微波诱变育种

微波诱变选育红色素高产菌株初探苏龙;詹萍;甘耀坤;陈旭健;吴弦华;覃梁萍【摘要】以红色素产生菌WO为出发菌株,通过微波诱变、微波和紫外复合诱变,得到3株产红色素较高的生产茵W1,W2,W3,结果表明,复合诱变比单一因子诱变的效果好,复合诱变筛选到的W3产生红色素的色价由1.073提高到1.748,提高了63%.遗传稳定性实验表明,3株突变株的产红色素的性能较稳定.【期刊名称】《玉林师范学院学报》【年(卷),期】2010(031)002【总页数】3页(P48-50)【关键词】红色素;微波诱变;色价【作者】苏龙;詹萍;甘耀坤;陈旭健;吴弦华;覃梁萍【作者单位】玉林师范学院,化学与生物系,广西,玉林,537000;玉林师范学院,化学与生物系,广西,玉林,537000;玉林师范学院,化学与生物系,广西,玉林,537000;玉林师范学院,化学与生物系,广西,玉林,537000;玉林师范学院,化学与生物系,广西,玉林,537000;玉林师范学院,化学与生物系,广西,玉林,537000【正文语种】中文【中图分类】Q939.9食用色素目前主要分为两大类：合成色素（Synthetic pigment）和天然色素（Natural pigment）. 由于合成色素色泽鲜艳，稳定性好，成本低廉，目前食品工业上所用的色素多为合成色素，但是合成色素对人类的健康具有潜在的危险性危害包括一般毒性、致泻性、致突性（基因突变）与致癌作用等[1-3]. 天然色素是从天然动、植物中提取和微生物生产的，具有安全可靠、没有毒副作用、着色自然等优点，因此倍受人们的瞩目[4-5].目前我国的天然红色素中，占市场主导地位的是从植物中提取的红色素，但植物的生长周期比较长，提取工艺比较复杂，给天然红色素的数量及质量带来了很大的影响. 微生物的生长周期短，不受环境因素的影响，提取工艺比较简单，用微生物发酵生产天然红色素具有广阔的前景. 本文以本实验室从自然界筛选出的红色素产生菌W0为出发菌株，通过微波诱变的单一诱变和复合诱变的方法来选育红色素高产菌株，以期为微生物发酵生产天然红色素打下基础.1 材料1.1 菌种由本实验室从校园土壤中分离纯化得到的W0.1.2 仪器设备PYX-DHS-HOXSO-B 隔水式电热恒温培养箱，PHS-3C 精密 pH 计，TU-1800S 紫外可见分光光度计，HH-S 数显恒温水浴锅，S. SWCJ-IBU 净化工作台，TGL-16C 台式离心机，EXJ60-4 电子天平，ZHWY-200B 新型小容量全湿度恒温培养振荡器，微波炉 800W、2450MHz，试剂均为国产分析纯试剂.1.3 培养基改良的PDA培养基：马铃薯200 g（去皮），葡萄糖5 g，胰蛋白胨（大豆蛋白胨）5 g，NaCl 5 g，PH自然、水1L，制备固体培养基时添加18～20g/L的琼脂粉.2 方法2.1 菌悬液的制备用无菌水洗下菌种（或用灭菌过的接种环将菌种刮下），放入装有无菌玻璃珠和无菌水的三角瓶中，在28℃，170r/min的恒温摇床中振荡1h，使细胞分散均匀，用无菌脱脂棉过滤得菌悬液，以备用.2.2 微波诱变选育红色素高产菌株采用脉冲频率为 2450 MHz，功率为900W的微波炉，分别对相同浓度和体积的菌悬液进行辐射处理. 每次照射60s后使平皿冷却，再进行照射，并将照射时间累计. 设定不同的辐射时间为不同的微波处理剂量，相同条件非辐射菌悬液平板培养，选育出红色素产量高的菌株.2.3 微波和紫外复合诱变选育红色素高产菌株采用脉冲频率为 2450 MHz，功率为900W的微波炉，分别对相同浓度和体积的菌悬液进行辐射处理. 每次照射60s后使平皿冷却，再进行照射，并将照射时间累计，设定不同的辐射时间为不同的微波处理剂量，相同条件非辐射菌悬液平板培养. 然后取经微波辐射后的菌悬液，用25W的紫外灯对其进行与微波辐射时间等长的辐射作用，培养后选育出红色素产量高的菌株.2.4 色价的测定取经过辐射诱变筛选出的正突变株，对其进行发酵培养，用无水乙醇∶氯仿=2∶1为萃取剂萃取色素并在波长为490nm处测定其A值和计算色价.色价（以1ml发酵液为单位）=吸光值（A值）×萃取剂体积（ml）×稀释倍数/发酵液体积（ml）2.5 遗传稳定性实验取经过辐射诱变筛选出的正突变株，用发酵培养基对其进行连续3代的培养，取培养好的发酵液，测定其A值和计算色价.3 结果和分析3.1 微波诱变的结果出发菌株经微波辐照60s后，接种到培养基培养，挑取出1株色素产生量明显比原始菌株高的菌株W1，结果见表1.表1 微波诱变的结果Table 1 Results of microwave radation作用时间/s 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540颜色浅红较红浅红浅红浅红浅红浅红浅红浅红浅红表2 微波和紫外复合诱变的结果Table 2 Results of microwave and ultraviolet radation作用时间/s 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540颜色浅红浅红浅红较红深红浅红浅红浅红浅红浅红3.2 微波和紫外复合诱变的结果出发菌株经微波和紫外线复合诱变180s、240s后，接种到培养基培养，挑取出2株色素产生量明显比原始菌株高的菌株W2、W3，结果见表2.3.3 高产菌株色价测定的结果用紫外可见分光光度计对原始菌株W0、W1、W2、W3进行A值的测定并计算其色价，结果见表3，结果表明，经微波或者复合诱变处理后得到的正突变菌株的产酶量有不同程度的提高.表3 色价的测定结果Table 3 Results of Color Value菌株 W0 W1 W2 W3色价 1.073 1.350 1.208 1.7483.4 遗传稳定性实验结果为了检验菌株产酶的稳定性，将W1、W2、W3在琼脂培养基中连续传代3次，每次传代后接入发酵培养基中培养，测定其色价，结果见表4. 从表4的数据可知，诱变后的正突变株的产色素能力基本保持稳定，没有明显的下降或者上升，具有较好的遗传稳定性能.表4 遗传稳定性测定Table 4 Determination of genetic stability菌株第一代第二代第三代W1 1.350 1.345 1.348 W2 1.200 1.208 1.198 W3 1.748 1.7451.7504 讨论经微波诱变筛选得到3株红色素产量较高的菌株，其中W3的色素的产量最高，色价提高了63%.表明微波育种是一种有效提高红色素产生菌W0的育种方法. 通过单一的微波育种和微波与紫外诱变结合的方式比较，可以看出复合诱变选育出的红色素高产菌的几率高、效果较好. 这可能是由于不同的诱变剂对菌株作用的位点不同，各种诱变剂相互作用时，具有协同作用，加强了诱变的效果. 其中微波、紫外都是容易得到的诱变剂，处理方法简单易行，无需特殊的设备，操作安全，是比较好的诱变方法. ■【参考文献】[1] 天津轻工业大学. 食品添加剂[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1992:50-51.[2] 高菲菲. 合成色素危害健康[J]. 沿海环境, 2002(5):20-21.[3] 雷钢铁等. 紫甘蓝色素的提取及其理化性质研究[J]. 化学世界, 2001(2):25.[4] 孙庆杰,丁霄霖. 番茄红色素稳定性的初步研究[J]. 食品工业与发酵, 1997(2):47-49.[5] 植中强,李红缨,杨海贵. 天然食用色素提取工艺与稳定性研究的状况[J]. 广州化工, 1999,27(4):18-20.。

