食用菌育種學(xué)全套教學(xué)課件

食用菌育種學(xué)

BreedingforMushroom全套可編輯PPT課件緒論第1章食用菌的生活史第2章遺傳與突變(1)第2章遺傳與突變(2)第3章菌種分離和鑒定第4章誘變育種第5章代謝控制育種第6章雜交育種第7章分子育種第8章菌種復(fù)壯與保藏2小麥育種專家李振聲

獲2006年度國(guó)家最高科技獎(jiǎng)袁隆平--水稻育種專家，獲2000年度國(guó)家最高科技獎(jiǎng)34主要教學(xué)參考資料《微生物遺傳育種學(xué)》，廖宇靜編，氣象出版社，2010《工業(yè)微生物遺傳育種學(xué)原理與應(yīng)用》，金志華編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2006《工業(yè)微生物育種學(xué)》，諸葛健主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2006《新編遺傳學(xué)教程》，李惟基主編，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2002《微生物藥物學(xué)》，陳代杰編著，華東理工大學(xué)出版社，1999《微生物分子育種原理與技術(shù)》，汪天虹主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2005《現(xiàn)代遺傳學(xué)》，趙壽元、喬守怡編，高等教育出版社，2003《現(xiàn)代微生物遺傳學(xué)》，陳三鳳、劉德虎編，化學(xué)工業(yè)出版社，20035本課程內(nèi)容及安排（24學(xué)時(shí)）緒論（2學(xué)時(shí)）真菌的生活史（2學(xué)時(shí)）遺傳與突變（3學(xué)時(shí)）食用菌菌種的分離（2學(xué)時(shí)）誘變育種（2學(xué)時(shí)）代謝控制育種（2學(xué)時(shí)）雜交育種（3學(xué)時(shí)）原生質(zhì)體育種（2學(xué)時(shí)）分子育種（4學(xué)時(shí)）菌種復(fù)壯與保藏（2學(xué)時(shí)）緒論

1.微生物遺傳育種學(xué)的發(fā)生史1.1微生物遺傳育種學(xué)的發(fā)生和發(fā)展1.2微生物遺傳育種學(xué)的地位與作用2.微生物遺傳育種學(xué)的研究意義3.微生物的遺傳物質(zhì)育種（Breeding）是指通過(guò)系統(tǒng)選擇、誘變、雜交及體外基因重組等技術(shù)來(lái)培育具有人們所需特定遺傳性質(zhì)的生物的過(guò)程。育種學(xué)即育種的方法及原理。遺傳學(xué)是研究遺傳和變異規(guī)律的一門學(xué)科，是育種的理論基礎(chǔ)，是一門應(yīng)用學(xué)科。食用菌育種學(xué)是研究食用菌現(xiàn)行品種改良和培育食用菌新品種的學(xué)科，是改良食用菌群體遺傳結(jié)構(gòu)，使之符合不斷發(fā)展的食用菌生產(chǎn)需要的一門學(xué)科；是研究食用菌品種改良、新品種培育的理論、方法和技術(shù)的一門學(xué)科。遺傳學(xué)與育種學(xué)具有十分密切的關(guān)系，遺傳學(xué)是通過(guò)育種實(shí)踐形成和發(fā)展起來(lái)的理論學(xué)科，遺傳學(xué)理論又反過(guò)來(lái)指導(dǎo)和促進(jìn)了育種學(xué)的發(fā)展。9第一節(jié)微生物遺傳育種學(xué)的發(fā)展史一、微生物遺傳育種學(xué)的奠基階段二、微生物遺傳育種學(xué)的形成階段三、微生物遺傳育種學(xué)的發(fā)展階段10一、微生物遺傳育種學(xué)的奠基階段巴斯德曾經(jīng)觀察到炭疽桿菌在高溫中培養(yǎng)后毒性大減，而抗原性不變。這一變異現(xiàn)象被成功的應(yīng)用到炭疽桿菌的疫苗制造上去。1907年第一次對(duì)微生物的變異進(jìn)行專門研究的報(bào)告，馬西尼的題為《可突變的大腸桿菌》的論文記述了在非乳糖發(fā)酵菌株中發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳糖的變異株一、微生物遺傳育種學(xué)的奠基階段12二、微生物遺傳育種學(xué)的形成階段塔特姆比德?tīng)柵c塔特姆利用X射線誘變脈孢菌，發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)缺陷型，并提出了“一個(gè)基因一種酶”的假設(shè)。1958年獲諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。喬治·比德?tīng)?0世紀(jì)40年代順序四分子分析用于著絲粒作圖目的基因與著絲粒之間發(fā)生重組1、著絲粒為M1分離2、目的基因的分離

M1分離：目的基因與著絲粒之間未發(fā)生重組，產(chǎn)生非重組型子囊M2分離：目的基因與著絲粒之間發(fā)生重組，產(chǎn)生重組型子囊lysC交換型子囊與非交換型子囊的形成非交換型子囊M1交換型子囊M2

目的基因在M1分離，產(chǎn)生非重組型子囊目的基因在M2分離，產(chǎn)生重組型子囊20世紀(jì)40年代20世紀(jì)40年代關(guān)于細(xì)菌耐藥性問(wèn)題；LuriaSEDelbruckM利用著名的波動(dòng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了細(xì)菌的抗性是基因突變的結(jié)果。真菌和放線菌重組現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使得生物學(xué)家認(rèn)識(shí)到微生物、動(dòng)植物在遺傳規(guī)律上的一致性。利用基因重組的原理開(kāi)展雜交育種。這個(gè)時(shí)期，微生物遺傳育種學(xué)成為一門獨(dú)立而完善的學(xué)科。另外，轉(zhuǎn)化因子化學(xué)本質(zhì)的闡明；噬菌體作為媒介，轉(zhuǎn)導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)；原生質(zhì)體的制備（Weibull）和再生(Mequiller)。20世紀(jì)50年代21代表成果：揭示基因的結(jié)構(gòu)和化學(xué)本質(zhì)；闡明突變的分子機(jī)制和修復(fù)機(jī)制；詮釋了重組產(chǎn)生的機(jī)制，證明了四大重組假說(shuō)（同源重組、位點(diǎn)特異性重組、轉(zhuǎn)座重組和異常重組）的正確性；揭示質(zhì)粒的本質(zhì)與作用；通過(guò)基因定位的研究構(gòu)建了遺傳連鎖圖；基因工程技術(shù)的誕生，為基因工程的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。二、微生物遺傳育種學(xué)的發(fā)展階段代表成果：揭示基因的結(jié)構(gòu)和化學(xué)本質(zhì)；闡明突變的分子機(jī)制和修復(fù)機(jī)制；詮釋了重組產(chǎn)生的機(jī)制，證明了四大重組假說(shuō)（轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合）的正確性；揭示質(zhì)粒的本質(zhì)與作用；通過(guò)基因定位的研究構(gòu)建了遺傳連鎖圖；基因工程技術(shù)的誕生，為基因工程的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。231962年，阿貝爾和杜斯索西發(fā)現(xiàn)DNA的限制和修飾作用；1964年，莫諾德、錢根和雅各布提出了蛋白變構(gòu)理論，確定了基因與蛋白質(zhì)之間的關(guān)系，破譯了全部有意密碼子；1965年，發(fā)表了酵母丙氨酸t(yī)RNA的完整序列，發(fā)現(xiàn)了終止密碼子UAG和UAA。發(fā)現(xiàn)線粒體具有環(huán)狀DNA；1970年，發(fā)現(xiàn)了RNA反轉(zhuǎn)錄酶和限制性內(nèi)切核酸酶I。二、微生物遺傳育種學(xué)的形成階段241972年，創(chuàng)建了DNA體會(huì)重組技術(shù)；1973年，在體外構(gòu)建了具有功能的細(xì)菌質(zhì)粒；1975年，建立了DNA體外重組技術(shù)、菌落原位雜交技術(shù)、2-D電泳技術(shù)、單克隆抗體的制備技術(shù)；1977年，發(fā)現(xiàn)了基因中的內(nèi)含子和外顯子，提出了“斷裂基因”的概念。建立了DNA的化學(xué)測(cè)序法。1978年，首次將真核基因在細(xì)菌中表達(dá)；1985年，建立了PCR技術(shù)。1986年發(fā)現(xiàn)了RNA編輯現(xiàn)象。二、微生物遺傳育種學(xué)的形成階段251983年大腸桿菌基因組項(xiàng)目啟動(dòng)；上世紀(jì)90年代，微生物基因組時(shí)代的到來(lái)。完成詹氏甲烷球菌、銅綠假單胞菌、裂殖酵母、煙曲霉、釀酒酵母等微生物的測(cè)序工作……2006年，啟動(dòng)人類元基因組計(jì)劃。三、微生物遺傳育種學(xué)的發(fā)展階段四、微生物遺傳育種學(xué)研究?jī)?nèi)容和意義利用微生物遺傳學(xué)理論和知識(shí)進(jìn)行，對(duì)野生型微生物的基因和基因組進(jìn)行有目的的改良，，選育出具有工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境用途的微生物菌種。主要的育種方法包括：自然選育、誘變育種、雜交育種、原生質(zhì)體育種、代謝控制育種，以及分子育種。27常用的遺傳育種技術(shù)：自然選育誘變育種雜交育種代謝控制育種分子育種28第四節(jié)微生物遺傳育種學(xué)及其研究進(jìn)展育種的基礎(chǔ)：遺傳變異利用什么工具去“觸發(fā)”變異？誘變雜交分子手段291、自然選育1881年德國(guó)RobertKoch提出純種培養(yǎng)理論，發(fā)明固體培養(yǎng)基（重大突破）發(fā)明純種培養(yǎng)法之后——自然選育——自發(fā)突變——純種分離例：卡介苗局限性：自發(fā)突變頻率低，難以大幅度提高菌種生產(chǎn)水平302、誘變育種20世紀(jì)40—50年代人工誘發(fā)基因突變Beadle&Tatum用X射線、UV誘變紅色面包霉，獲得代謝障礙突變株313、雜交育種20世紀(jì)50年代后以基因重組為基礎(chǔ)把不同菌株的優(yōu)良性狀集中于重組體中2002年出現(xiàn)的基因組改組育種為其特例324、代謝控制育種20世紀(jì)50—70年代理性（篩選手段）以誘變育種為基礎(chǔ)，獲得各種解除或繞過(guò)了微生物正常代謝途徑的突變株，從而人為地實(shí)現(xiàn)有用產(chǎn)物選擇性大量生成和積累336分子育種 20世紀(jì)70年代包括基因工程、分子定向進(jìn)化等四、微生物的遺傳物質(zhì)染色體的組成與結(jié)構(gòu)DNA的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)

