微生物誘變育種
Ⅰ 微生物育種的誘變育種
1.1物理誘變
1.1.1紫外照射
紫外線照射是常用的物理誘變方法之一，是誘發微生物突變的一種非常有用的工具。DNA 和RNA 的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰在260nm，因此在260nm 的紫外輻射是最有效的致死劑。紫外輻射的作用已有多種解釋，但比較確定的作用是使DNA 分子形成嘧啶二聚體[1]。二聚體的形成會阻礙鹼基間正常配對，所以可能導致突變甚至死亡[2]。
紫外照射誘變操作簡單，經濟實惠，一般實驗室條件都可以達到，且出現正突變的幾率較高，酵母菌株的誘變大多採用這種方法。
1.1.2電離輻射
γ- 射線是電離生物學上應用最廣泛的電離射線之一，具有很高的能量，能產生電離作用,可直接或間接地改變DNA 結構。其直接效應是可以氧化脫氧核糖的鹼基，或者脫氧核糖的化學鍵和糖- 磷酸相連接的化學鍵。其間接效應是能使水或有機分子產生自由基，這些自由基可以與細胞中的溶質分子發生化學變化，導致DNA 分缺失和損傷[2]。
除γ- 射線外的電離輻射還有X- 射線、β- 射線和快中子等。電離輻射有一定的局限性，操作要求較高，且有一定的危險性，通常用於不能使用其他誘變劑的誘變育種過程。
1.1.3離子注入
離子注入是20 世紀80 年代初興起的一項高新技術，主要用於金屬材料表面的改性。1986 年以來逐漸用於農作物育種，近年來在微生物育種中逐漸引入該技術[3]。
離子注入時，生物分子吸收能量，並且引起復雜的物理和化學上的變化，這些變化的中間體是各類活性自由基。這些自由基，可以引起其它正常生物分子的損傷，可使細胞中的染色體突變，DNA 鏈斷裂，也可使質粒DNA 造成斷裂。由於離子注入射程具有可控性，隨著微束技術和精確定位技術的發展，定位誘變將成為可能[4]。
離子注入法進行微生物誘變育種，一般實驗室條件難以達到，目前應用相對較少。
1.1.4 激光
激光是一種光量子流，又稱光微粒。激光輻射可以通過產生光、熱、壓力和電磁場效應的綜合應用，直接或間接地影響有機體，引起細胞染色體畸變效應、酶的激活或鈍化，以及細胞分裂和細胞代謝活動的改變。光量子對細胞內含物中的任何物質一旦發生作用，都可能導致生物有機體在細胞學和遺傳學特性上發生變異。不同種類的激光輻射生物有機體，所表現出的細胞學和遺傳學變化也不同[5]。
激光作為一種育種方法，具有操作簡單、使用安全等優點，近年來應用於微生物育種中取得不少進展。
1.1.5 微波
微波輻射屬於一種低能電磁輻射，具有較強生物效應的頻率范圍在300MHz~300GHz，對生物體具有熱效應和非熱效應。其熱效應是指它能引起生物體局部溫度上升。從而引起生理生化反應；非熱效應指在微波作用下，生物體會產生非溫度關聯的各種生理生化反應。在這兩種效應的綜合作用下，生物體會產生一系列突變效應[6]。
因而,微波也被用於多個領域的誘變育種，如農作物育種、禽獸育種和工業微生物育種，並取得了一定成果。
1.1.6 航天育種
航天育種，也稱空間誘變育種，是利用高空氣球、返回式衛星、飛船等航天器將作物種子、組織、器官或生命個體搭載到宇宙空間，利用宇宙空間特殊的環境使生物基因產生變異，再返回地面進行選育，培育新品種、新材料的作物育種新技術。空間環境因素主要有微重力，空間輻射，以及其它誘變因素如交變磁場，超真空環境等，這些因素交互作用導致生物系統遺傳物的損傷，使生物發生諸如突變、染色體畸變、細胞失活、發育異常等。
