酸内切酶、核酸外切酶和DNA连接酶答案:B8.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:认知SOS过程涉及到基因是()选项A)recA选项B)nosZ选项C)nirS选项D)nifH答案:A9.知识点:1(微生物的突变) 难易度:容易认知度:认知下列属于染色体畸变的是()选项A)染色体缺失选项B)染色体置换选项C)染色体转换选项D)染色体颠换答案:A10.知识点:1(微生物的突变) 难易度:适中认知度:应用筛选细菌营养缺陷型时,为了提高筛选工作效率,经常在培养基中加入一定量的青霉素,以浓缩营养缺陷型,这一实验所用的培养基必须是 ( )。
微生物诱变育种:生命的奇妙微生物是我们身边最小的生命体,很多时候我们并不能直接感知它们的存在。
然而,它们却能通过一种特殊的方式——诱变(Mutation)——影响着我们生活中的各种生物群体,包括人类、动植物等等。
今天,我们就来谈谈这个新颖而神秘的话题。
什么是?简单来说,指的就是利用微生物对某种生物进行诱变,从而改变它的基因表达,产生新品种、新性状的一种育种方法。
这个方法的基本原理是:用化学或其他手段让微生物基因发生突变,再通过微生物对某种有用的基因进行筛选,最终通过繁殖来获得新生物种。
诱变是什么?这里我们需要先了解诱变的概念。
诱变是指基因发生变异,导致基因型和表型的改变,是一种与遗传和进化有关的生物现象。
地球上存在着各种各样的微生物,它们在不同的环境和生长条件下会产生大量的基因突变。
这些基因突变可能是随机的或者是特定的,在这个过程中,新的基因型可能获得某些新的性状,这样的性状可能比它们的亲代更有生存优势。
为什么是一种前景广阔的育种方法?之所以前途广阔,是因为它具有以下几个优点:首先,基因突变是自然而然的,而方法则是针对性地诱导微生物进行突变。
这一方法大大缩短了新品种的选育时间和成本。
其次,这种方法不涉及基因编辑技术和转基因技术。
这一点非常重要,因为基因编辑技术和转基因技术可能会对人类和环境造成潜在的风险。
最后,方法具有高效、广泛适用性等诸多优点。
由于微生物的数量庞大,不同的微生物可以用于诱变不同的生物,且微生物在实验中具有高容错性。
在实践中有哪些成功案例?在实践中已经有了很多成功案例。
比如,在植物育种方面,通过微生物诱变,我们可以获得既耐旱又耐病的新品种;在饲料育种方面,我们可以获得既营养丰富又易于消化的新饲料等等。
的应用还不止于此,例如医疗领域,我们可以通过微生物诱变来研制更加安全、有效的药物;在水产养殖中,通过微生物诱变可以获得更加健康和肥壮的水生动物。
结语是生命科学领域的一种创新、前沿的研究方向。