工业微生物菌种的选育——诱变选育（1）
工业微生物菌种的选育——诱变选育（1）
来源：青岛海博
优良菌株的选育的目的是防止菌种退、解决生产实际问题、提高产品质量和开发新产品。选育的方法主要有基于基因突变的自然选育和诱变育种以及基于基因重组的杂交、原生质体融合、基因工程等。
诱变选育
诱变育种是指利用各种诱变剂的物理因素和化学因素处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需的高产优质菌种的育种方法。诱变育种具有速度快、方法简便等优点，是当前菌种选育的一种主要方法，使用普遍。诱变育种的理论基础是基因突变，所谓突变是指由于染色体和基因本身的变化而产生的遗传性状的变异。
诱变育种的步骤与方法
（一）、工业育种的一般步骤（图）
（二）、诱变育种方案设计
诱变育种方案包括突变的诱发、突变株的筛选和突变高产基因的表现。
1、出发菌株的选择
工业上用来进行诱变处理的菌株，称为出发菌株。出发菌株选择目前主要依据实际经验，总结如下： ①以单倍体纯种为出发菌株； ②采用具有优良性状的菌株；③选择对诱变剂敏感的菌株；④许多高产突变往往要经过逐步累积的过程，才变得明显，所以有必要多挑选一些已经过诱变的菌株为出发菌株，进行多步育种，确保高产菌株的获得。
2、出发菌株的纯化
为什么要对出发菌株进行纯化呢？这是因为微生物容易发生变异和染菌，同时一般丝状菌的野生菌株多为异核体。生产菌在不断移代过程中，菌丝间接触、吻合后，易产生异核体、部分结合子、杂合二倍体及自然突变株等。这些都会造成细胞内遗传物质的异质化，使遗传性状不稳定。通过纯种分离，从中挑选所需的优良菌株。常用划线分离和稀释分离法，并结合显微镜操纵器分离单孢子。
3、单孢子悬液的制备
诱变育种要求所处理的细胞必须是处于对数生长期同步生长的细胞，并且是均匀状态的单细胞悬液。
首先是细胞的生理状态对诱变处理也会产生很大的影响，如细菌在对数期诱变处理效果较好；霉菌或放线菌的分生孢子一般都处于休眠状态，所以培养时间的长短对孢子影响不大，但稍加萌发后的孢子则可提高诱变效率。
诱变育种
第一节 诱变育种的概念、意义和特点
诱变育种是人为地采用物理、化学的因素，诱发有机体产生遗传性的变异，并经过人工选择、鉴定、培育新品种的途径。诱变育种的目标是改变或增加一个满意品种的某一特性，而在其他方面保持品种不变。如果需要一个适应性好、独特的、非常合意的和受欢迎的品种，这种方法特别吸引人。
诱变育种的特点：1）提高突变率，扩大变异谱；2）适于进行个别性状的改良；3）育种程序简单，年限短；4）变异的方向和性质不定（已有人把人工合成低聚核苷酸片段引入基因组中，以一定方式改变某一基因，进行定向诱变）。
作为一种育种方法，诱发突变技术在培育那些在种内有足够的遗传变异和由显性基因确定其特性的作物，是可有可无的或无前途的。但是，显性突变型曾被诱发，特别是抗病型，部分由于寄生植物的基因与病原体的基因之间的相互作用。在完全不育或无性繁殖的植物中，诱变育种是品种改良的唯一方法，例如专性无融合生殖植物，它不产生有合子胚的种子。无融合生殖在柑橘类和某些苹果属、树莓属的种中是普通的。
诱变育种是常规育种的一个补充或在园艺植物育种某些方面潜在替代者：1）在适应性广泛的种中诱发变异性，假若进一步的杂交提供有限的变异性和改良，而品种已接近选择的极限；2）诱发一个新的特性，如果没有通过杂交能传递的已知基因源，例如抗病性、企望的生长型或自交亲和性；3）在有性繁殖中将会消失的特定突变，通过营养繁殖产生和保存；4）打破与不良的特性或基因多效影响的连锁；5）使现存的嵌合体显露和均质化，并使突变型获得稳定；6）在远缘亲本之间杂交中遏制不亲和性；7）诱发单倍体；8）在无融合生殖植物中产生过渡性有性状态。
成功的诱变育种需要：1）处理可用于筛选的大的植物群体；2）预期的特性突变率高；3）可以用视力诊断或简单测定鉴别突变的有效方法。
第二节 诱变因素