航天育種較其它育種方法特殊，是航天技術與微生物育種技術的有機結合，技術含量高，成本高，個體研究者或一般研究單位都難以實現，只能與航天技術相結合，由國家來完成。
1.1.7 常壓室溫等離子體誘變育種
常壓低溫等離子體（Atmospheric and Room Temperature Plasma）簡稱為ARTP，指能夠在大氣壓下產生溫度在25-40 °C之間的、具有高活性粒子（包括處於激發態的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等）濃度的等離子體射流。ARTP技術作為一種新型的物理方法，在微生物誘變育種領域有著廣闊的應用前景。
等離子體中適當劑量的活性粒子作用於微生物，能夠使微生物細胞壁/膜的結構及通透性改變，並引起基因損傷，菌株出現遺傳物質損傷後，微生物啟動SOS修復機制，其誘導產生DNA聚合酶Ⅳ和V，它們不具有3ˊ核酸外切酶校正功能，於是在DNA鏈的損傷部位即使出現不配對鹼基，復制仍能繼續前進。在此情況下允許錯配可增加存活的機會。ARTP對遺傳物質造成的損傷，多樣性較高；又SOS誘導修復本身為容錯性修復，因此，ARTP多樣性的損傷將可能在修復過程中包容於DNA鏈中，在微生物進行復制修復時，其可能帶來多樣性的錯配可能。
ARTP應用於微生物突變育種，成本低、操作方便，沒有很多物理誘變設備（如離子束注入等）所需的離子或電子加速、真空和製冷等附屬設備；ARTP對遺傳物質的損傷機制多樣，具有較高的正突變率，突變性能多樣，對於真菌、細菌、藻類等都有效果；ARTP對環境無污染，保證操作者的人身安全，無論用何種氣體放電，其均無有害氣體產生。
Ⅱ 微生物育種的常用方法是
誘變育種。
微生物育種的常用方法有：
誘變育種，基因重組育種，基因工程育種，代謝調控育種等。
誘變育種步驟主要包括誘變和篩選，其中誘變過程包括：出發菌株的選擇、單孢子或單細胞懸浮液的制備、誘變劑及誘變劑量的選擇、誘變處理等。
誘變育種（mutation breeding）在人為的條件下，利用物理、化學等因素，誘發生物體產生突變，從中選擇，培育成動植物和微生物的新品種。
(3)微生物誘變育種擴展閱讀：
誘變育種方法：
1、物理誘變
應用較多的是輻射誘變，即用α射線、β射線、γ射線、Χ射線、中子和其他粒子、紫外輻射以及微波輻射等物理因素誘發變異。當通過輻射將能量傳遞到生物體內時，生物體內各種分子便產生電離和激發，接著產生許多化學性質十分活躍的自由原子或自由基團[1]。
2、化學誘變
化學誘變除能引起基因突變外，還具有和輻射相類似的生物學效應，如引起染色體斷裂等，常用於處理遲發突變，並對某特定的基因或核酸有選擇性作用。化學誘變主要用於處理種子，其次為處理植株。
Ⅳ 誘變育種的基本原理是什麼
誘變育種的基本原理是基因突變，主要包括染色體畸變和基因突變。誘變育種是利用各種被稱為誘變劑的物理因素和化學試劑處理微生物細胞，提高基因突變頻率，再通過適當的篩選方法獲得所需要的高產優質菌種的育種方法。
誘變育種存在的主要問題是有益突變頻率仍然較低，變異的方向和性質尚難控制。因此提高誘變效率，迅速鑒定和篩選突變體以及探索定向誘變的途徑。
(4)微生物誘變育種擴展閱讀：
誘變育種是指用物理、化學因素誘導動植物的遺傳特性發生變異，再從變異群體中選擇符合人們某種要求的單株/個體，進而培育成新的品種或種質的育種方法。它是繼選擇育種和雜交育種之後發展起來的一項現代育種技術。
