微生物激光诱变育种应用研究进展

新型物理诱变方法及其在微生物诱变育种中的应用进展陈义光;李铭刚;徐丽华;刘祝祥;夏振远;文孟良【摘要】综述了新型物理诱变方法离子注入(Ion Implantantion)、激光(Laser)和微波(Microwave)的生物学效应及其近年来在微生物诱变育种中的研究与应用.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2005(002)005【总页数】3页(P46-48)【关键词】微生物诱变育种;物理诱变方法;离子注入;激光;微波【作者】陈义光;李铭刚;徐丽华;刘祝祥;夏振远;文孟良【作者单位】云南省微生物研究所,教育部微生物资源重点实验室(云南大学),云南,昆明,650091;吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000;云南省微生物研究所,教育部微生物资源重点实验室(云南大学),云南,昆明,650091;云南省微生物研究所,教育部微生物资源重点实验室(云南大学),云南,昆明,650091;云南省微生物研究所,教育部微生物资源重点实验室(云南大学),云南,昆明,650091;吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000;云南省烟草科学研究院玉溪农业研究所,云南,玉溪,653100;云南省微生物研究所,教育部微生物资源重点实验室(云南大学),云南,昆明,650091【正文语种】中文【中图分类】Q6-33;Q937以人工诱发基因突变为基础的诱变育种具有速度快、收效大、方法简单等优点，它是菌种选育的一个重要途径，在发酵工业菌种选育上具有卓越的成就，迄今为止国内外发酵工业中所使用的生产菌种绝大部分是人工诱变选育出来的。

近年来，虽然随着代谢控制理论、基因工程技术、蛋白质点突变技术等生物技术的发展，代谢控制育种、杂交育种，特别是基因工程育种在微生物育种工作中发挥着越来越大的作用[1～3]，但是，传统的(“经典的”)诱变育种仍是大多数工业微生物育种最重要、最有效的技术[4～6]。

诱变方法在微生物育种中的应用＊韩丽丽，刘敏（１．中国人民解放军防化指挥工程学院三系生物防护教研室，北京１０２２０５）摘要：分析了近几年来我国常用的几种物理诱变和化学诱变育种方法的原理、特点以及成功案例等，为微生物诱变育种提供了依据。

关键词：诱变；微生物育种中图分类号：ＴＳ２６１．１５文献标识码：ＢＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｕｔａｇｅｎｉｃｉｔｙｉｎＭｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍＢｒｅｅｄｉｎｇＨＡＮＬｉ－ｌｉ，ＬＩＵＭｉｎ（１．ＤｅｐｔｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＤｅｆｅｎｓｅ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＤｅｆｅｎｓｅａｎｄＣｏｍｍａｎｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｚｅｓｓｏｍｅｍｅｔｈｏｄｓａｂｏｕｔｐｈｙｓｉｏｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｍｕｔａｇｅｎｉｃｉｔｙｂｒｅｅｄｉｎｇｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ａｎｄｉｔａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｃａｓｅｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓ．Ｓｏｔｈａｔ，ｉｔｓｕｐｐｌｙｓｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｂｒｅｅｄｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｕｔａｇｅｎｉｃｉｔｙ，ＭｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍＢｒｅｅｄｉｎｇ文章编号：１００２－８１１０（２００８）０３－００１６－０３微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏，甚至影响人们的日常生活质量，所以培育优质、高产的微生物菌株十分必要。

微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。

作为途径之一的诱变育种一直被广泛应用。

生物育种中的激光诱变技术探究
杨兆民
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2010(038)031
【摘要】从激光的物理特性出发,阐述了激光辐照种子所能产生的生物学效应,介绍了激光诱变育种技术的兴起、进展、所取得的成果和实施该技术所应用的仪器设备,探讨了激光育种的诱变机理和规律,客观地将该项技术与常规育种技术进行了比较,并对激光诱变育种技术的前景作了展望.
【总页数】3页(P17395-17396,17398)
【作者】杨兆民
【作者单位】平顶山教育学院物理系,河南平顶山,467000
【正文语种】中文
【中图分类】S603.6
【相关文献】
1.物理诱变技术在食品工业微生物育种上的应用进展 [J], 熊俐;杨跃寰;胡洋
2.微生物育种物理诱变技术ARTP的应用进展 [J], 朱瑞敏;邱晨曦;韩悦;丁延芹;杜秉海;汪城墙;
3.化学诱变技术在微生物育种研究中的应用 [J], 程明;崔承彬;李长伟;田从魁;杜智敏
4.植物化学诱变技术在育种中的运用及其进展Ⅰ.化学诱变技术及诱变效率 [J], 董颖苹;连勇;何庆才;徐涵
5.提高拮抗菌WB3对番茄灰霉病菌拮抗能力的He-Ne激光与氯化锂复合诱变技术 [J], 任涛涛;田永永;谢云;陈五岭
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激光在农作物遗传育种上的应用
一、激光在农作物突变育种中的应用
1. 激光诱导突变技术：利用激光辐射作用，使DNA链断裂、交换、缺失、添加等突变，从而创造新的生物体。

