第八章 诱变育种

第八章微生物的遗传遗传：亲代与子代相似。

变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全相同。

遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一。

遗传型：生物的全部遗传因子及基因。

表型（表现型）：具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生长发育所表现出来的形态等生物学特征的总和。

表型饰变：表型的差异只与环境有关。

特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为。

遗传型变异（基因变异、基因突变）：遗传物质改变，导致表型改变。

特点：遗传性、群体中极少数个体的行为自发突变频率通常为10-6---10-9微生物是遗传学研究中的明星：微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。

很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。

对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。

第一节遗传的物质基础一、DNA作为遗传物质Griffith的转化实验（DNA）；T2噬菌体感染实验（DNA）；植物病毒重建实验（DNA\RNA）。

二、RNA作为遗传物质生化提取分别获得含RNA的烟草花叶病毒蛋白质外壳（病毒1）和核酸（病毒2）抗血清处理，证明杂种病毒的蛋白质外壳来自病毒1，而非病毒2杂种病毒的后代的蛋白质外壳表现为病毒2，而非病毒1遗传物质是核酸（RNA）而非蛋白质三、朊病毒的发现与思考（一）发现：朊病毒是亚病毒的一种，是一种具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未发现该蛋白内含有核酸。

致病机理：其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。

引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病，如羊搔痒症(scrapie)，牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy)，人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等。

Stanley B. Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒（proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino，即朊病毒。

第八章诱变育种本章教学目的和要求1 ．明确诱变育种的概念与特点。

2 ．掌握辐射诱变与化学诱变育种的方法。

本章教学重点和难点重点：辐射诱变常用的射线种类、处理方法；影响诱变效果的因素。

难点：诱变剂量的确定；诱变后代的鉴定与筛选。

教学内容：第一节诱变育种的概念、特点及发展概况一、诱变育种的概念诱变育种（ mutation breeding ）：人为地利用物理和化学因素诱发植物产生遗传性的变异，经过人工选择、鉴定，培育出新品种的方法。

包括辐射育种和化学诱变育种。

辐射育种（ radiation breeding ）：利用辐射（射线）诱发植物遗传物质发生变异，从中选择培育新品种的方法。

化学诱变育种（ chemical induced mutation breeding ）：利用化学诱变剂诱发植物产生遗传变异，以选育新品种的技术。

二、诱变育种的特点1 ．突变率高，变异谱广自发突变：突变频率 10 -4 ～ 10 -5 ；变异范围狭窄。

诱发突变：突变频率 3 % ；变异范围广，类型多，甚至可以产生自然界尚未发现的新基因源。

如四川省原子能研究所，采用γ射线处理菊花插条 e 花期从 11 月提前到 4-10 月。

前苏联育种工作者，采用理化因素结合处理葡萄（137 Cs γ 射线照射种子＋ 0.2% 秋水仙素处理子叶期幼苗生长点） e 抗病性、枝型、叶形、果色、果形等大量的变异。

诱变频率为 1%～3%。

2 ．可有效改良品种的单一性状，保持其它优良特性诱发突变多为点突变。

3 ．育种程序简单，变异稳定快，育种年限短诱变多为一个主基因的改变，后代稳定快。

如一、二年生草花， F 3 可稳定， 3-4 年即可出品种。

园林植物多数采用无性繁殖，变异易固定。

4 ．打破原有的基因连锁，有利于基因重组5 ．克服远缘杂交不亲和性，改变植物育性6 ．诱发突变的方向和性质难以掌握，有利突变频率较低突变位点随机；突变方向偶然（有益或无益）7 ．改良的性状有限诱变往往是点突变，对某些受多基因控制的数量性状改良作用不大。

第八章微生物的遗传和变异习题与题解一、填空题1、证明DNA是遗传物质的事例很多，其中最直接的证明有1928年Griffith的细菌转化实验、Avery等的1944年发表的细菌细胞抽提物的降解、转化实验和1952年Alfred等进行的35S、32P标记的T2噬菌体繁殖实验。

而1956年，H.Fraenkel-Conrat用RNA病毒（烟草花叶病毒TMV）所进行的拆分和重建实验，证明了RNA也是遗传物质。

2、细菌在一般情况下是一套基因，即单倍体；真核微生物通常是有两套基因又称二倍体。

3、大肠杆菌基因组为双链环状的在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在于细胞中，该小体被称为拟核。

4、酵母菌基因组最显著的特点是高度重复。

酵母基因组全序列测定完成后，在其基因组上发现了许多较高同源性的DNA重复序列，称之为遗传丰余。

5、质粒DNA分子存在于细胞中，但从细胞中分离的质粒大多是3种构型，即CCC型、OC型和L型。

6、转座因子1）是细胞中位于染色体或质粒上能改变自身位置（如从染色体或质粒的一个位点转到另一个位点，或者在两个复制子之间转移）的一段DNA序列。

2）原核微生物中的转座因子有三种类型：插入序列（IS）、转座子（Tn）和某些特殊病毒（如Mu）。

3）转座因子可引发多种遗传变化，主要包括插入突变、产生染色体畸变、基因的移动和重排。

7、在普遍性转导中，噬菌体可以将供体细菌染色体的任何部分转导到受体细菌中；而在局限性转导中，噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。

8、细菌的结合作用是指细菌与细菌的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程9、线粒体遗传特征的遗传发生在核外，且在有丝分裂和减数分裂过程以外，因此它是一种细胞质遗传。

10、丝状真菌遗传学研究主要是借助有性过程和准性生殖过程，并通过遗传分析进行的，而准性生殖是丝状真菌，特别是不产生有性孢子的丝状真菌特有的遗传现象。

准性生殖是指不经过减数分裂就能导致基因重组的生殖过程。

第八章微生物的遗传概述：遗传(heredity or inheritanc® 和变异(variation)是生物体的最本质的属性之一。

遗传即生物的亲代将一整套遗传因子传递给子代的行为或功能。

变异指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。

基因型(ge no type某一生物个体所含有的全部基因的总和。

表型(phe no type)某一生物所具有的一切外表特征及内在特性的总和。

饰变( modification)不涉及遗传物质结构改变而发生在转录、翻译水平上的表型变化。

8.1遗传变异的物质基础8.1.1三个经典实验1. 经典转化实验：1928年F.Griffith以Streptococcus pneumoniae为研究对象进行转化(transformation)实验。

1944年O.T.Avery等人进一步研究得出DNA是遗传因子。

S strun A2. 噬菌体感染实验：1952年Alfred D.Hershey和Martha Chase用32P标记病毒的DNA，用35S标记病毒的蛋白质外壳，证实了T2噬菌体的DNA是遗传物质。

3.植物病毒的重建实1956年H.Fraenkel-Conrat用含RNA的烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）与TMV 近源的霍氏车前花叶病毒（Holmes ribgrass mosaic virus,HRV）所进行的拆分与重建实验证明，RNA也是遗传的物质基础。

8.2微生物的基因组结构：基因组（genome是指存在于细胞或病毒中的所有基因。

细菌在一般情况下是一套基因，即单倍体（haploid）;真核微生物通常是有两套基因又称二倍体（diploid ）。

基因组通常是指全部一套基因。

由于现在发现许多非编码序列具有重要的功能，因此目前基因组的含义实际上是指细胞中基因以及非基因的DNA序列的总称，包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能还尚不清楚的DNA序列。