在诱发突变中，有两类诱变剂被使用：物理的和化学的。物理的诱变剂有：1）紫外灯发出的紫外线（UV）照射；2）电磁辐射：X射线发生器发出的X射线；从放射性同位素钴60或铯137发出的射线；3）微粒辐射：从核反应堆发出的热中子或慢中子；从放射性同位素磷32或硫35发出的β粒子（电子）。化学诱变剂主要用于种子繁殖植物。较常用的有：叠氮化物、秋水仙碱、烷化剂、碱基类似物等。
我国诱变育种的成就
引言
诱变育种是一种重要的遗传改良方法，在农业、园艺、林业等领域得到广泛应用。通过诱发植物或动物的遗传物质发生突变，可以获得具有新特性的品种。我国在诱变育种领域取得了丰硕成果，不仅为农业生产提供了新的品种资源，也为农民增加了收益，推动了我国农业的发展。
诱变育种的基本原理
诱变育种是通过人工手段引起生物体的基因突变，进而筛选出具有有益性状的个体进行育种。常用的诱变方法包括化学诱变、物理诱变和基因工程诱变。这些方法可以在短期内大量产生突变体，并通过筛选和鉴定，找到具有良好性状的变异个体。
诱变育种的历史回顾
我国的诱变育种起源于上世纪50年代，当时主要使用化学诱变剂进行实验，取得了一些进展。随着科学技术的不断进步，我国逐渐引进了物理诱变和基因工程诱变等先进技术，取得了更大的突破。
诱变育种在农业上的应用
1. 水稻品种改良：通过诱变育种，培育出了多个高产、抗病虫害、耐逆性强的水稻品种，如超级稻系列品种、抗病虫害水稻品种等。
2. 玉米品种改良：利用诱变育种技术，培育了多个抗病虫害、适应不同生态环境的玉米新品种，提高了玉米产量和品质。
3. 蔬菜品种改良：通过诱变育种，培育出了多个抗病虫害、耐贮运、产量稳定的蔬菜新品种，如抗病虫害的番茄品种、抗逆性强的辣椒品种等。
诱变育种的优势
1. 诱变育种是一种快速、高效的育种方法，可以在短期内得到大量突变体，提高了育种的效率。
2. 诱变育种可以提供丰富的遗传变异资源，为育种人员提供了更多选择的机会。 3. 诱变育种可以通过改变植物或动物的性状，进一步提高其产量、品质和抗逆性。
我国诱变育种的成就
1. 培育了大量高产、抗病虫害、抗逆性强的新品种，如超级稻系列品种、抗病虫害水稻品种、抗逆性强的玉米品种等。
2. 在农业、园艺、林业等领域推广应用了诱变育种技术，提高了生产力和经济效益。
3. 建立了完善的诱变育种技术体系和育种资源库，为我国的农业发展提供了重要支撑。
诱变育种的过程
诱变育种是一种利用诱变剂诱发植物基因突变，从而获得具有新性状或改良性状的植物品种的育种方法。下面是诱变育种的详细过程：
1.诱变剂选择：
-选择适当的诱变剂，如化学诱变剂（如亚硝基尿、乙烯甲烯磺酰胺等）或物理诱变剂（如辐射，如γ射线、X射线等）。
-选择诱变剂的浓度或剂量，根据目标物种的敏感性和诱变效果进行调整。
2.诱变处理：
-将目标植物种子或组织培养物暴露在诱变剂中，以诱发基因突变。可以通过浸泡、喷雾、渗透、辐射等方式进行处理。
-控制诱变剂的浓度和处理时间，以避免过度损伤或死亡。
3.诱变后代选择： -从诱变处理的植物中收集诱变后代（如种子、离体培养物等）。
-对诱变后代进行初步筛选，筛选出具有感兴趣性状改变的个体。例如，根据植株形态、生长速度、花器官特征等进行观察和评估。
4.重复诱变和筛选：
-重复进行诱变和筛选过程，以获得更多具有目标性状改变的植株。
-可以采用不同的诱变剂浓度、处理时间、处理方法等来增加变异性和选择范围。
5.性状评估和选择：
-对诱变后代进行详细的性状评估，以确定具有理想性状的个体。
-可以通过生理性状分析、分子标记检测、遗传分析等方法来评估目标性状的改变和遗传稳定性。
6.繁殖和稳定性选育：
-选择具有目标性状稳定遗传的个体进行繁殖，以确保性状的传承。 -通过连续的自交或杂交选择等育种方法，稳定和提高目标性状的表达。
7.品种鉴定和推广：
-对最有潜力的诱变品系进行品种鉴定，包括品质、抗病虫害性、适应性等方面的评估。
-将经过鉴定的优良诱变品系进行推广和应用，例如进行大田试验、推广种植或商业化生产。
重要提示：诱变育种过程中需要谨慎选择诱变剂和适当的处理条件，同时进行详细的性状评估和遗传分析，以确保获得稳定和优良的诱变品种。此外，诱变育种也需要符合法律法规和伦理要求。
