第五章 工业微生物育种诱变剂讲解

紫外线诱变的步骤与方法：
（1）出发菌株，把细菌斜面培养到对数期，霉菌或放线菌则培养 到孢子刚成熟。
（2）前培养，营养丰富的培养基，同时加入抑制修复的物质（咖 啡碱或异烟肼），达到最佳生理状态。
（3）制备菌悬液；
（4）紫外线照射，暗室进行，或诱变后立即浸入冰水中1～2 h， 低温抑制突变修复。
（5）后培养，根据延迟现象的原理，照射完毕的菌悬液加入到适 合于正突变体繁殖的培养基，在适宜温度下培养1.5～2 h。
辐射引起生物学效应的强弱既决定于微生物内 在遗传因素，也受外界环境条件的影响。 1. 微生物的遗传背景 2. 微生物的生理状态 3. 可见光 4. 水分 5. 温度 6. 空气或氧气
三、非电离辐射——紫外线
紫外线是电磁波谱中波长从0.01~0.40微米辐射 的总称，不能引起人们的视觉。电磁谱中波长0.01~ 0.04微米辐射，既可见光紫端到X射线间的辐射。
电离辐射：X射线和γ射线、快中子 非电离辐射：紫外线
室外活体辐照圃 室内辐照源
辐射离我们有多远 在我们的生活环境中，辐射无处不在！ 家用电器：微波炉、吸尘器、电视、电冰箱、空调等；
办公设备：手机、电脑、复印机、电子仪器、医疗设备等 家庭装饰：大理石、复合地板、墙壁纸、涂料等 周边环境：高压线、变电站、电视（广播）信号发射塔等 自然环境：太阳黑子等
生物体内还有一些内源性诱变剂。内源性诱变剂是 在人体健康异常的情况下产生的，如遗传因素、内 分泌紊乱等。
第一节 物理诱变剂
物理诱变剂是指通常使用的物理辐射中的各种射线。
射线的种类
射线包括：紫外线、X射线、γ射线、快中子、α射 线、β射线、微波、超声波、电磁波、激光射线和宇 宙线等。
物理辐射分为电离辐射和非电离辐射，都是以量 子为单位的可以发射能量的射线。
绝对剂量单位：erg/mm2 相对剂量单位：用照射时间或杀菌率表示。一般认为杀 菌率在90%~99.9%时，诱变效果较好。
移动式紫外灯
15W紫外灯
不同微生物所需杀菌时间
15W功率的紫外灯管和固定距离为30cm的条件下 照射微生物，要使杀菌率达到90％～99.9％的效果：
芽孢菌约需10 min； 照射短小芽孢杆菌的营养体来获得缺陷型需要1～3 min； 一般微生物营养体照射3～5min； 无芽孢菌和革兰氏阳性菌只需0.5～2 min。
第五章 工业微生物育种诱变剂
诱变剂：凡能诱发生物基因突变，并且突变频率远 远超过自发突变率的物理因子或化学物质。
（1）物理诱变剂，例如，电离辐射、紫外线、电 磁波等
（2）化学诱变剂，如药品、农药、食品添加剂、 调味品、化妆品、洗涤剂、塑料、着色剂、 化肥、化纤等。
（3）生物诱变剂，如真菌的代谢产物、病毒、寄 生虫等。
1801年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫 端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光，因而 发现了紫外线的存在。
自然界的主要紫外线光源是太阳。太阳光透过大气 层时波长短于290×10-9米的紫外线为大气层中的臭 氧吸收掉。人工的紫外线光源有多种气体的电弧(如 低压汞弧、高压汞弧)，紫外线有化学作用能使照相 底片感光，荧光作用强，日光灯、各种荧光灯和农业 上用来诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物质 发光的。紫外线还可以防伪。紫外线还有生理作用， 能杀菌、消毒、治疗皮肤病和软骨病等。紫外线的粒 子性较强，能使各种金属产生光电效应。
一、物理诱变剂的生物学效应
物理诱变剂对微生物的诱变作用主要是由高 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。分为物理、物理－ 化学、化学和生物学等几个阶段。
电离辐射主要引起DNA上的基因突变和染色 体的畸变。
非电离辐射主要导致形成嘧啶二聚体。
二、辐射引起生物效应的因素
非常好的防护 4.1－2.6
25，30，35
40－50，50＋ 非常优异的防护 ≤ 2.5
40，45，50，50＋
（一）紫外线的诱变机制和DNA损伤修复
1. 紫外线的诱变机制 紫外线引起：
DNA与蛋白质的交联； 胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用； DNA链的断裂； 嘧啶二聚体的形成（单链上相邻两个胸腺嘧啶之
（6）稀释涂皿，后培养结束后，从中取一定量培养物，作不同稀 释度，涂皿，并且以未经紫外线照射过的菌悬液作对照，培 养后，挑取菌落，以待筛选。
四、电离辐射
伦 琴 和 射 线
2. 只有当UPF＞30时，并且UVA的透过率小于5％时，才 能称为防紫外线产品，防护等级标识为UPF30＋；
3. 而当UPF＞50时，则表明该产品的紫外线防护性能极 佳，防护等级标识为UPF50＋。
UPF范围 15－24 25－39
防护分类
紫外线透过率（％） UPF标识
较好防护
6.7－4.2
15，20
在实际诱变工作中要采取某些措施避免暗修复，如 加入某些物质，提高突变频率。
（二）紫外线诱变
1. 紫外线的有效光谱
最有效波长为253.7 nm（2537Å），即260 nm的紫外 线。
30W紫外灯光谱分布范围广，诱变效率差，15W紫外 灯80%波长几种在2537Å，诱变效果比30W的好。
2. 紫外线的辐射Biblioteka Baidu量
间或双链相对应的两个胸腺嘧啶之间）。
紫外线可使空气中的Ｏ 分子变成Ｏ 臭氧易分解放
2
3
出原子氧→强杀菌作用。
Ｏ 紫外线 2
O3→ O2＋[O]
2. DNA损伤修复
包括光修复、切补修复、重组修复、SOS修复系统 及聚合酶的校正作用。 （1）光复活
一般微生物中都存在光复活作用，紫外线诱变时，照 射或分离均应在红光下进行。 （2）切补修复
紫外线强烈作用于皮肤时，可发生光照性皮炎， 皮肤上出现红斑、痒、水疱、水肿等；严重的还可引 起皮肤癌。
紫外线作用于中枢神经系统，可出现头痛、头晕、 体温升高等。作用于眼部，可引起结膜炎、角膜炎， 称为光照性眼炎，还有可能诱发白内障，在焊接过程 中产生的紫外线会使焊工患上电光性眼炎。
目前，国内外的标准对纺织品的防紫外线性能一 般都使用UPF值，即紫外线防护系数值进行评定。 1. UPF值是紫外线对未防护的皮肤的平均辐射量的比 值，UPF值越大，表明防紫外线性能越好。