應用較多的是輻射誘變，即用α射線、β射線、γ射線、Χ射線、中子和其他粒子、紫外輻射以及微波輻射等物理因素誘發變異。當通過輻射將能量傳遞到生物體內時，生物體內各種分子便產生電離和激發，接著產生許多化學性質十分活躍的自由原子或自由基團。
它們繼續相互反應，並與其周圍物質特別是大分子核酸和蛋白質反應，引起分子結構的改變。由此又影響到細胞內的一些生化過程，如 DNA合成的中止、各種酶活性的改變等，使各部分結構進一步深刻變化，其中尤其重要的是染色體損傷。
由於染色體斷裂和重接而產生的染色體結構和數目的變異即染色體突變，而DNA分子結構中鹼基的變化則造成基因突變。那些帶有染色體突變或基因突變的細胞，經過細胞世代將變異了的遺傳物質傳至性細胞或無性繁殖器官，即可產生生物體的遺傳變異。
Ⅳ 誘變育種常用的方法有
誘變育種：是用物理或化學的誘變劑使誘變對象內的遺傳物質（DNA）的分子結構發生改變， 引起性狀變異並通過篩選獲得符合要求的變異菌株的一種育種方法。
物理方法：射線（紫外線、X光線、Y射線，中子線），激光微束，離子束，微波，超聲波，熱力等
化學誘變常用方法：浸漬法、塗抹法、滴液法、注射法、施入法和熏蒸法。化學誘變劑（鹼基類似物、烷化劑，移碼誘變劑，硫酸二乙酯（DFS）、5-溴尿嘧 啶（5－BU）、氮芥（Nm）、N'廣甲基N'亞硝基胍（NTG））。
生物方法：空間條件處理誘變，病原微生物誘變，轉基因誘變
秋水仙素是從百合科植物秋水仙（Colchicum autumnale）的根、莖、種子等器官中提煉出來的一種葯劑，分子式為C22H25O6N。積水仙素是淡黃色粉末，純品是針狀無色結晶性，性極毒，融點為155℃，易溶於水、酒料、氯仿和甲醛中，不易溶解於乙醚、苯。
秋水仙素能抑制細胞分裂時紡錘絲的形成，使已正常分離的染色體不能拉向兩極，同時秋水仙素又抑制細胞板的形成，使細胞有絲分裂停頓在分裂中期。由於它並不影響染色體的復制，因而造成加倍後的染色體仍處於一個細胞中，導致形成多倍體。處理過後，如用清水洗凈秋水仙素的殘液，細胞分裂仍可恢復正常。
人工誘導多倍體常用秋水仙素的水溶液。配製方法為，將秋水仙素直接溶於冷水中，或先將其溶於少量酒精中，再加冷水。配製好的溶液應放入棕色玻璃瓶內保存，且保存時應置於暗處，避免陽光直射，此外瓶蓋應擰緊，以減少與空氣的接觸，避免造成葯效損失。
3．秋水仙素的濃度與處理時間
秋水仙素溶液的濃度及處理時間的長短是誘導多倍體成功的關鍵因素。一般秋水仙素處理的有效濃度有0.0006%～1.6%，比較適宜的濃度為0.2%～0.4%。處理時間長短與所用秋水仙素的濃度有密切關系，一般濃度俞大，處理時間則要愈短，相反則可適當延長。多數實驗表明，濃度大，處理時間短的效果比濃度小，處理時間長要好。但處理時間一般不應小於24小時或以處理細胞分裂的1～2個周期為原則。
由於不同植物，不同器官或組織在一定條件下對秋水仙素的反應不同，因此，須根據不同情況來掌握處理的濃度和時間。例如，東北林業大學張敩方等人用白花類型金魚草種子進行多倍體誘變，採用濃度0.3%～0.5%的秋水仙素處理24小時誘變效果較好。另有實驗表明，處理矮牽牛種子的適宜濃度為0.01%～0.1%，以0.05%處理時間24小時效果最佳。在不同器官方面，處理種子的濃度可稍高些，持續時間可稍長（一般為24～48小時）；處理幼苗時，濃度應低些，處理時間可稍短點；植物幼根對秋水仙素比較敏感，極易受損害，因此，對根處理時應採用秋水仙素溶液與清水交替間歇的方法較好。
