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第三节 基因突变的鉴定
作者:农学院    文章来源:浙江大学精品课程网    点击数:1313    更新时间:2007/7/5
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  一、植物基因突变的鉴定:

  ㈠、突变发生的鉴定:
  经诱变产生的变异是否属于真实的基因突变,是显性突变还是隐性突变、突变频率的高低,都应进行鉴定。
   由基因发生某种化学变化而引起的变异是可遗传,而由一般环境条件导致的变异是不遗传的。

  例:高秆矮秆,其原因:
  ①.有基因突变而引起;
  ②.因土壤瘠薄或遭受病虫为害而生长不良等。
  鉴定方法:可将变异体与原始亲本在同一栽培条件下比较。
  高秆矮秆后代为高秆,则不是突变,由环境引起。
       
    后代仍为矮秆,则是基因突变引起的。
玉米株高变异

  ㈡、显、隐性的鉴定:
  显性突变和隐性突变的区分,可利用杂交试验加以鉴定。如:
      突变体矮秆株×原始品种(高)
            ↓
           F1高秆
            ↓
        F2有高秆、也有矮秆,
  说明该突变属于隐性突变。

  ㈢、突变率的测定:
  1.基因突变率很低:不同生物和不同基因有很大差别。
   许多致癌因子 (如黄曲霉素、亚硝酸盐) 会增加基因突变的频率因此要保护环境。
  2.自然条件下突变率:
   ①.高等生物:1×10-6~1×10-8,即10万1亿配子中有一个发生突变,由于高等生物在进化过程中能保持相对稳定性,故突变率较低、突变范围也较小。
   ②.低等生物:1×10-4~1×10-8,即1/1万1/1亿,如细菌。
  3.突变体:基因突变而表现出突变性状的细胞或个体。
  4.突变率的估算:
   突变频率:突变个体数占总个体数的比数。
   基因突变率的估算因生物生殖方式而不同,不同生物的不同基因,各有一定的突变频率。
   ①.有性生殖的生物:突变率通常是用每一配子发生突变的概率,即用一定数目配子中的突变配子数表示。     例如,玉米籽粒7个基因的自然突变率各不相同,其中有的较高,如R基因在每百万个配子中的平均突变率为492;有的较低,如Sh基因仅为1.2,两者相差高达500倍。
   ②.无性繁殖的生物:如细菌的突变率是用每一细胞世代中每一细菌发生突变的概率,即用一定数目的细菌在分裂一次过程中发生突变的次数表示。
   例如,大肠杆菌在一个世代中一个细胞发生的突变率。 链霉素抗性基因strR为4×10-10,乳糖发酵基因1ac-为2×10-7。两者突变率亦表现很大的差异。

  5.突变率的测定:
   ①.花粉直感:估算配子的突变率。
  例:玉米 非甜Su甜粒su
     P  susu × SuSu
           ↓对父本进行射线处理
     F1 大部分为Susu,极少数为susu
        susu在当代籽粒上即可发现 (理论上全为Susu)。
  如果10万粒种子中有5粒为甜粒,则
    突变率 = 5/100000 = 1/2万
玉米甜分离

   ②.根据M2出现突变体占观察总个体数的比例进行估算。
    突变率:M2突变体数 / 观察总个体数
  6.禾谷类作物(如稻、麦)往往有几个幼穗原始体,其体细胞突变常发生在于其中一个,因而又影响一个穗子、甚至其中部分籽粒。
  如果是隐性突变,需分株分穗收获,然后分别播种几代才能发现突变性状,这时突变率的测定应以单穗或籽粒作为估算单位。

  二、生化突变的鉴定:

  1941年比德尔(Beadle)开始用红色面包霉为材料进行生化突变研究发现基因通过酶的作用来控制性状提出“一个基因一个酶”的假说把基因与性状两者联系起来。
  生化突变:由于诱变因素影响导致生物代谢功能的变异。
  生化突变试验能揭示代谢合成的步骤及其遗传基础。

  ㈠、红色面包霉的生化突变型:

  1.基本培养基:野生型可以生长。
   水+无机盐(硫酸盐、硝酸盐等)+糖类(葡萄糖或蔗糖)+微量生物素。
  2.完全培养基:各种突变型可以生长。
   基本培养基+多种氨基酸+多种维生素。
  3.红色面包霉的突变型:
   红色面包霉合成其生活所需物质一系列生化过程由一定的基因所控制。
   只要综合分析大量的生化突变资料可阐明有关基因的功能及其作用。
  例:有三个红色面包霉突变型 (a、c、o)如下:

类型
基本培养基
加精氨酸
加瓜氨酸
加鸟氨酸
前驱物
野生型
 
 
 
 
a
×
 
 
 
c
×
 
 
 
 
×
-
 
 
o
×
 
 
 
 
×
-
 
 
 
×
-
-
 
 
×
-
-
-
×

  推论精氨酸合成步骤为:       
      o     c     a   
  前驱物鸟氨酸瓜氨酸精氨酸蛋白质。   
   从鸟氨酸精氨酸的合成至少需要A、C、O三个基因。

  ㈡、红色面包霉生化突变的鉴定方法:

  1.诱发突变:以X射线或紫外线照射纯型的分生孢子,可诱发突变。
  纯型分生孢子X射线处理处理后的分生孢子与野生型交配产生分离的子孢子置于完全培养基里生长产生菌丝和分生孢子。

  2.鉴定突变:
  ①.鉴定突变是否发生:
  从完全培养基上生长的各组分生孢子中取出一部分置于基本培养基上观察生长。
  能生长:未发生突变;
  不能生长:则表示已发生突变。
  ②.鉴定突变属于何种突变:
  把突变型材料跟其它组分开从完全培养基中取出培养在几种不同培养基内明确发生突变的基因。

1.纯合野生型
2.X射线或紫外线照射分生 孢子
3.照射过的分生孢子与野生 型交配
4.含有成熟子囊的子囊壳
5.子囊孢子
6.子囊孢子生活在完全培养基里
7.基本培养基 8.基本培养基另加维生素
9.基本培养基另加氨基酸
10.基本培养基
11.完全培养基
12.基本培养基另加硫胺素
13.基本培养基另加吡醇素
14.基本培养基另加泛酸
15.基本培养基另加肌醇
红色面包霉生化突变的鉴定

  基本培养基、完全培养基、基+维生素、基+氨基酸  
  不能生长   能生长   能生长  不能生长  
  说明是控制维生素合成的基因发生突变。  
  基+硫胺素(VB1)、基+比醇素(VB6)、基+泛酸、基+肌醇  
  不能生长     不能生长    不能生长 能生长  
  说明发生生化突变的是控制肌醇合成的基因。  
  ③.现已鉴定几百个生化突变型,它们分别控制着各种维生素、氨基酸、嘧啶、嘌呤等的合成。  
   是基因通过一系列生化过程来控制性状的表现,并不是基因直接作用于性状。
  三、人类基因突变的鉴定:

  人类基因突变的检出是比较复杂的,而且不易鉴定,主要靠家系分析和出生调查。
  * 隐性突变难以检出:因为常染色体上隐性性状的出现,很可能是两个杂合体婚配的结果,而不是由于基因突变的结果。
  * 显性突变较易检出:前提是遗传方式规则,如果发现一个人有显性突变性状,而其父母是正常的,就可能是一 个新的突变。

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