細(xì)胞核中能被堿性染料強(qiáng)烈著色的物質(zhì)，染色質(zhì)是真核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)在分裂間期存在的形式，而染色體是細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過(guò)程中，由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。兩者是細(xì)胞周期不同階段兩種可以相互轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)。

一般來(lái)說(shuō)，只有在細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中，才能在光學(xué)顯微鏡下觀察到染色體。整個(gè)細(xì)胞周期都能觀察到染色體？非分裂期的細(xì)胞核經(jīng)低滲處理、溶脹破裂后釋放出染色質(zhì)，在電子顯微鏡下呈纖維串珠狀的長(zhǎng)絲。染色質(zhì)和染色體：20世紀(jì)70年代真核細(xì)胞染色體的組成與結(jié)構(gòu)呈酸性，種類和含量不穩(wěn)定；作用還不完全清楚，可能與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)有關(guān)，在DNA遺傳信息的表達(dá)中有重要作用少量的RNA，不到DNA的10%

DNA：

蛋白質(zhì)：約為DNA的兩倍約占30%，每條染色體一個(gè)雙鏈DNA分子；是遺傳信息的載體，也就是所謂的遺傳物質(zhì)組蛋白：呈堿性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；與DNA結(jié)合形成核小體、維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，與DNA含量呈一定的比例非組蛋白：真核細(xì)胞染色體的組成與結(jié)構(gòu)組蛋白的特點(diǎn)：富含兩種堿性氨基酸（賴氨酸和精氨酸）根據(jù)凝膠電泳性質(zhì)可將組蛋白分為五種小類型:H1、H2A、H2B、H3、H4在細(xì)胞周期特定時(shí)間可發(fā)生甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化和ADP核糖基化等。H3、H4修飾作用較普遍，H2B有乙?；饔?、H1有磷酸化作用。所有這些修飾作用都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即降低組蛋白所攜帶的正電荷。這些組蛋白修飾的意義：一是改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu)，直接影響轉(zhuǎn)錄活性；二是核小體表面發(fā)生改變，使其他調(diào)控蛋白易于和染色質(zhì)相互接觸，從而間接影響轉(zhuǎn)錄活性。組蛋白修飾的種類及其生物學(xué)意義C值反?，F(xiàn)象（C值矛盾）（C-valueparadox）單順?lè)醋又貜?fù)序列斷裂基因真核生物基因組的特點(diǎn)：C值反?，F(xiàn)象（C-valueparadox）

在真核生物中，物種進(jìn)化的復(fù)雜程度與DNA含量C值并不完全一致，稱之為C值矛盾(Cvalueparadox)。通常是指一種生物單倍體基因組DNA的總量。在真核生物中，C值一般是隨生物進(jìn)化而增加的，高等生物的C值一般大于低等生物。C值反?，F(xiàn)象：一些植物和兩棲類動(dòng)物，它們的DNA含量高達(dá)1010－1011bp，而人類DNA含量?jī)H為109bp，顯然這是無(wú)法解釋的。在結(jié)構(gòu)、功能很相似的同一類生物中，甚至在親緣關(guān)系十分接近的物種之間，其C值可以相差數(shù)10倍乃至上百倍。如兩棲類動(dòng)物中，C值小的低至109bp以下，C值大的高達(dá)1011bp。C值反常現(xiàn)象：?jiǎn)雾樂(lè)醋邮钦婧嘶虻霓D(zhuǎn)錄形式.一個(gè)啟動(dòng)子后僅具有一個(gè)編碼序列.多順?lè)醋映霈F(xiàn)于原核生物,即若干個(gè)基因由一個(gè)啟動(dòng)子控制,轉(zhuǎn)錄在一條mRNA上.在真核細(xì)胞DNA中發(fā)現(xiàn)某些核苷酸序列大量重復(fù)出現(xiàn)，這些核苷酸序列叫重復(fù)序列，但在原核細(xì)胞基因組中幾乎不存在。核苷酸序列的重復(fù)次數(shù)越高，DNA復(fù)性速度就越快。單順?lè)醋?多順?lè)醋樱恢貜?fù)序列提問(wèn)：真核生物中，什么叫單拷貝序列？中拷貝序列？高拷貝序列？結(jié)構(gòu)基因？rRNA，tRNA，組蛋白基因？衛(wèi)星DNA？請(qǐng)對(duì)號(hào)入座！思考…….高拷貝序列的生物學(xué)意義？思考……基因組重復(fù)序列可以同時(shí)表達(dá)出大量的基因產(chǎn)物以完成生物學(xué)功能。另外，大量的重復(fù)序列存在，即使其中的極少部分被破壞，也不會(huì)影響有機(jī)體的正常功能。斷裂基因真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼序列和非編碼序列互相間隔開(kāi)但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼序列再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因（splitgene）。外顯子：將DNA序列中被轉(zhuǎn)錄成為mRNA的片段稱為外顯子（exon或extron）。

內(nèi)含子：而在成熟mRNA上未反應(yīng)出的DNA區(qū)段稱為內(nèi)含子（intron）1977年，Broker和Sharp等人發(fā)現(xiàn)了斷裂基因?，F(xiàn)在已經(jīng)知道絕大多數(shù)真核生物的基因都是斷裂基因。斷裂基因是通過(guò)mRNA與DNA雜交試驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的。一個(gè)基因的外顯子和內(nèi)含子共同轉(zhuǎn)錄在一條轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中，然后將內(nèi)含子去除而把外顯子連接起來(lái)形成成熟的RNA分子，這一過(guò)程稱為RNA剪接（RNAsplicing）。重疊基因

重疊基因是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成為兩個(gè)或兩個(gè)以上基因的組成部分。重疊方式：大基因之內(nèi)包含小基因；前后兩個(gè)基因首尾重疊；3個(gè)基因之間三重重疊；反向重疊；重疊操縱子核小體20世紀(jì)70年代組蛋白修飾的種類及其生物學(xué)意義核小體真核生物轉(zhuǎn)錄后加工除了mRNA外，tRNA和rRNA也要經(jīng)過(guò)后加工的過(guò)程；真核生物有4種rRNA，即：5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNA和5SrRNA。其中前三者的基因組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，產(chǎn)生47S的前體，并很快轉(zhuǎn)變成45S前體。45S前體上有許多甲基化的位點(diǎn)，在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中或轉(zhuǎn)錄后被甲基化。甲基基團(tuán)主要是加在核糖上。甲基化是45S前體最終成為成熟rRNA區(qū)域的標(biāo)志。真核生物的轉(zhuǎn)錄后加工5’帽子結(jié)構(gòu)：成熟真核生物的mRNA并沒(méi)有游離的5’端，而是一種被稱為帽子的結(jié)構(gòu)。真核生物的帽子結(jié)構(gòu)可歸納為三種：m7GpppX為帽子0m7GpppXm為帽子1m7GpppXmYm為帽子25’帽子結(jié)構(gòu)不同真核生物的mRNA可有不同的帽子結(jié)構(gòu)，同一種真核生物的mRNA也常有不同的帽子結(jié)構(gòu)。帽子結(jié)構(gòu)的作用：

1.為核糖體識(shí)別RNA提供信號(hào)；

2.增加mRNA的穩(wěn)定性；

3.為mRNA向胞質(zhì)的運(yùn)輸提供信號(hào)；

4與某些RNA病毒的正鏈RNA的合成有關(guān)。多數(shù)真核生物（酵母除外）的mRNA3’末端具有長(zhǎng)約200bp的poly（A）尾巴。poly（A）尾巴不是由模板DNA所編碼，而是在轉(zhuǎn)錄后由RNA末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶催化下，以ATP為前體，添加到mRNA的3’末端形成的。3’尾巴結(jié)構(gòu)有些mRNA的3’末端沒(méi)有poly（A）尾巴，如組蛋白的mRNA，其3’末端的正確形成依賴于RNA本身形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)錄終止于此處。對(duì)莖環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行突變，只要是維持其二級(jí)結(jié)構(gòu)，就不影響轉(zhuǎn)錄的終止。說(shuō)明二級(jí)結(jié)構(gòu)所提供的信息比序列本身更重要。真核細(xì)胞mRNA前體加尾反應(yīng)模式圖

mRNA的基因在低等真核生物中只有少數(shù)含有內(nèi)含子，為不連續(xù)基因。隨著進(jìn)化程度的增高，不連續(xù)基因的數(shù)目不斷增加。細(xì)胞核中有一類RNA，十分不穩(wěn)定，平均長(zhǎng)度比mRNA要長(zhǎng)，序列的復(fù)雜程度非常高，稱為核內(nèi)不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA，hnRNA

）。核基因mRNA的剪接hnRNA以與蛋白質(zhì)結(jié)合的狀態(tài)存在，形成hnRNP（核糖核蛋白顆粒）。體外研究表明，hnRNP的形狀為一個(gè)球體和一個(gè)與之相連的纖維狀結(jié)構(gòu)。在RNA轉(zhuǎn)錄生成以后，在核內(nèi)完成加帽和加尾的同時(shí)，內(nèi)含子的去除即剪切過(guò)程也在進(jìn)行。然后RNA轉(zhuǎn)運(yùn)到胞漿。核基因mRNA的剪接左（5’）剪接點(diǎn)稱為供體位點(diǎn)，右（3’）剪接點(diǎn)稱為受體位點(diǎn)。點(diǎn)突變研究證明，剪接位點(diǎn)GT或AG的突變均可以阻止剪接的出現(xiàn)。幾乎所有的真核細(xì)胞核基因的內(nèi)含子均遵循GU－AG規(guī)則，這也暗示這類內(nèi)含子存在著共同的剪接機(jī)制。但線粒體、葉綠體和酵母tRNA的內(nèi)含子不遵循這一規(guī)則。核基因mRNA的剪接核RNA的剪接點(diǎn)及周圍并沒(méi)有自身的互補(bǔ)序列，5’剪接點(diǎn)總是能正確地與3’剪接點(diǎn)相連。剪接位點(diǎn)具有通用性，而內(nèi)含子的其他序列（包括二級(jí)結(jié)構(gòu)）不提供特定的信息，對(duì)剪接不產(chǎn)生影響。剪接裝置沒(méi)有組織特異性，RNA只要含有正確的剪接點(diǎn)，在任何細(xì)胞中都可以正確地剪接。核基因mRNA的剪接第一章食用菌的生活史72真菌營(yíng)養(yǎng)體常見(jiàn)形態(tài)食用菌隸屬于48個(gè)科，144個(gè)屬

