微生物的突变和诱变育种
通过基因突变而产生的在代谢产物产量上明显有别于原始 菌株的突变株,称产量突变型。有两种类型:正变株(plusmutant)、负变株(minus-mutant)
(二)突变率(mutation rate)
某一细胞(或病毒粒)在每一世代中发生某一性
状突变的几率,称突变率。 (三)基因突变的特点
1.自 发 性:各种突变都可在无人为诱变因素处理下自发发生; 2.不对应性:突变的性状与引起的原因间无直接对应关系; 3.稀 有 性:自发突变的几率极低,一般10-6-10-9,但稳定;
出现明显降低其死亡率的现象,此即光复活作用。
2、切除修复(excision repair)
是活细胞内一种用于对被UV等诱变剂损伤后DNA
的修复
方式之一,又称暗修复(dark repair),这是一种 不依赖 可见光,只通过酶切作用去除嘧啶二聚体,随后重新 合成 一段正常DNA链的核酸修复方式。
第二节 诱发突变及诱变剂
一、化学诱变剂
碱基类似物 二、物理诱变剂 非电离辐射类因子和电离辐射类因子两种 三、生物诱变剂
(一)转座诱发突变
(二)转化诱发突变 (三)转导诱发突变
(四)定点诱导
第三节 突变体的选择和检出
一、基因的突变延迟 原因:
突变前所产生的物质仍然在细胞中存在活性 诱变剂作用在DNA的一条链上 多核细胞,所有的核都变为变异的核时细胞才会表现
都称诱变剂(mutagen)。
1)碱基的置换(substitution )
转换(嘌呤间或嘧啶间) 颠换(嘌呤和嘧啶间)
亚硝酸引起的使A︰T转换成G┇C 过程的简式见下图
HNO2
A:T
He:T
Hk+T
第一次复制
A┇ T Hk┇C
第二次复制
G┇C Hk┇C
①直接引起置换的诱变剂
②间接引起置换的诱变剂
(一)突变类型
凡能用选择性培养基(或其他选择性培养条件) 快速选择出来的突变株称选择性突变株 (selectable mutant),反之则称为非选择性突
变株。
1、营养缺陷型(auxotroph)
某一野生菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长 因子、碱基或氨基酸的能力,因而无法再在基本培养基上正常
4、形态突变型(morphological mutant)
指由突变引起的个体或菌落形态的变异,一般属非选择性
突变。
5、抗原突变型(antigenic mutant)
指由于基因突变引起的细胞抗原结构发生的变异类型,包
括细胞壁缺陷变异、荚膜或鞭毛成分变异等。
6、产量突变型(metabolic quantitative mutant)
第一节
微生物的突变
一、基因突变(gene mutation) 基因突变简称突变,是变异的一类,泛指细胞内(或病 毒粒内)遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变 化,可自发或诱导产生。突变的几率一般很低(10-6
~
10-9)
从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株(wild type
strain),简称野生型。野生型经突变后形成的带有新性状 的菌株,称突变株(mutant,或突变体、突变型)。
(inversion),也包括染色体数目的变化。
转座(因)子:在染色体组中或染色体组间能改变自身位置的一段 DNA顺序。 其跳跃过程往往导致DNA链的断裂或重接,产生重组交换、基因 启动或关闭,使突变发生。 转座(因)子主要有三类:IS、Tn、Mu。
2、自发突变
自发突变(spontaneous mutation) 是指生物体在无人工干预下自然发生的低频率 突变。 自发突变的原因:
1)背景辐射和环境因素的诱变;
2)微生物自身有害代谢产物的诱变效应;
3)互变异构效应;(配对错误) 4)环出效应。(发生缺失)
(六)紫外线对DNA的损伤及其修 复
嘧啶碱基受紫外辐射后产生的衍生物
(六)紫外线对DNA的损伤及其修复
1、光复活作用(photoreactivation)
把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下时, 就可
4.独 立
性:某一突变既不提高也不降低其他任何基因的突变率;
5.可 诱变性:诱变剂可提高突变的几率,两种变异株无本质差别; 6.稳 定 性:是遗传物质结构上发生了稳定的变化,稳定,可遗传;
7.可 逆
性:任何性状都可发生正向突变,也都可发生回复突变。
(四)基因突变自发性和不对应性的实验证明
1、Luria 等的变量试验(fluctuation test)
生长繁殖的变异类型。2、抗源自突变型(resistant mutant)
指野生型菌株因发生基因突变,而产生的对某化学药物或
致死物理因子的抗性突变类型。
3、条件致死突变型(conditional lethal mutant)
某菌株或病毒经基因突变后,在某种条件下可正常地生长、 繁殖并呈现其固有的表型,而在另一种条件下却无法生长、繁 殖的突变类型。
2、Newcombe的涂布试验
3、Lederberg等的影印平板培养法 (replica plating)
(五)基因突变及机制
1、诱发突变(induced mutation )
诱发突变简称诱变,是指通过人为的方法, 利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发
突变频率的手段。凡具有诱变效应的任何因素,
常见的致变剂及其致变作用
(a)亚硝基的脱氨作用;(b) 烷化剂和被甲基化的碱基; (c) 5-溴脱氧嘧啶与鸟嘌呤配对(A=T变G三C)。
3) 染色体畸变(chromosomal aberration)
某些强烈理化因子会引起DNA分子的大损伤(macrolesion)
染色体畸变。
既包括染色体结构上的缺失(deletion)、重复 (duplication)、插入(insertion)、易位(translocation)和倒位
2)移码突变(frame-shift mutation)
指诱变剂会使DNA序列中的一个或少数几个核苷酸发生增 添(插入)或缺失,从而使该处后面的全部遗传密码的阅读 框架发生改变,并进一步引起转录和转译错误的一类突变。 诱变剂:ICR(美国一癌症研究所名称)类化合物: 原黄素,吖啶黄,吖啶橙等。 诱变机理:至今不清。 结果:加3、减3;加(减)1,短距离减(加)1;影响小。 增(减)1、2、4、5引起后面全变。