秋水仙素溶液只是影響正在分裂的細胞，對於處於其他狀態的細胞不起作用。因此，對植物材料處理的適宜時期是種子（干種子或萌動種子）、幼苗、幼根與莖的生長點、球莖與球根的萌動芽等。如果處理材料的發育階段較晚，被誘導的植株易出現嵌合體。
4．秋水仙素處理的方法
（1）浸漬法
此法適合於處理種子，枝條盆栽小苗的莖段生長點。
一般，選干種子或萌動種子，將它們放於培養器內，再倒入一定濃度的秋水仙素溶液，溶液量為淹沒種子的2/3為宜。處理時間多為24小時，濃度0.2%～1.6%。浸漬時間不能太長，一般不超過6天，以免影響根的生長。最好是在發根以前處理完畢。處理完後應及時用清水洗凈殘液，再將種子播種或沙培。對於百合類植物，常采二倍體鱗片浸於0.05%～0.1%的秋水仙素溶液，處理1～3小時後洗凈扦插。唐菖蒲實生小球也可用浸漬法促使染色體加倍。
盆栽幼苗，處理時將盆倒置，使幼苗頂端生長點浸入秋水仙素溶液內，以生長點全部浸沒為度。對於組織培養試管苗也可採用浸漬法處理，只是處理時須用紗布或濕濾紙覆蓋根部，處理時間因材料可從幾個小到幾天。對插條，一般處理1～2天。
（2）滴定法
用滴管將秋水仙素水溶液滴在子葉、幼苗的生長點上（即頂芽或側芽部位）。一般6～8小時滴一次，若氣候乾燥，蒸發快，中間可加滴溜餾水一次，如此反復處理一至數日，使溶液透過表皮滲入組織內起作用。若水滴難以停留在芽處，則可用棉球包裹幼芽，再滴芽液處理。此法與浸種法相比，可避免植株根系受到傷害，也比較節省葯液。
（3）毛細管法
將植株的頂芽、腋芽用脫脂棉或紗布包裹後，將脫脂棉與紗布的另一端浸在盛有秋水仙素溶液的小瓶中，小瓶置於植株近旁，利用毛細管吸水作用逐漸把芽浸透，此法一般多用於大植株上芽的處理。
（4）塗抹法
將秋水仙素乳劑塗抹在牙上或梢端，隔一段時間再將乳劑洗去。
（5）套罩法
保留新梢頂芽，除去牙下數葉，套上一個膠囊。內盛0.65%的瓊脂加適量秋水仙素，經24小時即可除去膠囊。
（6）注射法
採用微量注射器將一定濃度的秋水仙素溶液注入植株頂芽或側芽中。
（7）復合處理法
據日本山川邦夫（1973年）報道，將好望角苣苔屬（Streptocarpus，屬苦苣苔科植物）中的一些種用秋水仙素處理11天，又用 0.04～0.05Gy（4～5rad）的X射線照射，可提高染色體加倍植株的出現率達到60%。而單獨用秋水仙素處理時為30%。採用復合處理法還獲得了兩株八倍體。
5．秋水仙素誘導多倍體需注意的事項
（1）幼苗生長點的處理愈早愈好，獲得全株四倍性細胞的數目就愈多，處理時間愈晚，則大多是混雜的嵌合體。
（2）植物組織經秋水仙素處理後，在生長上會受到一定影響，如果外界條件對它生長不適宜，也會使試驗失敗，要注意培育、管理。對形成嵌合體的可採用摘頂、分離繁殖、細胞培養等方法。
（3）處理期間，注意處理時的室溫，當溫度較高時，處理濃度應低一些，處理時間要短些；相反，當室溫較低時，處理濃度應高些，處理時間應長點。
（4）誘導多倍體時，處理的植物材料應選二倍體類型，且生長發育處理幼苗期，材料數量上應盡量多數，以便選擇有利變異。
（5）處理完後，須用清水沖洗干凈，以避免殘留葯液繼續使染色體加倍，從而對植株造成傷害。
（6）秋水仙素屬劇毒物質，配製和使用時，一定要注意安全，避免秋水仙素粉末在空中飛揚，以免誤入呼吸道內；也不可觸及皮膚。可先配成較高濃度溶液，保存於棕色瓶中，蓋緊蓋子，放於黑暗處，用時再稀釋。