約5%屬子囊菌亞門

約95%屬擔(dān)子菌亞門返回本節(jié)子

囊

菌麥角菌目、麥角菌科—冬蟲夏草盤菌目馬鞍菌科馬鞍菌屬—馬鞍菌鹿花菌屬—鹿花菌羊肚菌科、羊肚菌屬—羊肚菌塊菌目、塊菌科、塊菌屬—塊菌鹿花菌80真菌的生活史是指從一種孢子開(kāi)始，經(jīng)過(guò)萌發(fā)、生長(zhǎng)和發(fā)育，最后又產(chǎn)生同一種孢子的個(gè)體發(fā)育過(guò)程。相當(dāng)于高等植物從種子萌芽、生長(zhǎng)發(fā)育到開(kāi)花結(jié)實(shí)，又形成種子的過(guò)程。真菌典型生活史是從有性孢子萌發(fā)開(kāi)始長(zhǎng)成菌絲體，然后繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育到一定階段，就從營(yíng)養(yǎng)階段過(guò)渡到繁殖階段；先進(jìn)行無(wú)性繁殖，產(chǎn)生無(wú)性孢子，無(wú)性繁殖在適宜條件下可重復(fù)產(chǎn)生，直到最后進(jìn)行有性繁殖，產(chǎn)生有性孢子為止。什么是真菌生活史？食用菌的生活史，除了由擔(dān)孢子（或子囊孢子）生成擔(dān)孢子（或子囊孢子）的有性繁殖外，另外一些通過(guò)無(wú)性孢子進(jìn)行小循環(huán)。如銀耳的單核菌絲或雙核菌絲均可以產(chǎn)生酵母菌狀的芽孢子，芽孢子可以在一定條件下又能萌發(fā)成單核菌絲或雙核菌絲。草菇、香菇的菌絲細(xì)胞，有的細(xì)胞會(huì)增厚，形成休眠孢子—厚垣孢子，厚垣孢子在條件適宜時(shí)又萌發(fā)為菌絲體。食用菌的無(wú)性繁殖食用菌的無(wú)性繁殖有田郁夫

光帽鱗傘（5個(gè)無(wú)性小循環(huán)）：?jiǎn)魏司z不經(jīng)質(zhì)配直接形成單核性子實(shí)體，子實(shí)體又能形成2~4個(gè)單核性擔(dān)孢子，萌發(fā)成菌絲；單核菌絲直接斷裂成無(wú)性的分生孢子，分生孢子萌發(fā)又成單核菌絲；雙核菌絲斷裂成分生孢子，萌發(fā)后成雙核菌絲；雙核菌絲“退化”成單核菌絲，單核菌絲質(zhì)配成雙核菌絲；雙核菌絲脫核形成單核分生孢子，發(fā)芽為單核菌絲，接合又形成雙核菌絲。人們把剛從有性孢子萌發(fā)的菌絲體稱為單核菌絲體或者出生菌絲體。這種菌絲開(kāi)始含多個(gè)核，后來(lái)細(xì)胞產(chǎn)生隔膜，使每個(gè)細(xì)胞各具有一個(gè)細(xì)胞核。單核菌絲體發(fā)育到一定階段，兩個(gè)單核菌絲的細(xì)胞質(zhì)融合在一起（質(zhì)配），成雙核細(xì)胞，具有雙核細(xì)胞的菌絲體稱為雙核菌絲體或次生菌絲體。由于這種雙核菌絲的細(xì)胞核來(lái)自不同的細(xì)胞，因此又名為異核體。食用菌的有性繁殖雙核菌絲體的菌絲比單核菌絲體的菌絲粗，生長(zhǎng)速度也快。此外，雙核菌絲體還具有鎖狀聯(lián)合結(jié)構(gòu)，大多數(shù)食用菌就是通過(guò)鎖狀聯(lián)合不斷分裂細(xì)胞而生長(zhǎng)的。雙核菌絲體在適宜的溫度、營(yíng)養(yǎng)、水分、光照等條件下，能相互扭結(jié)結(jié)成團(tuán)，發(fā)育成原基。原基是子實(shí)體的“胚胎”，進(jìn)一步發(fā)育成子實(shí)體。食用菌的有性繁殖子實(shí)體雖然已經(jīng)有組織分化（分為菌蓋、菌柄、菌髓、子實(shí)層等），但它們都是由雙核菌絲組成的，只是處在子實(shí)層中的部分細(xì)胞，在子實(shí)體發(fā)育成熟時(shí)，二核會(huì)合并（核配）成一個(gè)核，這樣，兩個(gè)單倍體的核就融合成一個(gè)雙倍體的合子（2n）。隨后，合子通過(guò)一次減數(shù)分裂及1~2次有絲分裂，染色體減半，最終形成4個(gè)擔(dān)孢子或者8個(gè)子囊孢子，從而又開(kāi)始了它新一代的生活。食用菌的有性繁殖擔(dān)孢子的形成次生菌絲頂胞核配擔(dān)子（2n)減數(shù)分裂擔(dān)孢子（n)返回本節(jié)返回本節(jié)減數(shù)分裂核配質(zhì)配質(zhì)配同宗結(jié)合異宗結(jié)合擔(dān)孢子有性繁殖不同種食用菌在兩條單核菌絲質(zhì)配成雙核菌絲時(shí)，出現(xiàn)兩種不同類型：同宗接合和異宗接合。同宗接合：?jiǎn)魏司z屬“雌雄同株”。即質(zhì)配發(fā)生在由同一個(gè)孢子萌發(fā)的單核菌絲間，這種現(xiàn)象稱為同宗接合。屬于同宗結(jié)合的約占整個(gè)食用菌總數(shù)的10%。如雙孢菇、草菇、蜜環(huán)菌等。異宗接合：?jiǎn)魏司z屬“雌雄異株”。這類食用菌的性別出現(xiàn)在不同孢子或單核菌絲上，只有異性的單核菌絲才能質(zhì)配成雙核菌絲，而同性間永不親和、結(jié)實(shí)（指產(chǎn)生有性孢子）。這種現(xiàn)象稱為自交不育或異宗接合。如香菇、糙皮側(cè)耳、羊肚菌、木耳、毛木耳和大肥菇等。異性單核菌絲間的接合，是由性基因決定的。在異宗接合擔(dān)子菌中約有37%的食用菌，其性別只有一對(duì)性基因（“Aa”）決定，因此它們的擔(dān)孢子不是A型，便是a型，稱為二級(jí)性。另有63%的異宗接合菌，其性別是由兩對(duì)獨(dú)立分離的遺傳因子（“Aa”“Bb”）決定，其擔(dān)孢子的性基因分別為“AB”、“Ab”、“aB”、“ab”四型，即4個(gè)擔(dān)孢子分別屬于4種基因型，稱為四級(jí)性。異宗結(jié)合的菇類，只有兩條性別不同的初生菌絲才能結(jié)合配對(duì)，又分為二極性和四極性異宗結(jié)合兩種類型。二極性異宗結(jié)合的菇類，其性別由一對(duì)遺傳因子Aa所決定，只有含A因子的單核菌絲才能和含a因子的單核菌絲結(jié)合配對(duì)，屬于這種類型的有滑菇、木耳，光帽鱗傘以及鬼傘屬的一些種，約占食用菌總數(shù)的33％。異宗接合的二級(jí)性四極性異宗結(jié)合的菇類，其性別由兩對(duì)獨(dú)立分離的遺傳因子Aa、Bb所決定，只有所含的AB兩個(gè)因子都不相同的兩條單核菌絲才能結(jié)合，含AB因子的單核菌絲只能和含ab因子的單核菌絲結(jié)合配對(duì)，含Ab因子的單核菌絲只能和含aB因子的單核菌絲結(jié)合配對(duì)，屬于這些類型的有香菇、毛木耳、平菇、銀耳等，約占食用菌總數(shù)的57％。異宗結(jié)合的菇類，其單孢菌株經(jīng)配對(duì)后，才能產(chǎn)生子實(shí)體。異宗接合的四級(jí)性總結(jié)：如果讓各擔(dān)孢子萌發(fā)的單核菌絲自由配對(duì)，二級(jí)性的能育率為50%，四級(jí)性的能育率為25%。第二章遺傳與突變第一節(jié)突變及突變機(jī)制第二節(jié)誘變及其誘變劑本章內(nèi)容：第一節(jié)突變及其機(jī)制突變是指DNA特定部位上核苷酸序列的改變?；蛲蛔儼ㄟz傳物質(zhì)的改變過(guò)程和突變體的形成。從廣義上講，除了轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合等遺傳物質(zhì)的傳遞和重組引起生物變異外，任何可遺傳的突變都屬突變范圍?；蛲蛔冃纬尚碌幕蛐驮谝欢ōh(huán)境條件下表現(xiàn)出來(lái)的個(gè)體性狀稱為表型，突變結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新表型的個(gè)體，稱為突變體或突變型。突變是生物遺傳性狀改變的依據(jù)，能在生活周期的任何階段發(fā)生。突變與變異的區(qū)別飾變：指生物體本身由于非遺傳因素引起的表型改變，變化發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、翻譯水平，特點(diǎn)是幾乎整個(gè)群體中的每個(gè)個(gè)體都發(fā)生同樣的變化，性狀變化幅度小，不遺傳，引起飾變的因素消失后，表型即可恢復(fù)。舉例：Serratiamarcescens（粘質(zhì)沙雷氏菌）的紅色素在25℃和37℃的變化。突變包括：自發(fā)突變和誘發(fā)突變（誘變）引起自發(fā)突變的原因：1.微生物生活的環(huán)境中存在著一些低劑量的物理、化學(xué)誘變因素;2.微生物內(nèi)在因素造成的，如生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，DNA在復(fù)制過(guò)程中出現(xiàn)堿基配對(duì)錯(cuò)誤或修復(fù)過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤造成的3.微生物自身代謝過(guò)程中產(chǎn)生一些具有誘變作用的物質(zhì)，如過(guò)氧化氫、硫氰化合物、咖啡堿、二硫化二丙烯等，使微生物在培養(yǎng)和存放過(guò)程中受到誘變作用而產(chǎn)生突變。誘發(fā)突變?cè)谛?yīng)上和自發(fā)突變沒(méi)什么差別，只是人工誘發(fā)突變速度快、時(shí)間短、突變頻率高。突變的分子機(jī)制突變的分子機(jī)制是DNA分子中堿基序列或堿基對(duì)數(shù)目的改變，或染色體發(fā)生變化。突變基因突變?nèi)旧w畸變?nèi)旧w組變基因突變DNA的正常結(jié)構(gòu)受到損傷，堿基對(duì)發(fā)生變化，通常指基因內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)或基因之間的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致點(diǎn)突變。主要包括堿基置換、移碼突變和移位突變等。鐮刀型細(xì)胞貧血癥堿基置換ATTA轉(zhuǎn)換ATGC顛換移碼突變DNA分子中的每個(gè)堿基是三聯(lián)密碼中的一個(gè)成員，遺傳信息就體現(xiàn)在這些密碼中，當(dāng)復(fù)制或其他誘導(dǎo)因素作用時(shí)，堿基序列中的一個(gè)或幾個(gè)堿基發(fā)生增加或減少的現(xiàn)象叫移碼突變。它使遺傳密碼發(fā)生了位置上的移動(dòng)，從而造成隨后翻譯和轉(zhuǎn)錄的錯(cuò)誤。移碼突變分為缺失突變和插入突變。易位突變指DNA鏈上一個(gè)密碼子中的某個(gè)堿基和鄰近密碼子中的一個(gè)堿基對(duì)換，造成二個(gè)密碼子編寫的氨基酸都發(fā)生改變，從而引起突變。染色體畸變?nèi)旧w畸變是染色體結(jié)構(gòu)的變化，和其他突變一樣可以引起遺傳信息的改變，具有遺傳效應(yīng)。染色體結(jié)構(gòu)改變多是染色體或染色單體遭到巨大損失，使它們斷裂。斷裂點(diǎn)是隨機(jī)的也可能是多個(gè)。根據(jù)斷裂的數(shù)目、位置、斷裂連接方式等可以造成各種不同的突變，包括染色體的缺失、重復(fù)、倒位、易位等缺失和重復(fù)缺失和重復(fù)主要在DNA復(fù)制和修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行修飾過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)誤造成的。當(dāng)DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，發(fā)生染色體斷裂，前面鏈上的多聚酶掉落下來(lái)加到后面尚未復(fù)制的DNA上而加以復(fù)制，結(jié)果前面的鏈缺失了一個(gè)或幾個(gè)基因的DNA節(jié)段，后面的鏈，由于多加了一段DNA，相同部分出現(xiàn)兩次，結(jié)果造成突變。缺失損傷是不可逆的，對(duì)生物體而言也是有害的，會(huì)造成遺傳平衡失調(diào)。重復(fù)突變，從微生物育種角度而言，可能獲得具有人們需要的優(yōu)良性狀的新個(gè)體，如大幅度提高產(chǎn)量。缺失和重復(fù)倒位是指染色體部分節(jié)段的位置順序顛倒而形成的一段不正常的染色體。倒位分臂內(nèi)倒位和臂間倒位。前者染色體外形不會(huì)改變，后者形狀會(huì)發(fā)生改變，但兩者表型基本一致。倒位易位指同源染色體之間部分連接而交換。一種情況是兩條同源染色體相互間進(jìn)行部分交換，這種染色體交換節(jié)段長(zhǎng)短有時(shí)可能不等，當(dāng)長(zhǎng)短不同時(shí)，會(huì)影響到染色體的外形；另一種是一條染色體的部分節(jié)段連接到另一非同源染色體上，也稱單向易位。易位一般生物含有各種形態(tài)、大小、遺傳功能不同的染色體各一條，稱為染色體組，具有這樣一套染色體組的生物叫單倍體生物，有兩套染色體組的生物叫二倍體生物，有兩套以上染色體組的生物叫多倍體生物，多倍體一般是由變異或異常形成的。（整倍體）染色體組變?nèi)旧w組變指染色體數(shù)目的變化。它可分為整倍體和非整倍體，前者分為單倍體、三倍體、同源多倍體和異源多倍體等。后者有超二倍體和亞二倍體。有的生物由于突變或雜交重組使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目比正常二倍體多出或少了一至幾條，稱為非整倍體，如超二倍體（2n+1）和亞二倍體（2n－1）等。染色體組變整倍體和非整倍體的染色體數(shù)目變化一般都在細(xì)胞減數(shù)分裂和有絲分裂過(guò)程中由于環(huán)境因素異常的影響，如接觸誘變劑、生長(zhǎng)條件、代謝條件等物理、化學(xué)、生物等因素，使紡錘絲結(jié)構(gòu)受到抑制或破壞，使染色體數(shù)目發(fā)生各種變化。染色體組變第二節(jié)誘變及其誘變劑誘變是誘變劑是指那些能誘發(fā)基因突變、并使突變率提高到超過(guò)自發(fā)突變水平的物理、化學(xué)或生物因子。誘變與誘變劑物理誘變劑化學(xué)誘變劑生物誘變劑物理誘變劑化學(xué)誘變劑生物誘變劑誘變劑的種類128真菌營(yíng)養(yǎng)體常見(jiàn)形態(tài)食用菌隸屬于48個(gè)科，144個(gè)屬