微波对水稻的诱变效果及应用于育种的可行性研究
方兴;王丰;周虞灿
【期刊名称】《微波学报》
【年(卷),期】1994()2
【摘要】作物新品种的选育是农业生产的主要研究课题之一.作为育种的一种方法—辐射育种,特别是高能辐射育种的研究在我国至今已有30多年的历史,据统计已在22种植物上育成243个突变品种,如棉花“鲁棉一号”,水稻“原丰果”,大豆“铁丰18”.诱变获得大量有利用价值的早熟、矮杆、抗病、抗逆,优质及其他特异突变体.因此高能辐射育种走过了一段从开创、曲折到稳步发展的三个阶段.但是由于高能辐射的控制和防护受到一定条件的限制,加上仍属于一种随机的不可重复过程,故作者想寻找一种遗传变异大,突变后代可利用性高和处理方法简便的诱变育种方法.近几年来随着大功率微波技术的发展,有可能对它的生产、工程系统和控制、防护进行广泛的研究与应用.本文就是作者用大功率微波做的一种育种试验.
【总页数】5页(P45-49)
【关键词】微波辐射;水稻;诱变;育种
【作者】方兴;王丰;周虞灿
【作者单位】浙江师范大学
【正文语种】中文
【中图分类】S511.103.5
【相关文献】
1.提高水稻辐射诱变育种效果有关方法的研究 [J], 周松茂
2.玉米辐射育种十年进展及诱变育种效果简述 [J], 郭海鳖
3.几种诱变剂对水稻诱变育种效果的研究 [J], 骆倩;王肾裕
4.提高水稻辐射诱变育种效果的研究 [J], 万贤国;庞伯良;朱校奇;胡能书;朱泽瑞;
5.提高辐射诱变育种效果及辐射遗传效应的研究──Ⅰ提高水稻辐射诱变效率的研究 [J], 万贤国;胡能书;庞伯良;朱校奇;朱泽端;黄亮群;柳庆云
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实验二淀粉产生菌的诱变育种及酶活力测定指导老师：xxx生命科学学院08级生物技术（三）班豆豆同组人：xx xxx摘要：诱变育种技术是提高淀粉产生菌产淀粉能力最有效的途径。

