诱变育种的应用

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　　诱导育种在生产中的应用包括：人工诱导多倍体，培育新品种。单倍运动可缩短育种寿命。诱导青霉素菌株提高青霉素产量。诱导三倍体（遗传术语），达到无籽果实生产的目的。

好文探索：食药用菌诱变育种研究进展

　　3.1、1出发菌株的选择：出发菌株的选择直接影响诱变效率。

　　以往的研究表明，包括植物诱变育种，选择的受体材料均是综合性状优良的品种。食药用菌通过诱变选育出的品种，也是选择了那些综合性状优良、性状稳定、缺点较少、已经广泛推广的品种作为出发菌株。

　　通过诱变来弥补某些缺陷性状，或者创造出一些新的优良性状。而试图通过诱变来改良菌株的综合性状往往是难以实现的[，]。

　　3.1、2菌株诱变材料的选择：植物诱变育种主要利用植物的种子、花粉、细胞等组织作为诱变材料，而食药用菌进行诱变育种时一般采用菌丝体、原生质体、孢子悬浮液。

　　利用食药用菌原生质体进行诱变的报道较多，但原生质体的制备较为繁琐，需要破壁酶，成本高，且菌种再生率低。除了原生质体外，另一个应用较多的诱变材料是孢子悬浮液，但食药用菌孢子较小、难以分离，且容易污染，工作量大。而利用菌丝体进行诱变却很简便，一般选取菌株的幼嫩菌丝体作为诱变材料，经诱变剂处理后，容易筛选出发生突变的菌株[-]。

　　3诱变剂的使用剂量：诱变剂的使用量决定着诱变育种的成败，高剂量的诱变剂会使诱变材料直接死亡，过低的剂量往往又得不到性状优良的突变体。所以要利用不同剂量的诱变剂，统计出半致死剂量和致死剂量，再筛选得到诱变材料合理的诱变剂量。

　　60Co和紫外线是主要的物理诱变剂，研究表明食药用菌利用60Co进行辐射的剂量通常在0.63.0kGy，剂量率在1020Gy/min。紫外线的诱变剂量一般按照射时间来计量，照射时间一般在s，同时紫外诱变的材料应在避光的环境中操作，在照射后也要避光恢复几天，以防发生光修复。

　　 激光和离子束诱变也是按照射时间来计量，具体剂量需根据受体材料而定[，-]。

　　相对于物理诱变，化学诱变在食药用菌中应用的还较少，化学诱变剂常用的是EMS和秋水仙素。

　　EMS是最主要的化学诱变剂，并已经广泛应用于动植物和真菌中诱变育种研究中，试验中应设置EMS的浓度梯度试验，筛选最佳作用浓度。以往的报道中EMS最佳使用浓度为1%(体积比)左右。

　　秋水仙素是倍性育种主要的诱变剂，研究表明高浓度的秋水仙素会导致受体材料的死亡，低浓度的秋水仙素才会使诱变材料染色体加倍成功，试验中也需设置诱变剂的梯度试验，筛选最佳的作用浓度，以往的报道表明大多数真核生物使用秋水仙素的加倍浓度为0.01%(质量体积比)[，]。

　　4突变体菌株的鉴定：通过诱变得到的突变体菌株，需要进行进一步的鉴定才可进行下一步的研究和利用。研究人员往往利用食药用菌的菌丝体拮抗试验、同工酶分析、分子标记技术(RAPD、SSR等)来验证诱变材料是否已经发生突变[-]。

　　最后还要将得到的突变体菌株进行出菇试验，确定其农艺性状和生长特性。

　　1紫外线在食药用菌诱变育种中的应用：紫外线是电磁波谱中波长从10nm400nm辐射的总称，微生物基因组DNA的吸收光谱正是在200nm300nm之间，当微生物DNA吸收紫外线之后，结构将发生很大变化，将引起微生物的遗传特性的改变，利用此方法可以在短期内创造出大量的变异。由于紫外诱变所需设备简易、费用低廉、操作简单，且诱变效果较好，已经在诱变育种研究中广为应用。

　　 相对于其他物理诱变技术，利用紫外线进行食药用菌诱变育种的研究报道是最多的。在Fries[]用紫外线诱变粪鬼伞获得成功后，1978年，Hundert等利用紫外线照射裂褶菌，获得了3株突变株，发现这3个突变株可进行光修复和暗修复[]。

　　1987年，陆师义等利用紫外线诱变紫孢侧耳孢子，培育出一个品质好、产量高、不产孢子的紫孢侧耳新品种[]，由于侧耳在成熟时可以释放大量的孢子，严重的**人体的呼吸器官和皮肤，培育出的无孢侧耳新品种更有利于大面积推广，这一研究开创了我国利用诱变育种技术进行食药用菌品种选育的先河。1992年，杨崇林等对桃红平菇的原生质体进行紫外诱变，并筛选得到一株需要补充丙氨酸和天冬氨酸的双缺突变体[]。

