微生物物理诱变育种方法的研究进展

激光诱变的优点
相对于传统诱变而言，激光诱变具有高效，稳定， 高选择性，回复突变率低，定向变异率高，辐射损伤轻， 当代变异，无污染等优点。
大剂量辐射可杀死细菌，而用弱激光（小剂量）辐 射可刺激某些菌类的生长和繁殖，从而逐渐形成了一种 独立的技术—激光诱变微生物技术。
应用实例
酿酒酵母YEO（呼吸缺陷型酵母菌株）
定义： 向细胞内注入离子，与细胞内的靶分子、离子发生 碰撞，产生能量沉积和质量沉积，诱导基因发生突变。
机理： 根据碰撞和能量交换的经典理论，注入离子与细胞 内的靶分子、原子注人离子与生物体内靶分子、原子碰 撞、级联碰撞和反冲，不仅发生能量沉积过程，还发生 质量沉积过程，能量沉积是染色体倒位、易位、重复和 缺失，引起遗传变异，质量沉积使DNA大分子一部分被 取代或补充，阻碍了辐照损伤的修复。
266nm激光照射
高葡萄糖转化率呼吸缺陷型酵母JB7
当接种量为15%，发酵温度为32度时，葡萄糖初始 质量分数为25%发酵72小时时，产生酒精体积分为由 12%提高到12.3%；葡萄糖利用率由49.6%52.9%。
其他的新型诱变方法
• • • • • 超高压（UHP）诱变 空间诱变 热诱变效应 热筛选效应 符合诱变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微波诱变的优点： • 基因组小 • 世代周期短 • 易于培养分离
应用实例
黑曲霉JG
微波辐射
孢子悬浮液
凝乳活力高，蛋白水解活力低，具有遗传稳定 的菌株 WB2-5 （活力提高35%）和 WB6-3（活力提 高14%）。
微波功率对孢子突变率的影响
激光诱变
激光是一种与自然光不同的辐射光，具有高光亮性， 高单色性，高方向性和高相干性。 激光诱变的生物学效应直接来源于其产生的光、电 热、压力和磁效应的综合作用。 上述效应的积累，使DNA吸收、聚集能量，并进行 能量的再分配。使DNA处于一种易突变的状态，继而发 生一系列的诸如断键、聚合、交联等物理变化和化学变 化，致使DNA突变。
微生物物理诱变育种方法的研究进展
物理诱变方法
物理诱变是指利用各种射线对微生物进行诱变 操作。 常见的物理诱变因子有：紫外线（UV）, X 射 线 , γ射线和中子等。 优点：效果好，应用广泛。 缺点：菌株产生耐受性。
新型物理诱变育种
• • • • 离子注入诱变 微波诱变 激光诱变 超高压诱变
离子注入诱变
应用实例
生产中性中温α-淀粉酶枯草芽孢杆菌BF7658
最佳注量 1×1016cm-2低能N+
高产耐酸性中温α-淀粉酶突变株 酶活可达 (207 士10 ) U/mL
N+不同注量下的突变率
微波诱变
微波属于电磁波的一部分，是一种低能电磁辐射，其量 子能量为1×10-28J～ 1×10-25J，具有较强生物效应频率为 300MHz ～ 300GHz。对生物体的作用主要是两个方面： • 热效应 热效应是指一定功率和频率的电磁辐射照射在生物体上 引起局部温度上升，从而引起一系列生理生化反应，甚至是 死亡。 • 非热效应 即在电磁波的照射下，尤其是低强度，弱电磁场的作用 下，生物不产生明显的温升，或产生的温升在生物体自身温 度自然起伏范围内，可以忽略其变化，但是却产生明显的生 理变化。并表现出频率和功率的选择性。
优点： 具有较高的突变率和突变频谱，并且并不增大生理 损伤，同时设备简单，成本低廉，运行和维修方便，对 人体和环境无害。 所选择的注入离子大多是气体单质离子，并且都是 正离子，以N+为多，其他的如 H + , A r + , O6 + 以及 C6 + 等 也有所报道。 辐射能量大多集中在低能量辐射区。
• 等离子体对微生物进行诱变（清华大学专 利）
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