常用的诱变育种方法有自然突变育种、紫外线诱变育种、微波诱变育种、激光诱变育种。

本实验采用紫外线诱变育种的方法，对从土壤中分离提取的淀粉产生菌进行诱变，测定诱变得到的菌株的酶活力，然后从中筛选出产淀粉能力强的菌株。

关键词：淀粉产生菌，紫外线诱变育种，酶活力测定一、实验目的：1.学习紫外线诱变育种的方法；2.进一步学习酶活力测定的基本方法；3.无菌操作的进行。

二、实验原理：紫外线的光谱范围在40 ～390 nm, 而DNA的嘌呤和嘧啶可以吸收的紫外线光谱通常为260 nm。

因此能诱发生物突变的有效波长范围是200～300 nm, 最有效的波长为25317 nm, 这一波长的诱变效应相当于波长260 nm的紫外线。

当紫外线照射微生物时不能引起电离, 其作用是使物质分子或原子中的轨道从基态跃迁到激发态, 紫外光子本身作为能量被物质吸收。

由于紫外线穿透性很弱, 所以被广泛用作微生物诱变剂。

紫外辐射使DNA分子形成嘧啶二聚体, 阻碍碱基正常配对,并可能引起突变或死亡。

另外嘧啶二聚体的形成, 还会阻碍双链的解开, 从而影响DNA 的复制和转录。

紫外线对各种微生物的诱变效应因菌种不同而存在很大差异。

一般微生物营养体照射3～5min即可致死, 但芽孢杆菌约需10min。

另外紫外线照射微生物后还存在可见光修复的问题,故通常采用在红光下操作，减少其光恢复的机率。

利用紫外可诱变选育出大量产量高、活性强的优良微生物菌种。

三、实验材料及主要仪器和试剂：1.材料：(实验一)筛选的得到的淀粉产生菌2.仪器：超净工作台，紫外灯，红光灯，磁力搅拌器，100-1000ml移液枪，培养皿，分光光度计，恒温水浴锅。

3.试剂：碘液、2%可溶性淀粉、pH6.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、标准糊精溶液、0.5mol/L 乙酸、0.85%生理盐水、无菌水。

诱变育种技术诱变育种是利用物理、化学因子，促使育种的原始材料的遗传性发生变异，从而选出优良品种的一种育种方法。

它包括物理的辐射诱变和化学诱变两种。

辐射诱变是指利用γ-射线、X-射线、β-射线、中子、无线电微波、激光、紫外线等物理因子，照射植物的种子、植株和其他器官，使它们的遗传物质发生变化，产生各种各样的变异，通常称为突变，然后选择符合人们需要的植株进行培育，从而获得新品种。

化学诱变则是利用一些化学药品，来浸泡和处理植物的种子或其他器官，促使突变的发生，从而选育出新的品种。

诱变育种是相对于利用自然突变选种(穗选、株选)而言的，植物在自然条件下生长发育，由于受到各种自然条件的作用，它们的遗传物质也会发生变异。

但由于自然条件下的各种引起变异的因子的强度较缓和，自然突变的频率较低，发生的变异数往往满足不了育种选择的需要，所以现代育种中往往采取较强的诱变强度，让突变的发生数大大增加，从而加快育种进程。

诱变育种的优点在于：能大幅度提高植物的变异牢，扩大变异范围：自然突变率一般在十万分之几到百万分之几，而诱变处理后的突变频率可高达1/30左右，比自然突变高1000～10000倍，同时引起的变异类型多、范围广。

如印度用γ-射线处理蓖麻，获得了生育期由270天缩短到120天的特大变异株系。

能改良品种的第一性状，而保持其他优良性状不变：对于一个具有多种优良性状而只希望改进某一两个性状的品种，采用诱变育种最为有效，它较之利用杂交育种方法相比，容易收到满意的效果。