　　1994年，朱宝成等用紫外线照射紫孢侧耳双核原生质体，得到了生产性状与紫孢侧耳一致的无孢和少孢平菇新品种[]。1997年，刘国振等利用紫外线处理香菇菌丝体，获得10个高产的香菇突变菌株[]。

　　2023年，李刚等利用紫外线处理灵芝原生质体，获得了2株稳定、高产、多糖含量高的灵芝突变菌株[]。2023年，周晓东等利用紫外线诱变北虫草菌丝体，筛选得到2个优势性状较多的突变株[]。

　　这些研究为食药用菌品种的选育提供了许多性状优良的种质资源，创制了许多新的性状，为食药用菌紫外诱变育种的发展奠定了基础。

　　260Co在食药用菌诱变育种中的应用：60Co是金属钴的一种放射性同位素，是强γ射线源，当γ射线辐射受体生物后导致DNA结构发生改变，进而导致受体生物发生突变。60Co辐射诱变可以获得较高的突变率和较宽的突变谱，同时还有利于筛选新的突变型。

　　目前，医药行业中所需的抗生素高产菌株基本上都是通过60Co诱变得到的[]。最初，60Co只是应用在食药用菌的保鲜储藏方面，1985年，吴风雅等利用60Co照射双孢菇的麦粒种，发现其在0.4kGy和0.6kGy的照射剂量下，均可以显著提高双孢蘑菇的产量[]，这一发现为食药用菌物理诱变育种开辟了新途径。

　　1994年，杨新美等利用不同剂量的60Co辐照光木耳和琥珀木耳的孢子，筛选得到9株营养缺陷型突变菌株[]。进入21世纪，有关食药用菌60Co诱变育种的研究逐步增多。

　　2000年，金玲等利用60Co诱变金针菇原生质体，筛选出一个适合生产的金针菇突变菌株[]。2023年，张卉等采用60Co诱变巴西蘑菇的菌丝体，筛选出一株多糖含量高、高产的巴西蘑菇突变菌株[]。

　　2023年，夏志兰利用60Co诱变杏鲍菇菌丝体，在辐射剂量为1.0kGy，剂量率为67.8Gy/h的条件下，筛选出一个菌丝体累积量明显增加的突变株[]。2023年，林瑞虾用60Co诱变草菇菌丝体，通过7组不同剂量的处理，筛选得到14个性状发生变化的草菇突变株[]。

　　2023年，李前红用不同剂量的60Co辐照双孢蘑菇孢子，筛选得到12株优良突变株，出菇结果表明其中4株为高产菌株，另外8株为低产菌株[]。虽然60Co诱变已经在诱变育种中广泛应用，但是利用60Co作为物理诱变剂，所需设备昂贵，需要承建能够隔离辐射的操作室，且维护较为繁琐，还需定期更新辐射源，一般的科研单位很难单独建立和维护诱变设施，大多数诱变研究是在全国为数不多的农业科学研究机构中进行的，如黑龙江省农业科学院玉米研究所、西北农林科技大学等。

　　3.2、3激光在食药用菌诱变育种中的应用：低功率激光在适当的照射剂量下，可导致受体生物发生突变。

　　当用激光照射生物体时，激光的光、电磁场、热和压力效应直接作用于生物的染色体，导致染色体发生畸变，进而使生物的性状发生改变或导致生物体死亡[]。1983年，徐天惠等利用3种不同类型的激光照射糙皮侧耳的孢子，观察和记录了诱变后的菌丝体生长状态[]，这是食药用菌利用激光进行诱变育种的开端。

　　1997年，陈五岭等对香菇采用He-Ne激光(K=632.8nm)进行两次照射，筛选出6株生长速率快于亲本的变异菌株[]。

　　4离子束在食药用菌诱变育种中的应用：离子束注入诱变育种是近些年来新发展的一项技术，1986年，余增亮发现了离子束注入生物效应，提出能量沉积、质量沉积、电荷转移“三因子”假说，并不断得到实验证实，开辟了辐射生物学的一个新领域-低能重离子生物学[]，这为利用离子束进行诱变育种提供了理论基础，自此大量有关离子束注入诱变育种的报道开始大量涌现。2023年起，新疆大学对食药用菌离子束诱变育种进行了较为深入的研究，先后对阿魏菇、白金针菇、鸡腿菇、香菇、猴头菇等食药用菌的孢子或者菌丝体进行离子束注入处理，获得了一些性状优良的食药用菌突变株[，-，]。