約5%屬子囊菌亞門

約95%屬擔(dān)子菌亞門返回本節(jié)子

囊

菌麥角菌目、麥角菌科—冬蟲夏草盤菌目馬鞍菌科馬鞍菌屬—馬鞍菌鹿花菌屬—鹿花菌羊肚菌科、羊肚菌屬—羊肚菌塊菌目、塊菌科、塊菌屬—塊菌鹿花菌136真菌的生活史是指從一種孢子開(kāi)始，經(jīng)過(guò)萌發(fā)、生長(zhǎng)和發(fā)育，最后又產(chǎn)生同一種孢子的個(gè)體發(fā)育過(guò)程。相當(dāng)于高等植物從種子萌芽、生長(zhǎng)發(fā)育到開(kāi)花結(jié)實(shí)，又形成種子的過(guò)程。真菌典型生活史是從有性孢子萌發(fā)開(kāi)始長(zhǎng)成菌絲體，然后繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育到一定階段，就從營(yíng)養(yǎng)階段過(guò)渡到繁殖階段；先進(jìn)行無(wú)性繁殖，產(chǎn)生無(wú)性孢子，無(wú)性繁殖在適宜條件下可重復(fù)產(chǎn)生，直到最后進(jìn)行有性繁殖，產(chǎn)生有性孢子為止。什么是真菌生活史？食用菌的生活史，除了由擔(dān)孢子（或子囊孢子）生成擔(dān)孢子（或子囊孢子）的有性繁殖外，另外一些通過(guò)無(wú)性孢子進(jìn)行小循環(huán)。如銀耳的單核菌絲或雙核菌絲均可以產(chǎn)生酵母菌狀的芽孢子，芽孢子可以在一定條件下又能萌發(fā)成單核菌絲或雙核菌絲。草菇、香菇的菌絲細(xì)胞，有的細(xì)胞會(huì)增厚，形成休眠孢子—厚垣孢子，厚垣孢子在條件適宜時(shí)又萌發(fā)為菌絲體。食用菌的無(wú)性繁殖食用菌的無(wú)性繁殖有田郁夫

光帽鱗傘（5個(gè)無(wú)性小循環(huán)）：?jiǎn)魏司z不經(jīng)質(zhì)配直接形成單核性子實(shí)體，子實(shí)體又能形成2~4個(gè)單核性擔(dān)孢子，萌發(fā)成菌絲；單核菌絲直接斷裂成無(wú)性的分生孢子，分生孢子萌發(fā)又成單核菌絲；雙核菌絲斷裂成分生孢子，萌發(fā)后成雙核菌絲；雙核菌絲“退化”成單核菌絲，單核菌絲質(zhì)配成雙核菌絲；雙核菌絲脫核形成單核分生孢子，發(fā)芽為單核菌絲，接合又形成雙核菌絲。人們把剛從有性孢子萌發(fā)的菌絲體稱為單核菌絲體或者出生菌絲體。這種菌絲開(kāi)始含多個(gè)核，后來(lái)細(xì)胞產(chǎn)生隔膜，使每個(gè)細(xì)胞各具有一個(gè)細(xì)胞核。單核菌絲體發(fā)育到一定階段，兩個(gè)單核菌絲的細(xì)胞質(zhì)融合在一起（質(zhì)配），成雙核細(xì)胞，具有雙核細(xì)胞的菌絲體稱為雙核菌絲體或次生菌絲體。由于這種雙核菌絲的細(xì)胞核來(lái)自不同的細(xì)胞，因此又名為異核體。食用菌的有性繁殖雙核菌絲體的菌絲比單核菌絲體的菌絲粗，生長(zhǎng)速度也快。此外，雙核菌絲體還具有鎖狀聯(lián)合結(jié)構(gòu)，大多數(shù)食用菌就是通過(guò)鎖狀聯(lián)合不斷分裂細(xì)胞而生長(zhǎng)的。雙核菌絲體在適宜的溫度、營(yíng)養(yǎng)、水分、光照等條件下，能相互扭結(jié)結(jié)成團(tuán)，發(fā)育成原基。原基是子實(shí)體的“胚胎”，進(jìn)一步發(fā)育成子實(shí)體。食用菌的有性繁殖子實(shí)體雖然已經(jīng)有組織分化（分為菌蓋、菌柄、菌髓、子實(shí)層等），但它們都是由雙核菌絲組成的，只是處在子實(shí)層中的部分細(xì)胞，在子實(shí)體發(fā)育成熟時(shí)，二核會(huì)合并（核配）成一個(gè)核，這樣，兩個(gè)單倍體的核就融合成一個(gè)雙倍體的合子（2n）。隨后，合子通過(guò)一次減數(shù)分裂及1~2次有絲分裂，染色體減半，最終形成4個(gè)擔(dān)孢子或者8個(gè)子囊孢子，從而又開(kāi)始了它新一代的生活。食用菌的有性繁殖擔(dān)孢子的形成次生菌絲頂胞核配擔(dān)子（2n)減數(shù)分裂擔(dān)孢子（n)返回本節(jié)返回本節(jié)減數(shù)分裂核配質(zhì)配質(zhì)配同宗結(jié)合異宗結(jié)合擔(dān)孢子有性繁殖不同種食用菌在兩條單核菌絲質(zhì)配成雙核菌絲時(shí)，出現(xiàn)兩種不同類型：同宗接合和異宗接合。同宗接合：?jiǎn)魏司z屬“雌雄同株”。即質(zhì)配發(fā)生在由同一個(gè)孢子萌發(fā)的單核菌絲間，這種現(xiàn)象稱為同宗接合。屬于同宗結(jié)合的約占整個(gè)食用菌總數(shù)的10%。如雙孢菇、草菇、蜜環(huán)菌等。異宗接合：?jiǎn)魏司z屬“雌雄異株”。這類食用菌的性別出現(xiàn)在不同孢子或單核菌絲上，只有異性的單核菌絲才能質(zhì)配成雙核菌絲，而同性間永不親和、結(jié)實(shí)（指產(chǎn)生有性孢子）。這種現(xiàn)象稱為自交不育或異宗接合。如香菇、糙皮側(cè)耳、羊肚菌、木耳、毛木耳和大肥菇等。異性單核菌絲間的接合，是由性基因決定的。在異宗接合擔(dān)子菌中約有37%的食用菌，其性別只有一對(duì)性基因（“Aa”）決定，因此它們的擔(dān)孢子不是A型，便是a型，稱為二級(jí)性。另有63%的異宗接合菌，其性別是由兩對(duì)獨(dú)立分離的遺傳因子（“Aa”“Bb”）決定，其擔(dān)孢子的性基因分別為“AB”、“Ab”、“aB”、“ab”四型，即4個(gè)擔(dān)孢子分別屬于4種基因型，稱為四級(jí)性。異宗結(jié)合的菇類，只有兩條性別不同的初生菌絲才能結(jié)合配對(duì)，又分為二極性和四極性異宗結(jié)合兩種類型。二極性異宗結(jié)合的菇類，其性別由一對(duì)遺傳因子Aa所決定，只有含A因子的單核菌絲才能和含a因子的單核菌絲結(jié)合配對(duì)，屬于這種類型的有滑菇、木耳，光帽鱗傘以及鬼傘屬的一些種，約占食用菌總數(shù)的33％。異宗接合的二級(jí)性四極性異宗結(jié)合的菇類，其性別由兩對(duì)獨(dú)立分離的遺傳因子Aa、Bb所決定，只有所含的AB兩個(gè)因子都不相同的兩條單核菌絲才能結(jié)合，含AB因子的單核菌絲只能和含ab因子的單核菌絲結(jié)合配對(duì)，含Ab因子的單核菌絲只能和含aB因子的單核菌絲結(jié)合配對(duì)，屬于這些類型的有香菇、毛木耳、平菇、銀耳等，約占食用菌總數(shù)的57％。異宗結(jié)合的菇類，其單孢菌株經(jīng)配對(duì)后，才能產(chǎn)生子實(shí)體。異宗接合的四級(jí)性總結(jié)：如果讓各擔(dān)孢子萌發(fā)的單核菌絲自由配對(duì)，二級(jí)性的能育率為50%，四級(jí)性的能育率為25%。第二節(jié)誘變劑及其誘變機(jī)制2.1物理誘變劑2.2化學(xué)誘變劑2.3生物誘變劑通過(guò)人為的方法，利用物理、化學(xué)因素處理微生物以引起突變，這一過(guò)程稱為誘發(fā)突變。誘發(fā)突變(inducedmutation)的發(fā)現(xiàn)1927年，Muller

