（五）脱氨剂-亚硝类诱变剂作用原理
作用：通过氧化脱氨基造成的。胞嘧啶 (C)经氧化脱氨后成为尿嘧啶(U)、腺嘌 呤(A)经脱氨后成为次黄嘌呤(H)，鸟嘌 呤(G)脱氨成为黄嘌呤(X)。
遗传变异：能遗传
Company Logo
4.2 生理方面的表现
生理方面的表现 酶活性的变化
POD（过氧化物酶）、 SOD 、CAT （过氧
化氢酶）、核酸酶 相关物质含量的变化 蛋白质、氨基酸、核苷酸 生长素、ABA（天然脱落酸）
Company Logo
4.3 遗传方面的表现
细胞核方面的表现: 细胞核扩大、松散（膨松 puffing） 微核细胞，微核细胞率与辐射剂量成正比 微核细胞率是评价遗传损伤的指标 染色体方面的表现: 断裂，形成染色体断片、环、桥等。 染色体畸变率与辐射剂量成正比 染色体畸变率是评价遗传损伤的指标
Company Logo
4、生物学阶段
持续时间长（甚至几个世代）,并可通过繁殖传递。 烷化自由基(R.)与生物大分子发生一系列反应，引 起生理和遗传损伤。 4.1 形态方面的表现 损伤：造成死亡，死亡率与辐射剂量成正比 生长：抑制生长等，与辐射剂量成正比 形态变异：菌落（体）、色泽大小变化。
生理变异：不能遗传，逐渐消失。
包括紫外光、x射线、γ射线、快中子、α射线、
β射线和超声波等。其中紫外光沿用最广，诱变
抗生素高产突变株有很优异的效果。
非电离辐射：电子级能提高，但不产生离子。
电离辐射:能击中电子并产生正离子
Company Logo
（一）物理诱变剂的生物学效应
直接作用 击中DNA或其它生物结构引起的能量吸收 间接作用 环境中其它分子 激发和电离分子 重排
6-巯基嘌呤(6—MP)为黄色无臭结晶粉末，熔点
313-314℃(当即分解)，在空气中或见光会发黑变 质，溶于乙醇，碱性溶液和稀硫酸，几乎不溶于 水、丙酮、氯仿和醚。
Company Logo
使用方法 1）将待处理的细菌于液体培养基中培养到对数
期，离心去培养液。
2）饥饿培养：生理盐水8-10小时
诱变育种的特点
（1）提高突变率、扩大突变谱。
（2）改良单一性状比较有效，同时改良多
个性状较困难.
（3）性状稳定快，育种年限短。
（4）诱发突变的方向和性质尚难掌握。
Company Logo
一、物理诱变剂
物理诱变主要是由于高能辐射导致生物系统损伤， 继而发生遗传变异的一系列复杂的连锁反应过程。 常可以分为物理、物理-化学、化学、生物学阶段 (p35)。
Company Logo
羟胺和细胞内其它物质也能发生作用，生成 过氧化氢。过氧化氢是非专一性诱变剂。
C* A C G C* A T A C G
C G HA
C* G
对于噬菌体或离体DNA，羟胺是专一性很强的 诱变剂，但对细菌、真菌和放线菌等微生物， 诱变效果不理想
Company Logo
Company Logo
当溶液pH在8.0以上时，NTG会分解产生重 氮甲烷，对核酸其烷化作用； 当溶液pH6.0时，NTG本身DNA其烷化反应 而导致突变。
Company Logo
!NG使用注意事项﹗
a、根据处理菌体特性，选用一定范围pH值的缓冲
液制备菌体或孢子悬液。再离心洗涤，除去培
养液，然后用缓冲液制备孢子液。 b、NG试剂要保存在冰箱内，使用时要特别注意 安全﹗ ﹗ ﹗ 操作要在通风柜内，带上橡皮手 套，穿上工作服，也不得将NG直接放在纸上暴
注意：操作和培养时必需避免可见光直射液面， 最好在黄色或红色灯光下操作。 后培养：1.5-2小时；
稀释涂皿
Company Logo
（四）、电离辐射
Company Logo
（五）新型诱变剂
微波:电磁波
红外线：0.75～1000μm 激光：光量子流
高能电子流：强电离辐射
航天育种：利用返回式卫星进行农作
Company Logo
4、操作方法
出发菌株 前培养；培养基丰富营养、细菌培养到 对数期、真菌孢子刚成熟； 制备菌悬液：处理液均用生理盐水制 备。细菌调节菌液浓度到108个/ml，真 菌约为106—107 /ml，放线菌则为l07— 108/ml.