　　2023年，李素玲等用N+注入(离子束)诱变技术处理杏鲍菇菌丝体，筛选得到1个杏鲍菇突变株，而且出菇试验表明突变株比对照菌株产量高17.43%[]。这些研究为日后探索食药用菌离子束诱变育种提供了技术依据。

　　3.2、5太空育种在食药用菌诱变育种中的应用：太空育种是将诱变材料搭载在返回式卫星中，利用宇宙空间中强辐射、微重力、高真空、弱磁场等特殊环境作用使生物体发生基因突变，再返回地面进行选育，培育新品种、新材料的育种新技术。

　　1996年，辽宁省微生物研究所利用我国发射的返地式卫星搭载香菇、木耳、灵芝等10个食药用菌的菌丝体，进行了我国首次食药用菌太空育种研究，并对返回菌株的生长性状进行了筛选和鉴定[]。2023年，江西省农科院微生物研究所采用航天育种诱变技术培育出金针菇“航金1号”和“航金2号”通过省品种委员会的鉴定，这也是我国首次利用太空育种技术培育的食药用菌品种[]。

　　2023年，李玉院士团队与神舟太空集团完成“实践十号”卫星搭载食药用菌菌种回收交接，卫星**搭载了金针菇、杏鲍菇、双孢菇、蟹味菇等50多个菌种，这为食药用菌太空育种的深入发展进一步拓宽了道路[]。

　　6常压室温等离子体技术在食药用菌诱变育种中的应用：常压室温等离子体技术是一种新型的诱变技术，其原理是利用**金属电极结构，在正常大气压和常温下释放的一种离子体源，这种具有高活性粒子的等离子体射流包含处于激发状态的He、O、N2、OH等粒子。这些活性粒子对核酸、蛋白质、细胞整体结构都有一定作用，能够使微生物细胞壁/膜的结构及通透性改变，并引起基因损伤，进而导致微生物产生突变[-]。

　　由于这一技术出现较晚，在食用菌中的应用还比较少。2023年，何建华等利用ARTP技术诱变草菇的原生质体，筛选到了3株抗低温能力明显提高的突变株，低温环境中突变菌株的生长速度要明显快于对照[]。

　　3.2、7化学诱变和复合诱变在食药用菌育种中的应用：相对于物理诱变育种，食药用菌化学诱变育种的报道相对较少，很多都是和物理诱变一起构成复合诱变来研究。

　　化学诱变只需要一定剂量的化学诱变剂，不需要购置和使用特殊的装备，且操作简单，诱变效果较好。2000年，Toyama等利用0.01%的秋水仙素处理香菇的菌丝体，通过透明圈法筛选到了纤维素酶产量大幅提高的香菇突变株[]。

　　草菇生长和贮存所需的温度较高，这也一直限制着其推广地区和规模，选育低温型草菇品种是解决这一难题的关键，诱变育种技术为这一目标的实现提供了可能。2023年，韩业君等利用紫外线、60Co、硫酸二乙酯(Diethylsulfate，DES)复合诱变技术处理草菇原生质体，获得了4株可以在低温环境下生长的突变株[]，这为选育低温型草菇品种提供了新的种质资源。

　　2023年，李蕤等分别利用亚硝酸及紫外线对金针菇菌丝体断片细胞悬浮液进行诱变，且得到了性状稳定的突变株[]。2023年，竹文坤等以亚硝基胍为诱变剂处理红平菇的孢子，获得了产量高、商品性好的优良菌株[]。

　　2023年，金凌云确定了亚硝酸处理蛹虫草原生质体的最佳条件[]。2023年，董玉玮等利用氯化锂、EMS、亚硝酸分别诱变灵芝原生质体，获得了3个突变株，且胞外多糖的含量均高于对照[]。

　　2023年，Toyama同样利用秋水仙素处理香菇菌丝体，使突变菌株增强了降解微晶纤维素的能力[]。2023年，Zhu等分别利用UV、EMS、60Co、离子束处理草菇原生质体，结合低温筛选、分子鉴定和出菇试验，共筛选到了16个可在低温环境正常生长的草菇突变株[]，这一研究利用多项主流的诱变剂，所用技术和取得的成果进一步加快了食药用菌的诱变育种的发展。

精选问答：

　　1、人工选育杂交育种诱变育种转基因育种等育种方式蕴含的相同原理是？

　　人工选育、杂交育种、诱变育种和转基因育种等育种方式都蕴含相同的原理，即改变生物的基因组成，使其具备更好的性状和特征。这些育种方式都是通过改变生物的遗传物质来创造新的品种。虽然这些方式的具体方法和原理有所不同，但它们都旨在通过基因重组、突变和选择，培育出更适应环境和具有更高产量的品种。

　　2、诱变育种利用染色体变异原理吗？

　　是基因突变诱变育种是指用物理、化学因素诱导动植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株/个体，进而培育成新的品种或种质的育种方法。它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术。