用X射線誘發(fā)果蠅遺傳性狀變異。在第二次世界大戰(zhàn)中，又發(fā)現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)氮芥也能導(dǎo)致細(xì)菌性狀變異，其效應(yīng)與X射線相類似。陸續(xù)發(fā)現(xiàn)許多物理因子與化學(xué)物質(zhì)都具有誘發(fā)基因突變的作用。近年來(lái)，隨著基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展，蛋白質(zhì)工程中點(diǎn)突變的重要技術(shù)——基因誘變?cè)诰N選育中得以應(yīng)用，使生物誘變劑受到了重視，取得了可喜的發(fā)展。誘變：誘變劑種類物理誘變劑化學(xué)誘變劑生物誘變劑誘變劑：凡能誘發(fā)生物基因突變，并且突變頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自發(fā)突變率的物理因子或化學(xué)物質(zhì)誘變劑的概念與種類什么是誘變劑？有哪些分類？2.1物理誘變劑1.物理誘變劑種類2.物理誘變劑的生物學(xué)效應(yīng)3.輻射引起生物效應(yīng)的因素4.非電離輻射——紫外線5.電離輻射6.近年來(lái)發(fā)展的新型誘變劑2.1.1

物理誘變劑的種類物理輻射電離輻射產(chǎn)生正離子非電離輻射不產(chǎn)生離子X(jué)射線0.06~136nmγ射線0.006~1.4nm紫外線136~390nm物理誘變劑包括：紫外線，X射線，γ射線，快中子，α射線，β射線，微波，超聲波，電磁波，激光射線和宇宙射線等。指的是能量以電磁波或粒子（如阿爾法粒子、貝塔粒子等）的形式向外擴(kuò)散。高能電磁波波長(zhǎng)短于紫色光的肉眼不可見(jiàn)“光線”輻射2.1.2物理誘變劑的生物學(xué)效應(yīng)1.輻射作用的時(shí)相階段：物理誘變劑對(duì)微生物的誘變作用主要是由高能輻射導(dǎo)致生物系統(tǒng)損傷，繼而發(fā)生遺傳變異的一系列復(fù)雜的連鎖反應(yīng)過(guò)程，通常可分為物理、物理－化學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)四個(gè)階段。2.分子結(jié)構(gòu)變化:由輻射引起DNA分子結(jié)構(gòu)變化中最常發(fā)生的是DNA單鏈或雙鏈斷裂：?jiǎn)捂湐嗔眩憾嘤陔p鏈斷裂，易被修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)。雙鏈斷裂：一部分也可以通過(guò)修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)，但雙鏈斷裂易使染色體發(fā)生畸變或者使微生物死亡。2.1.2物理誘變劑的生物學(xué)效應(yīng)3.生物學(xué)效應(yīng)與輻射類型的關(guān)系電離輻射：主要引起DNA上的基因突變和染色體的畸變。非電離輻射：主要導(dǎo)致形成嘧啶二聚體。與輻射劑量的關(guān)系引起微生物的變異或死亡與輻射劑量成正比在相同的總輻射劑量的條件下，不論是一次連續(xù)照射還是分次累加照射，也不論是高劑量短時(shí)間照射還是低劑量長(zhǎng)時(shí)間照射，其誘變效應(yīng)基本上是相等的。2.1.2物理誘變劑的生物學(xué)效應(yīng)4.輻射作用機(jī)制直接物理作用假說(shuō)間接化學(xué)作用切爾諾貝利核爆炸2011年3月11日爆發(fā)的9.0級(jí)特大地震影響，日本福島核電站反應(yīng)堆發(fā)生氫氣爆炸2.1.3輻射引起生物效應(yīng)的因素

輻射引起生物學(xué)效應(yīng)的強(qiáng)弱既決定于微生物內(nèi)在遺傳因素，也受外界環(huán)境條件的影響。微生物因素:1.微生物的遺傳背景:不同菌種由于遺傳性狀各異，對(duì)輻射的敏感性亦各不相同。如：A和T比例高，對(duì)紫外線越敏感，對(duì)電離輻射則相反。2.微生物的生理狀態(tài)：微生物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、修復(fù)系統(tǒng)的強(qiáng)弱環(huán)境因素:1.可見(jiàn)光：能激活光復(fù)活酶的活性，分解紫外線引起的嘧啶二聚體2.水分：含水量影響細(xì)胞對(duì)輻射的敏感性，如：含水酵母比干酵母敏感3.溫度：較高的溫度能促進(jìn)氧氣與自由基之間的作用,使射線與DNA接觸過(guò)程所引起的化學(xué)反應(yīng)加速4.空氣或氧氣：有氧比缺氧時(shí)的電離輻射效應(yīng)更好2.1.4非電離輻射——紫外線136-390nm2.1.4非電離輻射——紫外線紫外線可由紫外燈管產(chǎn)生。要求的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉。紫外線誘變效果顯著。誘變頻率高，而且不易發(fā)生回復(fù)突變。因此紫外線是一種使用最早也是沿用最久的應(yīng)用效果最明顯的物理誘變劑。DNA分子能吸收紫外線光譜。其中嘧啶堿基比嘌呤堿基敏感上百倍。紫外線使DNA分子發(fā)生如下幾種變化：①DNA與蛋白質(zhì)交聯(lián)；②胞嘧啶和尿嘧啶之間的水合作用；③DNA鏈的斷裂；④形成嘧啶二聚體。這是紫外線引起的主要變化。2.1.4非電離輻射——紫外線紫外線的誘變機(jī)制和DNA損傷修復(fù)單鏈上的二聚體會(huì)影響到復(fù)制時(shí)的堿基正常配對(duì)。雙鏈上的二聚體會(huì)阻礙雙鏈的分開(kāi)，復(fù)制到這一點(diǎn)就無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，造成DNA鏈的異常。紫外線的誘變機(jī)制形成嘧啶二聚體DNA損傷修復(fù)光修復(fù),

切補(bǔ)修復(fù)（暗修復(fù)）2.1.4非電離輻射——紫外線2.紫外線誘變(1)紫外線的有效光譜DNA吸收的紫外線光譜通常為260nm，因此能誘發(fā)微生物突變的紫外線的有效波長(zhǎng)范圍是200～300nm，最有效的波長(zhǎng)為253.7nm(2537?)。一般用來(lái)滅菌消毒的30W紫外燈管，光譜分布范圍廣，誘變效率較差；而15W紫外燈管產(chǎn)生的紫外線大約有80％波長(zhǎng)集中在2537?，因此誘變效應(yīng)比30W的好。(2)紫外線的輻射劑量絕對(duì)劑量：?jiǎn)挝挥胑rg/mm2(1erg=10–7J)，需要用一種劑量?jī)x來(lái)測(cè)定，由于操作比較困難，實(shí)際工作中應(yīng)用較少。相對(duì)劑量：?jiǎn)挝挥谜丈鋾r(shí)間或殺菌率表示劑量決定于紫外燈的功率、燈管與被照射微生物的距離及照射時(shí)間。在燈的功率和燈管的距離固定的情況下，劑量大小則由照射時(shí)間決定。用紫外線的殺菌率表示時(shí)，一般認(rèn)為90～99.9％效果較好。2.1.4非電離輻射——紫外線(3)紫外線照射的策略：最適劑量因微生物而異，紫外照射劑量與殺菌率在一定范圍內(nèi)成正比。①使用15W紫外燈2支，安裝于鍍鉻燈罩內(nèi)，使2537?光波集中于被處理的微生物細(xì)胞，可以提高變異率。②將照射劑量提高到超致死量的程度，與可見(jiàn)光交替進(jìn)行，利用光修復(fù)使損傷的細(xì)胞恢復(fù)，減少死亡率，增加變異幅度。一般采用30W紫外燈管，光復(fù)活的效果較好，或者在預(yù)培養(yǎng)基中增加一定量的咖啡因或蛋白胨，也可以降低死亡率。2.紫外線誘變2.1.4非電離輻射——紫外線(4)紫外線誘變的步驟與方法①出發(fā)菌株：把細(xì)菌斜面培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期，霉菌或放線菌則培養(yǎng)到孢子剛成熟。②前培養(yǎng)：營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基+抑制修復(fù)物質(zhì)，如咖啡堿或異煙肼等。霉菌、放線菌培養(yǎng)到絕大部分孢子剛剛萌發(fā)。③制備菌懸液：離心去除培養(yǎng)基，用生理鹽水制備菌懸液，分散程度達(dá)90~95%。要求菌懸液濃度：細(xì)菌約1×108個(gè)/毫升，放線菌107~108個(gè)/毫升，霉菌約106~107個(gè)/毫升。2.紫外線誘變2.1.4非電離輻射——紫外線2.紫外線誘變④紫外線照射：紫外燈預(yù)熱20min，以穩(wěn)定光波，邊攪拌邊照射，細(xì)胞均勻吸收紫外線。為避免光修復(fù)，在照射的過(guò)程中要在暗室完成，僅可打開(kāi)黃色或紅色燈。另?yè)?jù)國(guó)外報(bào)道，經(jīng)過(guò)紫外線誘變后的菌體可以轉(zhuǎn)入到無(wú)菌試管內(nèi)，并立即浸入冰水中1~2h，在低溫的條件下，細(xì)胞內(nèi)參與突變修復(fù)的各種酶類的活性受到抑制，使修復(fù)難以進(jìn)行。⑤后培養(yǎng)：照射完畢的菌懸液加入到適合于正突變體增殖的培養(yǎng)基中，在適宜溫度下培養(yǎng)1.5~2h。有些微生物在此階段還可加入酪素水解物、色氨酸或異煙肼等物質(zhì)來(lái)抑制修復(fù)。⑥稀釋涂皿：后培養(yǎng)物，作不同程度的稀釋，進(jìn)行涂板培養(yǎng)和篩選。2.1.5電離輻射1.電離輻射的種類、特性與來(lái)源X射線波長(zhǎng)是0.06~136納米，X射線一般由X光機(jī)產(chǎn)生。γ射線的波長(zhǎng)是0.006~1.4納米，γ射線來(lái)自放射性元素鈷、鐳或氡等。中子可以從回旋加速器、靜電加速器或原子反應(yīng)堆中產(chǎn)生快中子具有的能量最高，為0.2~10MeV電離輻射誘變機(jī)理