对于农作物育种来说，这种技术具有很大的潜力，可以大大缩短育种周期，提高育种效率。

2. 激光选择技术：通过选择具有特定生理或形态特征的突变体，筛选出适宜于生产的优良品种。

比传统的选择技术更加快速、准确。

二、激光在农作物基因编辑中的应用
1. 基因克隆技术：利用激光在细胞膜上产生微小孔，将外源DNA导入细胞内，实现外源基因的克隆。

可以将优良品种的基因导入到其他农作物中，从而创造出更加优良的品种。

2. 基因靶向修饰技术：通过利用激光产生的微小孔，导入基因修饰工具（如CRISPR-Cas9系统），实现对目标基因的精准编辑。

可以针对一些顽固性病害、耐旱耐盐等特质进行基因编辑，创造更加适应复杂环境的优良品种。

三、激光在农作物生长调控中的应用
1. 光合作用的调控：激光可以用作光源，辐射在农作物上可以促进光合作用的进行，提高光合效率，从而促进农作物的生长发育。

2. 全光谱光照技术：利用激光发光的特定波长，对农作物进行全光谱照射，可以调节植物的生长周期和形态特征，如促进开花、增加果实大小等。

四、激光在农作物营养品质改良中的应用
1. 成分检测技术：利用激光的光谱测量特性，能够快速精准地检测农产品中各种成分、营养含量等信息，可以为农作物的营养品质检测提供更加合理的标准。

2. 保鲜技术：激光可以利用其消毒杀菌的特性，延长农产品的保鲜期限，减少农产品的损失。

同时，利用激光的干燥技术和微波技术，可以保持农产品的口感和营养品质。

诱变育种方法在微生物育种中的应用概述摘要：在现代发酵工业中，诱变技术（无论是物理还是化学诱变）对于促进微生物发酵从而提高利用反应底物的能力和高产率仍然起着至关重要的作用。

本文主要从工业生产中对于微生物的诱变育种的方法（物理、化学诱变育种等）进行了综述，以及通过几种常见的诱变方式来介绍在微生物育种方面的相关研究进展。

关键词：微生物；诱变育种；物理诱变；化学诱变一、前言现代发酵工程技术的最终产物，一般都是由微生物生产得到的，且通过微生物的发酵生产所取得的效益已经得到了全世界的瞩目和认可。

对工业微生物菌种的优化选育是提高产量和质量的一条有效途径。

以突变和筛选为中心的传统育种技术在工业微生物发展到现在规模的过程中始终起着重要作用。

70年代以来，重组DNA技术和原生质体融合技术开始用于菌种选育。

各种外源基因在原核生物、真核细胞的克隆和表达研究取得了重大成果，使工业微生物育种技术进入了真正意义的分子水平育种时代[1]。

常规的诱变育种方法主要为物理诱变和化学诱变两种。

微生物的诱变育种，是以人工诱变手段诱发微生物基因突变，改变遗传结构和功能，通过筛选出产量高、性状优良的突变株，并找出这个突变株最佳培养基和培养条件，使其在最适条件下合成有效产物。

以人工诱发突变为基础的微生物诱变育种，具有速度快、收效大和方法简单等优点，是菌种选育的一个重要途径，在发酵工业菌种选育上具有卓越的成就，迄今为止，国内外发酵工业中所使用的生产菌种绝大部分是人工诱变选育出来的[2]。

理想的工业化菌种必须具备遗传性状稳定、纯净无污染、能产生许多繁殖单位、生长迅速、能于短时间内生产所要的产物、可以长期保存、能经诱变产生变异和遗传、生产能力具有再现性、具有高产量和高收率等特性。

而从自然界分离的野生菌种，不论是在产量上还是在质量上，均难适合工业化生产的要求。

但诱变筛选方法相对简便，是菌种选育的基本、常规和经典方法。

特别是对遗传背景不很清楚的对象，诱变育种更是必不可少。

生物育种技术的发展趋势及应用研究从农业发展的历程中不难发现，生物育种技术具有极其重要的意义。

在传统育种方法之外，生物育种技术的应用研究逐渐升温，为农业的发展提供了广阔的思路和前景。

本文将从生物育种技术的发展历程和趋势、技术的应用研究等角度进行探究。

一、生物育种技术的发展历程和趋势自中国古代的割接、芽接、嫁接技术，到现代的基因工程、遗传修改、细胞培养等高新技术，生物育种技术在不断地发展和升级。

生物育种技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：1、遗传改良技术逐渐多样化遗传改良技术一直是人类育种的重要手段。