如通过辐射，把燕麦的抗锈病特性和对叶枯病易感性分离开来，培育出了抗锈病又不易感染叶枯病的新品种。

引起的变异稳定快，育种年限短;诱变处理后的子代分离少、稳定快，一般在第三代就可稳定，而杂交育种的某个性状的稳定往往要在第五到第七代。

对于一年只能生长一季的农作物来说，意味着缩短育种时间2～4年。

能改变作物的育性，有利于杂种优势的发挥：在常规的杂交育种中，往往要用较多的时间和人力去除掉母本的雄蕊，避免自交现象的发生。

微波处理对大豆种子萌发及其产量的影响
大豆是世界上最重要的蛋白质和粮食作物之一，被广泛用于食品、饲料和工业方面。

萌发是大豆生长过程中非常关键的一步，在种子萌发过程中可以释放出更多的营养物质和
生长因子，进而促进植物生长发育。

微波处理技术是一种新型的技术，利用微波能量来处
理种子，可以促进大豆种子的萌发，并对大豆产量产生积极的影响。

本文将介绍微波处理
对大豆种子萌发及其产量的影响。

首先，微波处理可以促进大豆种子的萌发速度。

研究表明，在微波处理的条件下，大
豆种子的萌发速度明显提高。

这是因为微波处理可以改变种子内部的温度和水分分布，提
高种子吸水速度，进而促进种子的萌发。

此外，微波处理还可以改善种子的萌发环境，提
高种子萌发的成功率。

其次，微波处理可以改善大豆种子的营养吸收能力。

研究表明，微波处理可以改变大
豆种子内部的细胞结构和组成，促进细胞内的代谢活动，增加种子所需营养的吸收能力。

同时，微波处理还可以提高种子内含的酶活性，促进种子的生长发育。

第三，微波处理对大豆产量产生积极的影响。

研究结果表明，经过微波处理后的种子
生长速度更快，生长期更短，因此对产量的影响也更大。

此外，在干旱和高温等恶劣环境下，微波处理后的大豆种子更能适应环境，从而保证了产量的稳定性和质量。

综上所述，微波处理可以促进大豆种子的萌发速度和营养吸收能力，同时对大豆产量
产生积极的影响。

因此，在大豆种植中使用微波处理技术，可以提高种子的萌发率和产量，进而提高大豆的经济效益。

WH-2的微波诱变育种1.微波诱变原理：微波作为一种高频电磁波，能刺激水、蛋白质、核苷酸、脂肪和碳水化合物等极性分子快速震动。

在2450MHz频率作用下，水分子能在1s内来回震动2.45×108次。

这种震动引起摩擦，使得单孢子悬液内DNA分子间强烈摩擦，孢子内DNA分子氢键和碱基堆积化学力受损，引起DNA结构发生变化，从而发生遗传变异；微波具有传导作用和极强的穿透力，在引起细胞壁分子间强烈震动和摩擦时，改变其通透性，使细胞内含物迅速向胞外渗透。

在试验中，究竟是微波辐射直接作用于微生物DNA引起变异，还是其穿透力使细胞壁通透性增加，导致核质变换而引起突变，目前尚不明了，有待进一步研究。

2.确定诱变时所用的适宜出发菌的浓度准备器材：生长至对数期WH-2菌液、生理盐水、6个小瓶、7个滚管、1ml注射器8支、5ml注射器6支、冰、水浴锅（80度）。

实验方法：1.分别称取0.075g琼脂加入到7个滚管中，再将按40ml培养基的量加的储液A,B,C,F,葡萄糖和水的溶液分别吸取4.8ml加入到7个滚管中，压盖。

2.分别吸取9ml生理盐水加入到6个小瓶中，压盖。

3.对小瓶和滚管除氧，除氧结束后分别向滚管中用注射器加入0.1ml的D液。

4.对小瓶，滚管和注射器灭菌。

5.灭菌结束后，将滚管放入水浴锅中保温。

将小瓶、注射器和储液E放到无菌操作台内，打开紫外灯20分钟。

6.杀菌结束后，关掉紫外灯打开风机和照明灯，放入WH-2菌种。

给6个小瓶分别标上10-1 ~10-6，然后用5ml注射器吸取1ml菌液加入到10-1 中摇匀，再从10-1 中吸取1ml加入到10-2 中摇匀，以此类推配好10-1 ~10-6 浓度的菌悬液。

7.在给滚管接菌前，待从水浴锅中取出的滚管温度不烫手时先吸取0.1ml储液E注入滚管，然后再接入0.2ml的菌液，摇匀后。

再水平转几圈，除掉气泡，使培养基均匀摊开，迅速放到冰上快速滚动。

以此类推做好10-1 ~10-6 浓度的菌悬液的滚管，贴上标签后放入培养箱中37度培养2天。