直接作用：打斷化學(xué)鍵間接作用：通過(guò)自由基打斷化學(xué)鍵，引起缺失和損傷效應(yīng)：染色體畸變，堿基置換，移碼突變2.1.5電離輻射2.電離輻射的誘變機(jī)理2.1.5電離輻射3.電離輻射劑量X射線和γ射線劑量常用倫琴(R)表示，即1cm3干燥空氣在0℃，1.013×105Pa產(chǎn)生2.08×109離子時(shí)所需的能量。其作用機(jī)理是使原子中的電子被擊出而變成正離子。由于具有很強(qiáng)的穿透能力，所以對(duì)細(xì)胞的殺死作用比紫外線和一般化學(xué)試劑更強(qiáng)。在實(shí)踐中不用象紫外線那樣進(jìn)行反復(fù)多次照射。常用劑量掌握在殺菌率90～99.9％為宜，大約1萬(wàn)～20萬(wàn)R。2.1.5電離輻射3.電離輻射劑量快中子劑量常用拉德(rad)表示，指1g被照射物質(zhì)吸收100erg輻射能量的射線劑量；可轉(zhuǎn)換為倫琴(R)。在誘變育種中快中子照射的致死率為50～85％較合適，產(chǎn)生的正突變率可達(dá)50%，采用的誘變劑量大約在15～30krad。其作用機(jī)理是由中子穿過(guò)物質(zhì)時(shí)把原子核中的質(zhì)子撞擊出來(lái)。由于快中子產(chǎn)生較大的電離密度，能有效地導(dǎo)致基因突變和染色體畸變，所以快中子對(duì)微生物誘變育種是較理想的。2.1.5電離輻射4.電離輻射的照射方法直接對(duì)平皿上生長(zhǎng)的菌落進(jìn)行照射；用打孔器將菌落連瓊脂一同取出，置于滅菌平皿內(nèi)進(jìn)行照射；制成菌懸液，取1～2ml置于試管內(nèi)，浸入冰水中，從上、側(cè)或下面進(jìn)行短時(shí)間照射。低溫可以降低或抑制修復(fù)酶的活性，防止突變體因修復(fù)酶的修復(fù)而還原為正常細(xì)胞。2.1.5近年來(lái)發(fā)展的新型誘變劑1.微波：熱和非熱效應(yīng)，分散低溫干燥法消除微波熱效應(yīng)。2.紅外射線3.激光：光量子流，光微粒。4.高能電子流：較強(qiáng)的電離輻射線，劑量一般為殺菌率90-99.9%5.離子注入優(yōu)點(diǎn)1：離子束與生物體作用，不僅有能量沉積，而且同時(shí)有質(zhì)量沉積。能量沉積：注入的離子與生物大分子發(fā)生一系列碰撞，大分子生物獲得能量時(shí)，鍵斷裂，分子擊出原子位，留下斷鍵或缺陷，而注入離子逐步損失能量，直到能量低于100eV為止。質(zhì)量沉積：注入的離子與生物大分子結(jié)合成新分子。優(yōu)點(diǎn)2：由于注入離子的不同電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、能量、劑量的組合，可提供眾多的誘變條件。優(yōu)點(diǎn)3：離子注入具有作用區(qū)域的選擇性、種類的多樣性，其作用是局部的、可控的、可對(duì)生物體進(jìn)行定點(diǎn)區(qū)域誘變?；瘜W(xué)誘變劑也可借用電離輻射的方法。試管中所盛液體不能過(guò)多，否則氧氣供應(yīng)不足，誘變效應(yīng)和重復(fù)性都比較差。電離輻射的穿透能力比較強(qiáng)，可以穿透玻璃等材料，而紫外線則不能穿透普通的玻璃，誘變時(shí)必須打開(kāi)蓋子。值得注意的事2.2化學(xué)誘變劑2.2.1化學(xué)誘變劑的一般特點(diǎn)2.2.2化學(xué)誘變劑的類型:

堿基類似物烷化劑脫氨劑移碼誘變劑羥化劑金屬鹽類其他化學(xué)誘變劑2.2.1化學(xué)誘變劑的一般特點(diǎn)化學(xué)誘變劑往往具有專一性，對(duì)基因的某部位發(fā)生作用，對(duì)其余部位則無(wú)影響?；瘜W(xué)誘變劑的劑量主要決定于其濃度和處理時(shí)間。絕大多數(shù)化學(xué)誘變劑都具有毒性。定義：一類能對(duì)DNA起作用，改變DNA結(jié)構(gòu)，并引起遺傳變異的化學(xué)物質(zhì)。

在DNA復(fù)制過(guò)程中取代正常堿基，整合進(jìn)DNA分子它們產(chǎn)生異構(gòu)體的頻率高，出現(xiàn)堿基錯(cuò)配的概率也高堿基類似物是如何提高突變頻率的?2.2.2堿基類似物2.2.2堿基類似物1.堿基類似物的誘變機(jī)制以5－溴尿嘧啶(5-BU)為例堿基類似物：是指其分子結(jié)構(gòu)同DNA分子中的堿基非常類似，因此能取代堿基摻入到DNA分子中的一類化合物。主要誘變劑：5-溴尿嘧啶（5-BU）/T2-氨基嘌呤（2-AP）/A187

G≡CG≡BUeG≡CG≡BUeG≡CA=TA=BUk

A:TA:BUk

A:TG≡BUeA:TG≡CG≡BUeG≡C→A=T5-BU摻入錯(cuò)誤A:T→G≡C從上可知，由于5-BU分子結(jié)構(gòu)上的5位Br原子的存在，改變了電荷的分布，影響酮式和烯醇式的平衡。2.2.2堿基類似物2.堿基類似物的誘變處理方法(以5-BU為例)(1)單獨(dú)處理(2)與輻射線復(fù)合處理斜面細(xì)菌液體培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期饑餓培養(yǎng)8-10h瓊脂平板涂布培養(yǎng)移接去培養(yǎng)液加生理鹽水加5-BU25-40μg/ml

據(jù)報(bào)道，如果菌體先用5-BU等堿基類似物進(jìn)行處理，使它們首先滲入到DNA分子中，然后用輻射線照射，誘變效果會(huì)比單獨(dú)使用輻射線更好。因此，堿基類似物也是一種輻射誘變的增敏劑。真菌、放線菌孢子，則要提高5-BU的濃度（0.1—1mg/ml），加到孢子懸液后，進(jìn)行振蕩培養(yǎng)數(shù)小時(shí)(一般6—12h)——分離于平皿——適溫培養(yǎng)——挑取單菌落，進(jìn)行篩選。189

2.2.3化學(xué)修飾堿基的誘變劑（a）亞硝酸（b）羥胺（c）甲基磺酸乙酯（d）N-甲基-N’-硝基-N-亞硝基胍改變堿基結(jié)構(gòu)的化學(xué)修飾劑：脫氨劑、羥化劑、烷化劑常見(jiàn)的堿基修飾劑烷化劑烷化劑是誘發(fā)突變中一類相當(dāng)有效的化學(xué)誘變劑，具有一個(gè)或多個(gè)活性烷基，易取代DNA分子中活潑的氫原子，與一個(gè)或多個(gè)堿基起烷化反應(yīng)，改變DNA分子結(jié)構(gòu)，引起突變。雙功能烷化劑單功能烷化劑多功能烷化劑根據(jù)烷化劑中活性烷基的數(shù)目亞硝基類、磺酸酯類、硫酸酯類、重氮烷類、乙烯亞胺類化合物硫芥子、氮芥子類等1.烷化劑定義與種類烷化堿基部分烷化劑2.部分烷化劑和烷化堿基甲基磺酸甲酯亞硝基乙基脲7-甲基鳥(niǎo)嘌呤3-甲基腺嘌呤O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤烷化劑烷化劑1.烷化劑的作用機(jī)制(1)烷化劑主要通過(guò)烷化基團(tuán)使DNA分子上的堿基及磷酸部分被烷化，DNA復(fù)制時(shí)導(dǎo)致堿基配對(duì)錯(cuò)誤而引起突變。易發(fā)生烷化的位點(diǎn)：鳥(niǎo)嘌呤O6、胸腺嘧啶O4。其它位點(diǎn)：鳥(niǎo)嘌呤N3、腺嘌呤N2和N7