在传统育种方法之外，现代科学技术的发展使遗传改良技术变得更为多样化。

从物理诱变、化学诱变、辐射诱变，到基因编辑、基因植入、基因克隆等一系列现代遗传改良技术，都为生物育种技术的发展提供了新的思路和可能性。

2、完善的精准育种方法传统育种方法的不足之处在于时间成本较高，效率较低，精度不够高。

现代育种方法的出现，使育种过程变得更加快速、精准。

例如，高效液相色谱（HPLC）技术和DNA分子标记技术在育种中的应用，可以帮助育种者快速、准确地了解物种的基因表达情况和分子标记信息，从而实现精准育种。

3、技术交叉融合，生物育种实现跨领域发展在现代科技快速发展的背景下，生物育种技术也向着多领域交叉融合的方向发展。

例如，将基因工程技术与信息技术相结合，可以通过机器学习算法对物种的表征信息进行快速分析和对比。

这种交叉融合可以大大提高生物育种的效率和准确性。

二、生物育种技术的应用研究广泛应用于植物、动物、微生物等领域的生物育种技术，具有十分广泛的应用前景。

其中，植物育种的研究尤为深入，不仅对丰富粮食、药材等的品种和质量有重要意义，还对保护环境、促进生态平衡等方面具有深远的影响。

1、植物育种技术的应用研究植物育种技术被广泛应用于农业领域中，能够促进植物的繁殖、提高产量、改善品质等。

同时，生物育种技术还可以培育适应各种环境类型的植物，抵御自然灾害和病虫害的侵袭等。

浅谈激光技术在生物育种中的应用作者：吴思超来源：《农家科技下旬刊》2014年第09期摘要：生物育种的目标是获得生理效应低、遗传效应高的诱变处理。

但无论是人工诱变还是自发突变，其突变率都不太高。

因此，植物突变育种中的一个重要问题就是如何提高突变率，扩大突变谱。

现代科研工作者进行此项研究时，除了从自然界和大田中选择自然形成的种子来进行培育之外，还致力于通过人工途径诱发基因突变来改变作物的遗传基因，达到培育新的优良品种的目的，激光诱变育种就是此领域的一项新兴技术。

关键词：激光技术；生物育种；应用激光具有高光亮性、高单色性、高方向性和高相干性等一系列特点，用它照射作物种子可引起基因突变和染色体畸变，选择合理的激光波长和剂量及照射时间能够诱发植株矮生、提高抗病虫害能力、提早成熟和增加产量等多种变异。

随着国内外激光技术的飞速发展和研究水平的深入，激光诱变技术在作物诱变育种，品种改良的生产实践中得到了广泛推广和应用。

一、激光诱变育种的研究进展激光诱变育种的机理研究最初仅注意生物的外观性状，如高、矮、成熟早迟等方面。

后逐渐深入到生理、生化及遗传效应的研究。

如叶绿素含量、光合作用强度、花青素含量、过氧化酶、酯酶含量、同工酶谱的分析，以及染色体和电子显微镜的切片分析等等。

这些研究对于澄清生理生化及遗传机制说明了一些问题，打下了一定基础。

染色体是遗传物质的载体，一定物种的染色体形态、结构和数量是一定的，这对保持物种遗传性状的稳定性是非常重要的。

大量实验证明：用激光照射动植物可引起染色体产生缺失、重复、倒位和异位等结构，可产生断片、桥等形态变化，也可产生染色体数量的变化。

当激光使染色体一处断裂或多处断裂后，在结合前发生了变化或断裂的染色体断片改变位置，再以新的格局结合起来，就会出现染色体结构、形态和数量上的变异，这些变化可通过细胞有丝分裂或减数分裂传到下一代，产生遗传效应，这就是激光的直接诱变作用。

随着激光技术的不断发展，激光在生物学领域获得广泛应用，主要表现在激光诱变育种方面。

赤霉素产生菌的激光诱变育种研究
赵炎生
【期刊名称】《激光生物学报》
【年(卷),期】1997(6)4
【摘要】激光是一种新型的物理诱变剂，对微生物产生不同的诱变效应。

本文报导用Ｈｅ－Ｎｅ激光对赤霉素产生菌进行照射１０－１５分钟产生较为满意的诱变效果；所得到的高产菌株的效价提高率可达１１０５以上。

实验证明，掌握好激光器的种类功率大小和正确的诱变条件是诱变产生高产菌株的关键。

【总页数】1页(P1198)
【作者】赵炎生
【作者单位】中国药科大学;中国药科大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ452.12
【相关文献】
1.螺旋霉素产生菌的He-Ne激光诱变效果及其数量分析 [J], 张燕;叶蕊芳;余维;姚瑞莲;吴佳慧;李晓勇
2.药用真菌猪苓的紫外线及氦-氖激光诱变育种研究 [J], 殷红;刘瑛颖;李洪宾
3.曲酸产生菌激光诱变效应的研究 [J], 沈卫荣;沈俭;韩丽萍;江莹;万一;陈锐
4.葡萄He-Ne激光诱变育种研究 [J], 高智才
5.赤霉素产生菌的激光、化学复合诱变育种研究 [J], 赵炎生
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