Company Logo
照射
设备：紫外灯、磁力搅拌器、暗室、培养皿等 ; 紫外灯：波长为253.7nm,功率是15W; 处理时的照射距离：20cm — 30cm; 样品：要直接暴露在紫外灯下，厚度不能超过 3mm,照射时，要用磁力搅拌器搅拌。
物新品种的选育的一种方法。
Company Logo
航椒1号
航茄2号
航 天 葫 芦
6、低能离子注入 过程：能量沉积、动量传递、离子注入和电荷 交换 时间：10－19－10－13s中间时发生。
特征：具有Y射线能量沉积引起机体损伤的； 动能交换产生的级联损伤，表现为遗传物质 原子转移、重排或基因的缺失；慢化离子、 移位原子和本底元素复合反应造成的化学损 伤以及电荷交换引起的生物分子电子转移造 成的损伤。
Company Logo
常用离子：通常采用N+、H+、Ar＋。 生物学效应：相当于物理和化学诱变两者相 结合的复合诱变效应
Company Logo
二、化学诱变剂
化学诱变剂是一些能和DNA起作用，改变
其结构，并引起遗传变异的化学物质。
碱基类似物
烷化剂 种类 移码突变剂 其他类
Company Logo
亚硝基胍（NG、NTG）
黄色结晶、性质不稳定，遇光分解。是一种特别 强的诱变剂，有超诱变剂的称号。还能诱发邻近 的基因同时发生突变，即并发突变。且易诱发复 制叉附近并发突变。有微弱移码作用,适于诱变营 养缺陷型突变株(10%营养缺陷型)。
NO CH3 N C NH
Company Logo
NHNO2
NTG在水溶液中随着不同pH将产生不同的 分解物，从而影响诱变效用. 当溶液pH低于5.5时，NTG分解成亚硝酸；
Company Logo
2、烷化剂作用机理
EMS引起碱基转换
Company Logo
烷化剂
一般认为甲基化比乙基化造成能造成更多的断裂和 缺失，所以MMS的毒性大于EMS。
O
甲基黄磺酸乙酯 EMS
CH3
S O O
OC2H5
甲基黄磺酸甲酯 MMS
CH3
S O
OCH3
Company Logo
3、常用烷化剂及其使用方法
Company Logo
(三) 移码诱变剂
能和DNA分子结合，并造成其碱基对增多或缺 失，从而诱发突变的化合物。包括压吖啶类杂 环染料以及一些烷化剂和吖啶类相结合的化合物，
总称为ICR类化合物。
使用方法：用pH7.0磷酸缓冲液将吖啶黄配制成
浓度为0.2%溶液，在28℃振荡3—4小时使其完
全溶解。直接加入孢子液接触处理或加入培养基 内。如为生长过程处理，平皿内浓度一般为1050µ g／ml的吖啶黄，处理时避光操作。
Company Logo
DNA方面的表现: DNA断裂、分解，形成单链结构 DNA非按时合成 存在自我损伤修复机制，提前进行DNA合成， 进行DNA损伤修复 生长素类物质促进DNA损伤修复 咖啡因、EDTA等拟制DNA损伤修复
Company Logo
（二）影响辐射效应的因子
①菌种的遗传背景和生理状态； ②可见光； ③水分； ④电离辐射诱变剂在氧气或空气中使用时，其辐
射效应一般要比在真空中或在惰性气体中时要
高；
⑤温度对电离辐射效应也有影响，主要是能改变
氧与自由基，或自由基相互间的作用程度。
Company Logo
（三）非电离辐射——紫外线
1、性质和来源 波长在40一390nm之间。由于DNA分子的紫外
光吸收值为260nm，因而波长在200-300nm的
紫外光才有诱变作用。紫外光源一般要求为发
3) 把 5-Bu或5-Fu（一般剂量为5-300µ g／ml，细
菌25-40 µ g／ml）加到培养基中，做平板。 4）涂皿菌体涂布在含一定浓度的碱基类似物的培 养基平皿上，适温培养，挑取菌落筛选。
Company Logo
(二) 烷化剂
烷化剂是一种常见的诱变剂，这类诱变剂 具有一个或多个活性烷基，他们容易取代 DNA分子中的活泼氢原子，直接和一个或 多个碱基起烷化反应。
杀菌率：90.0%-99.9%
时间：芽孢菌10min；
小芽孢杆菌营养缺陷型1-3min； 一般营养体3-5min； 无芽孢菌和革兰氏阳性菌0.5-2min。
Company Logo
3、诱变机理
嘧啶二聚体
DNA链的断裂 胞嘧啶与尿嘧啶的水和作用 DNA与蛋白质交联
Company Logo
射光谱集中在260nm附近的紫外光灯，灯管内
装有氖气的低压放电灯是较理想的光源，国内 一般采用30瓦的紫外光灯，光谱分布范围广， 诱变效率差。 特点：能量较低；对组织穿透力强.
Company Logo
2、紫外光的剂量
单位:尔格能量/mm2 (灯具发射强度随使用时间延长而下降。)
实际应用-相对剂量：照射时间、杀菌率来表示
（一）碱基类似物
1、种类
胸 腺 嘧 啶 的 结 构 类 似 物 常 用
Company Logo
腺嘌呤的结构类似物
常 用
Company Logo
鸟嘌呤的结构类似物
Company Logo
2、碱基类似物作用机制
5-溴尿嘧啶（5-BU）是胸腺嘧啶的结构类似物也 是一种强诱变剂。它渗入到DNA中，会发生酮 式和烯醇式互变，不仅和原来的碱基配对而且和 其它碱基配对。
物 理