、胞嘧啶N3。(2)烷化劑還可引起DNA分子中磷酸和糖之間的共價(jià)鍵斷裂，而造成突變。烷化劑(3)烷化劑還可能使兩個(gè)鳥(niǎo)嘌呤N7位點(diǎn)形成共價(jià)鍵。(4)一般雙功能烷化劑容易引起DNA雙鏈間的交聯(lián)，造成變異或死亡。1.烷化劑的作用機(jī)制烷化劑2.烷化劑的性質(zhì)比較活潑，不太穩(wěn)定，在水溶液中容易發(fā)生水解。見(jiàn)光容易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，保藏時(shí)要注意避光。殺菌率低而誘變效應(yīng)高，如亞硝基類、磺酸酯類等。烷化劑3.常用的烷化劑(1)1-甲基-3-硝基-1-亞硝基胍(NTG)超誘變劑之稱，能使細(xì)胞發(fā)生一次或多次突變，誘變效果好，尤其適合于誘發(fā)營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株。酸堿條件影響NTG的誘變效果，配制NTG溶液和菌懸液都要用適宜的緩沖液，如磷酸或Tris緩沖液。pH<5.5，NTG分解成HNO2；pH>8.0，NTG分解產(chǎn)生重氮甲烷；pH=6.0，NTG本身和DNA起烷化作用。1.取新鮮的斜面，用一定pH值的緩沖液或Tris緩沖液洗下細(xì)菌制成菌懸液。如果采用細(xì)菌細(xì)胞或絲狀菌孢子（真菌或放線菌）須進(jìn)行前培養(yǎng)，可用有關(guān)培養(yǎng)基代替以上緩沖液，孢子培養(yǎng)時(shí)間控制在大部分孢子處在萌動(dòng)階段，經(jīng)離心、洗滌，用緩沖液制成懸液，濃度約在106-107mL-1；NTG的誘變處理方法：烷化劑3.常用的烷化劑(1)1-甲基-3-硝基-1-亞硝基胍(NTG)2.配制NTG母液：由于NTG不溶于水，配制需加助溶劑甲酰胺或丙酮少許，然后加緩沖溶液，其比例為9：1（緩沖溶液9ml：NTG丙酮溶液1ml），一般NTG母液濃度配成1mg/ml。使用時(shí)取母液0.2ml，加菌懸液1.8ml，NTG最后處理濃度為100μg/ml。一般處理濃度隨菌種不同而異，通常細(xì)菌為100—1000μg/ml，而放線菌、真菌孢子為1000—3000μg/ml。3.將以上菌懸液和NTG溶液混合于一試管內(nèi)，置該菌生長(zhǎng)適宜的溫度下保溫處理若干時(shí)間。烷化劑3.常用的烷化劑(1)1-甲基-3-硝基-1-亞硝基胍(NTG)4.終止反應(yīng)。用冷的生理鹽水稀釋到50倍以上或在低溫下進(jìn)行離心洗滌，除去藥液，加無(wú)菌水使沉淀懸浮并作成一定稀釋度分離于平皿。處理完畢后，馬上把接觸過(guò)NTG的器皿用NaOH或Na2S2O3浸泡處理。除以上直接以溶液處理外，也可以進(jìn)行如下方法誘變處理：1.搖瓶振蕩處理2.在平皿上生長(zhǎng)過(guò)程處理烷化劑3.常用的烷化劑(1)1-甲基-3-硝基-1-亞硝基胍(NTG)NTG是一種強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)，操作時(shí)要帶橡皮手套，穿工作服，帶口罩，用稱量瓶稱量，最好在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。凡接觸過(guò)NTG的器皿必須及時(shí)、單獨(dú)處理，例如用自來(lái)水大量沖洗或用1—2mol/L的NaOH或2%的Na2S2O3浸泡過(guò)夜，洗凈。烷化劑3.常用的烷化劑(1)1-甲基-3-硝基-1-亞硝基胍(NTG)烷化劑(2)甲基磺酸乙酯(EMS)水溶液中水解半衰期短，應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配；需低溫、干燥保存；誘變效應(yīng)最佳的酸堿條件為pH7.0～7.4；配制EMS和菌懸液需緩沖液，不僅影響誘變劑滲透到細(xì)胞內(nèi)的速度，還影響誘變劑的穩(wěn)定性。(3)硫酸二乙酯(DES)不溶于水，溶于乙醇，很不穩(wěn)定；水溶液中半衰期很短，隨用隨配，需低溫、干燥、避光保存；DES誘變效應(yīng)在pH中性時(shí)效應(yīng)最好。(4)乙烯亞氨溶于水，不穩(wěn)定易分解，易揮發(fā)，有強(qiáng)烈腐蝕作用，易燃易爆，需避光、密封、低溫保存；能與一個(gè)或多個(gè)堿基起化學(xué)反應(yīng)，引起DNA復(fù)制時(shí)堿基錯(cuò)配而發(fā)生變異；在水溶液中易產(chǎn)生無(wú)誘變作用物質(zhì)，最好采用高濃度短時(shí)間處理。3.常用的烷化劑脫氨劑(以亞硝酸為例)1.誘變機(jī)制脫氨基作用引起DNA兩條單鏈之間的交聯(lián)作用亞硝酸（nitrousacid）是典型的脫氨劑亞硝酸可直接作用于正在復(fù)制或未復(fù)制的DNA分子，脫去堿基中的氨基變成酮基，改變堿基氫鍵的電位，引起堿基轉(zhuǎn)換而發(fā)生變異。脫氨劑(以亞硝酸為例)2.亞硝酸的處理方法(1)試劑配制1mol/LpH4.5醋酸緩沖液0.1mol/L亞硝酸鈉溶液0.07mol/LpH8.6磷酸氫二鈉溶液(2)處理方法處理對(duì)象亞硝酸鈉溶液處理濃度溫度處理時(shí)間終止反應(yīng)(加入磷酸氫二鈉溶液)孢子懸液0.025mol/L25～26℃10～20minpH降至6.8細(xì)菌懸液0.05mol/L35～37℃5～10minpH降至6.8移碼誘變劑移碼誘變劑與DNA相互結(jié)合引起堿基增添或缺失而造成突變。對(duì)噬菌體有較強(qiáng)的誘變作用；誘發(fā)細(xì)菌、放線菌的質(zhì)粒脫落比其他誘變劑效果更顯著。吖啶化合物的誘變機(jī)制：與DNA結(jié)合后，DNA鏈拉長(zhǎng)，兩堿基距離拉寬，使堿基插入或缺失。吖啶黃的性質(zhì)和使用方法微溶于熱水，溶于乙醇和乙醚，不穩(wěn)定，需避光保存。羥化劑羥胺（hydroxylamine）是典型的羥化劑羥胺的分子式為NH2OH（簡(jiǎn)稱HA）,常以鹽酸羥胺形式存在（分子式為NH2OH·HCl），為白色晶體，溶于水，不穩(wěn)定易分解，具腐蝕性，容易吸濕，故要密封、干燥保存。羥胺是具有特異效應(yīng)的誘變劑，專一地誘發(fā)G:CA:T的轉(zhuǎn)換。羥化劑羥胺的誘變機(jī)制改變了結(jié)構(gòu)的胞嘧啶羥化劑

根據(jù)誘變機(jī)制，羥胺不能使突變回復(fù)，即不能使A:TG:C轉(zhuǎn)換，進(jìn)行逆向突變。由于羥胺是誘發(fā)G:CA:T的專一性誘變劑，因此，可以用來(lái)鑒別突變體是A:TG:C還是G:CA:T轉(zhuǎn)換。羥胺的處理方法：常用濃度為0.1—5%，可直接在溶液中處理，時(shí)間1—2h，然后分離培養(yǎng)。但一般都加到瓊脂平板或振蕩培養(yǎng)基中，然后接入孢子或細(xì)菌，在適溫下培養(yǎng)，生長(zhǎng)過(guò)程中處理，所用濃度比直接處理時(shí)低些。金屬鹽類用于誘變育種的金屬鹽類主要有氯化鋰、硫酸錳等。氯化鋰單獨(dú)使用沒(méi)有明顯的誘變效果，幾乎都要與其他誘變劑配合處理，因此也稱為助誘變劑。它在高產(chǎn)菌種選育史上發(fā)揮了極其顯著的作用。其他化學(xué)誘變劑1.秋水仙堿：是誘發(fā)細(xì)胞染色體多倍體的誘變劑。自1937年美國(guó)學(xué)者布萊克斯利（A.F.Blakeslee）等，用秋水仙素加倍曼陀羅等植物的染色體數(shù)獲得成功以后，秋水仙素就被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)的研究和植物育種。秋水仙素能抑制有絲分裂，破壞紡錘體，使染色體停滯在分裂中期，使具備兩套染色體的母細(xì)胞無(wú)法分裂，導(dǎo)致多倍體產(chǎn)生。2.抗生素：作為誘變劑的抗生素主要有鏈黑霉素，爭(zhēng)光霉素，絲裂霉素，放線菌素，正定霉素，光輝霉素和阿霉素等。都是抗癌藥物，效果不如烷化劑，應(yīng)用不廣泛。重視化學(xué)誘變劑的操作安全誘變劑在DNA上的初級(jí)效應(yīng)遺傳反應(yīng)堿基類似物摻入作用AT?GC轉(zhuǎn)換羥胺同胞嘧啶起羥化反應(yīng)GC→AT轉(zhuǎn)換亞硝酸A、C的脫氧基作用

DNA交聯(lián)AT→GC轉(zhuǎn)換

缺失烷化劑烷化堿基（主要是G）而導(dǎo)致：

脫嘌呤作用；烷化堿基的互變異構(gòu)作用；DNA鏈的交聯(lián)作用；糖-磷酸骨架的斷裂堿基置換（AT?GC轉(zhuǎn)換、AT→TA顛換、GC→CG顛換）及染色體畸變吖啶類個(gè)別堿基的插入或缺失移碼突變紫外線照射形成嘧啶二聚體；形成嘧啶的水合物；DNA交聯(lián)；DNA斷裂AT→GC轉(zhuǎn)換、AT→GC顛換、

及移碼突變電離輻射脫氧核糖-堿基之間化學(xué)鍵及脫氧核糖-磷酸之間化學(xué)鍵的斷裂；通過(guò)自由基對(duì)DNA的作用AT?GC轉(zhuǎn)換、移碼突變及染色體畸變小結(jié)2.3生物誘變劑噬菌體基因定點(diǎn)誘變劑生物誘變劑的主要誘變方式2.3.1噬菌體采用某些噬菌體來(lái)篩選抗噬菌體突變菌株時(shí)，常常發(fā)現(xiàn)伴隨著出現(xiàn)抗生素產(chǎn)量明顯提高的抗性突變株。因此，可以認(rèn)為這些溶源性噬菌體是一種生物誘變劑。2.3.2基因定點(diǎn)誘變隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)突變技術(shù)在蛋白質(zhì)工程中正得到廣泛應(yīng)用，特定寡核苷酸在突變技術(shù)中起著介導(dǎo)作用，使基因成為一種新的分子水平生物誘變劑。寡核苷酸介導(dǎo)的定點(diǎn)誘變2.3.3生物誘變劑的主要誘變方式1.轉(zhuǎn)導(dǎo)誘發(fā)突變概念：經(jīng)完全或部分缺餡噬菌體的媒介，將供體菌的小片段DNA攜帶至受體菌中，經(jīng)配對(duì)、雙交換后整合至供體菌內(nèi)而獲新的遺傳性狀之現(xiàn)象。烈性噬菌體：隨機(jī)轉(zhuǎn)導(dǎo)，宿主細(xì)菌的基因型發(fā)生改變；溫和噬菌體：特定轉(zhuǎn)導(dǎo)，使供體菌和受體菌都產(chǎn)生基因突變。2.3.3生物誘變劑的主要誘變方式2.轉(zhuǎn)化誘發(fā)突變

供體菌：由細(xì)胞自溶等釋放DNA片段；受體菌：直接吸附并吸收供體菌DNA片段；在體內(nèi)：經(jīng)配對(duì)、交換與整合成為自體基因組的部分，再經(jīng)復(fù)制形成一個(gè)轉(zhuǎn)化子.

感受態(tài)：轉(zhuǎn)化中受體細(xì)胞最易接納外源DNA片段的一種生理狀態(tài)。2.3.3生物誘變劑的主要誘變方式1.轉(zhuǎn)導(dǎo)誘發(fā)突變烈性噬菌體：隨機(jī)轉(zhuǎn)導(dǎo)，使宿主細(xì)菌的基因型發(fā)生改變；溫和噬菌體：特定轉(zhuǎn)導(dǎo)，也能使供體細(xì)菌和受體細(xì)菌都產(chǎn)生基因突變。2.轉(zhuǎn)化誘發(fā)突變3.轉(zhuǎn)座誘發(fā)突變轉(zhuǎn)座因子是在染色體組中或染色體組間不斷改變自身位置的一段DNA序列基因定點(diǎn)誘變PCR定點(diǎn)誘變課堂討論誘變劑在微生物育種中的作用和地位如何？誘變劑都有哪些效應(yīng)？紫外線引起的胸腺嘧啶二聚體對(duì)微生物有何影響？哪些修復(fù)系統(tǒng)可對(duì)此進(jìn)行修復(fù)，其結(jié)果如何？試述各種誘變劑的作用機(jī)制。思考題1四種常用的物理誘變劑的誘變機(jī)制和生物學(xué)效應(yīng)是什么？2紫外線照射劑量的表示方法有哪些？3簡(jiǎn)述紫外線誘變的過(guò)程。4哪些因素會(huì)影響化學(xué)誘變劑的誘變效應(yīng)？5如何用營(yíng)養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變測(cè)定法定性定量地測(cè)定某種化學(xué)物質(zhì)的誘變作用？今日話題太空育種太空育種即航天育種，也稱空間誘變育種，是將作物種子或誘變材料搭乘返回式衛(wèi)星或高空氣球送到太空，利用太空特殊的環(huán)境誘變作用，使種子產(chǎn)生變異，再返回地面培育作物新品種的育種新技術(shù)。第三章菌種的分離和鑒定222第三章菌種的分離和鑒定第一節(jié)純種的分離第二節(jié)母種的鑒定（二）種菇的選擇

選擇什么樣的種菇呢？（1）選取符合本品種典型特征的個(gè)體；（2）要在出菇早、出菇均勻、生長(zhǎng)旺盛的菇木和菇床上挑選；（3）選朵型正常，菌蓋肥厚，菌柄短壯，無(wú)病蟲害；（4）野生菇木的選擇應(yīng)選出菇多而無(wú)雜菌生長(zhǎng)的幼齡菇木。（三）純種的分離

常用的分離方法有：組織分離法、孢子分離法和菇木分離法。1.組織分離法

（1）選種菇：菇型正常、發(fā)育健壯、中等成熟的平菇子實(shí)體，（2）種菇消毒：用75%酒精棉球擦拭表面，在接菌箱內(nèi)掰開(kāi)。（3）取組織：用接種針在菌蓋和菌柄交界部位中間挑取一小塊組織放在試管的斜面培養(yǎng)基中部，在25℃的恒溫箱中培養(yǎng)，即可萌發(fā)形成菌絲，再經(jīng)提純移接于新的斜面培養(yǎng)基上擴(kuò)大培養(yǎng)即成母種。（2）孢子分離法

此法為直接挑取擔(dān)孢子培養(yǎng)或者通過(guò)孢子收集器收集孢子，然后在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，獲得母種。利用孢子收集器分離孢子流程圖15432孢子印法分離孢子流程圖163425（3）菇木分離法

（1）將已長(zhǎng)菇的木段帶回實(shí)驗(yàn)室，晾干，輕輕敲掉沾附的土和雜物；（2）剝掉樹(shù)皮，削去表層木質(zhì)部。（3）選取菌絲潔白、濃密的部位切取菇木的中間部位，然后鋸成3cm厚的薄片。帶有菌絲的木塊即為分離材料，帶進(jìn)無(wú)菌室進(jìn)行分離。（4）取選好的菇木小薄片，用75%酒精擦洗表面消毒，之后放入0.1％的升汞內(nèi)消毒1～2min，再用無(wú)菌水洗去升汞殘液。隨后將其截成如火柴梗大小的小木條，移接在斜面培養(yǎng)基中央。經(jīng)25～27℃恒溫培養(yǎng)，待菌絲生長(zhǎng)后，再行轉(zhuǎn)管培養(yǎng)。菇木分離示意圖（四）母種培養(yǎng)與選擇

將分離得到的菌種接入試管后，放入25℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。采用組織分離法和菇木分離法，2~3天即看到菌絲生長(zhǎng)，孢子分離法須一周左右才能用肉眼看到孢子萌發(fā)。此時(shí)即應(yīng)檢查菌絲生長(zhǎng)情況，淘汰污染的及未萌發(fā)菌絲的試管，挑選菌絲發(fā)育健壯的試管分離擴(kuò)大培養(yǎng)，即為平菇純菌種（母種）。灼燒接種針剖菇體取組織接種后（五）母種的鑒定培養(yǎng)

培養(yǎng)好母種后，除用肉眼觀察菌絲長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)弱外，還應(yīng)做好瓶栽出菇試驗(yàn)。將母種接到裝有滅菌棉籽皮或木屑培養(yǎng)基的菌種瓶?jī)?nèi)，置于25℃恒溫箱中培養(yǎng)。菌絲長(zhǎng)滿瓶子后，置于15～18℃有光亮的地方培養(yǎng)。觀察子實(shí)體生長(zhǎng)情況，選擇長(zhǎng)勢(shì)旺、出菇快而多的株系擴(kuò)大制種。分子水平鑒定是指利用生物可遺傳并可檢測(cè)的分子特征對(duì)生物的種類、品系等進(jìn)行鑒定?？捎糜阼b別的分子特征也被稱為分子標(biāo)記。分子水平鑒定中所利用的分子標(biāo)記主要有以下幾種：rDNA序列分析、同工酶分析、RFLP、SSR、RAPD、SRAP、SCAR、和ITS等。第二節(jié)母種的分子鑒定核糖體RNA基因（rRNA）序列分析被認(rèn)為是最能反應(yīng)物種遺傳關(guān)系的指標(biāo)之一。原因是：（1）核糖體在細(xì)胞生物體中是一種十分常見(jiàn)，存在著共同的遺傳進(jìn)化起源,可比性強(qiáng)。（2）編碼rRNA的基因序列（rDNA）中,有的進(jìn)化上比較保守,有的進(jìn)化上變異較大。（3）核糖體在細(xì)胞中的數(shù)量巨大,編碼核糖體的基因在單個(gè)生物體細(xì)胞基因組中占很大比例。由于以上三個(gè)原因，rDNA的提取、提純、分析也比其他基因序列易于操作。第二節(jié)母種的分子鑒定原核生物的rRNA分三類：5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA。真核生物的rRNA分四類：5SrRNA、5.8SrRNA、18S

rRNA和28S

rRNA，分別具有大約120、160、1900和4700個(gè)核苷酸。S為大分子物質(zhì)在超速離心沉降中的一個(gè)物理學(xué)單位，可間接反映分子量的大小。原核生物和真核生物的核糖體均由大、小兩種亞基組成。對(duì)于大多數(shù)真核生物來(lái)說(shuō),

核糖體rRNA基因群的一個(gè)重復(fù)單位(rDNA)包括以下區(qū)段(按5′→3′方向):①非轉(zhuǎn)錄區(qū)(NonTranscribedSequence),簡(jiǎn)稱NTS;②外轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(ExternalTranscribedSpacer),簡(jiǎn)稱ETS;③18SrRNA基因,簡(jiǎn)稱18SrDNA;④內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)1(InternalTranscribedSpacer1),簡(jiǎn)稱ITS1;⑤5.8SrRNA基因,簡(jiǎn)稱5.8SrDNA;⑥內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)2,簡(jiǎn)稱ITS2;⑦28SrRNA基因,簡(jiǎn)稱28SrDNA。ITS1和ITS2常被合稱為ITS,并且5.8SRNA基因也被包括在ITS之內(nèi)。核糖體內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)包含2個(gè)不同的非編碼區(qū)域,即ITS1和ITS4。ITS序列在物種屬內(nèi)、近緣屬間乃至科內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系研究中有一定的價(jià)值。真菌核糖體基因由小的亞單元(18S)、ITS1區(qū)、5.8S區(qū)、ITS2區(qū)和大的亞單元(28S)構(gòu)成,頭尾串聯(lián)形成重復(fù)序列,一個(gè)基因組內(nèi)有60～200個(gè)拷貝。ITS（internaltranscribedspacers）內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)，是一種基于特異引物擴(kuò)增的分子標(biāo)記，由于真核生物rDNA的重復(fù)片段中，ITS區(qū)進(jìn)化速度較快,適合作遺傳標(biāo)記進(jìn)行種群和同屬近緣種群及種類的系統(tǒng)發(fā)育分析,在ITS兩側(cè)的18S、5.8S、28S編碼區(qū)具有非常保守的區(qū)域，便于設(shè)計(jì)引物。目前大多采用ITS2作為分子標(biāo)記,通過(guò)特異物對(duì)ITS2區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增,克隆測(cè)序，最后利用測(cè)序結(jié)果來(lái)作為分子標(biāo)記。第二節(jié)母種的分子鑒定同工酶是指能催化同一種反應(yīng),但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)組成卻有所不同的一組酶。同工酶標(biāo)記既是一種生化標(biāo)記,還由于同工酶的氨基酸取代作用為相應(yīng)所編碼,因此可以看作是一種分子標(biāo)記。RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorph