第十章 基因突变 重点：基因突变的概念及类别，基因 突变的一般特征，基因突变的 检出。 难点：基因突变的检出与鉴定。

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1 第十章 基因突变 重点：基因突变的概念及类别，基因 突变的一般特征，基因突变的 检出。 难点：基因突变的检出与鉴定。

2 第一节 基因突变概说 一、基因突变的概念及类别 二、基因突变的诱因 三、基因突变率 四、突变发生的时期 五、基因突变的特征

3 一、基因突变的概念及类别 基因突变：一个基因突变为它的等位基 因称为基因突变。 基因突变的类别 形态突变：突变主要影响生物的形态结 构，导致形状、大小、色泽等的改 变，又称可见突变。

4 动物形态突变

5 植物形态突变

6 生化突变：突变主要影响生物的代谢过 程，导致一个特定的生化功能的改 变或丧失。 致死突变：突变主要影响生活力，导致 个体死亡。 条件致死突变：在某些条件下是能成活 的，而在另一些条件下是致死的。

7 二、基因突变的诱因 自发突变：在自然情况下产生的突变。 诱发突变：人为地应用一些物理、化学 因素诱发的突变。

8 三、基因突变率 高等生物：突变率＝突变型配子数/总配 子数 低等生物：突变率＝突变型个体数/总个 体数 自发突变率：高等生物：10-5～10-8 低等生物：10-4～10-10

9 四、突变发生的时期 任何时期都可以发生，但是：性细胞> 体细胞：减数分裂末期特别敏感。 性细胞发生突变可以直接传递给后代。 体细胞发生突变形成嵌合体。 显性突变：易发现，通过无性繁殖固定 传递给后代。 隐性突变：不易发现。

10 体细胞突变和性细胞突变 体细胞突变 有分 体细胞 性细胞 减分 性细胞突变

11 五、基因突变的特征 1、重演性：同一突变在同一物种能够以 相同的频率再次发生。 2、可逆性：正突变 回复突变 3、多方向性与复等位基因： 多方向性：A（a、a1、a2、a3、…… an）等位、表型各异。 复等位基因：位于同一基因位点上的 各种等位基因。 

12 由 IA、IB、i 三种复等位基因控制， IA 和IB相对于i为显性。 因此：A型血者：IA IA 、IA i
复等位基因的例子： 1）人类的 ABO 血型： 由 IA、IB、i 三种复等位基因控制， IA 和IB相对于i为显性。 因此：A型血者：IA IA 、IA i B型血者：IB IB 、IB i AB型血者：IA IB O型血者：ii 2） 烟草的自交不亲和性： 栽培自花授粉植物。

13 野生烟草：自交不亲和性－自交不结实，株间杂交能结实
。由S1、S2、S3、S4等一组复等位基因控制。 实质：柱头不接受与其基因型相同的花粉。所以：

14 4、有害性和有利性 1）有害突变： 隐性致死：纯合致死 显性致死：杂合即可致死 伴性致死：致死基因位于性染色体上。 2）有利突变：较少，如抗倒伏、早熟等。 有利与有害是相对的： 有利有害可以相互转化。 人的需要与生物体本身需要不一致。如矮杆、植物雄性不育、落粒性。

15 第二节 突变的检出 一、果蝇突变的检出 二、链孢霉突变的检出

16 一、果蝇突变的检出 果蝇性染色体突变的测定 Muller-5品系
该品系的X染色体上带有B（棒眼）和Wa （杏色眼），此外X染色体上还有一些 倒位，可以抑制Muller-5的X染色体与 野生型X染色体的重组。

17 原理： 该方法为把野外采集的雄果蝇，与 Muller-5雌果蝇杂交，得到子一代后， 做单对交配，看子二代的分离情况，从 而测出突变率。

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19 果蝇常染色体突变的检出 利用平衡致死系： 2号染色体中一条带有显性基因CY（翻 翅），这是纯合致死的，同时还有一个 大倒位。另一条第2染色体上有另一显 性基因S（星状眼），也是纯合致死的 。所以2号染色体是倒位杂合体。 该方法主要分析子三代中常染色体的致 死作用。

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21 二、链孢霉突变的检出 链孢霉的生化突变 控制生化过程的基因发生突变  生 物物质不能合成 不能存活  提 供该物质又可以正常生存。
控制生化过程的基因发生突变  生 物物质不能合成 不能存活  提 供该物质又可以正常生存。 生化突变分析 根据生化突变类型推断酶（基因）的功 能及其作用程序。

22 例如红色面包霉中获得o、c、a三种 突变体： o突变体－鸟氨酸缺陷型：基本培养 基中添加 orn（鸟氨酸）、瓜氨酸（cit ）、精氨酸（arg）都可以正常生长、繁 殖。 c突变体－瓜氨酸缺陷型：基本培养 基中添加瓜氨酸（cit）、精氨酸（arg ）都可以正常生长、繁殖。

23 a突变体－精氨酸缺陷型： 基本培养 基中添加精氨酸（arg）可以正常生长、 繁殖。 据此推断出 arg 生物合成途径： 前体 o 酶 orn c 酶 cit a 酶 arg 蛋白质

24 红色面包霉生化突变的鉴定步骤 1）诱发突变 2）鉴定有无突变发生，求突变率 突变率＝（完全培养基菌落数－基本 培养基上的菌落数）/完全培养基菌落 数 3）鉴定突变类型： 大类型 （氨基酸、碱基、维生素等） 小类型

25 X rays 分生孢子 子囊孢子 影印 基本培养基＋aa 基本培养基 基本培养基＋Vs 完全培养基 基本培养基＋碱基 选择培养基

26 基本培养基＋ VB1 基本培养基＋ VB6 基本培养基＋ 泛酸 基本培养基＋ 肌醇

27 第三节 诱发突变 一、物理诱变 二、化学诱变 三、诱变育种

28 一、物理诱变 物理因素包括各种电离辐射和非电 离辐射。 基因突变需要相当大的能量，辐射 是能量来源。能量较高的辐射如紫外线 可以产生热能，使原子“激发”；高能 量的辐射如X射线、α射线、β射线、中 子等除产生热能、激发原子，还能使原 子“电离”，诱使基因发生突变。

29 1、电离辐射诱变 核辐射主要分为α、β、γ三种射线，自然界中很多物质都会产生这三种射线。 辐射的剂量是以毫西弗或微西弗来表示，1毫西弗等于1000微西弗。不包括生活中的辐射，人体一年可承受的最大辐射为1000微西弗(1毫西弗)。核辐射对人和生物的伤害，与核辐射的剂量、人们暴露于核辐射的时间以及核物质的半衰期有关，严重者可立即致死。

30 2011年3月11日，日本当地时间14时 46分，日本东北部海域发生里氏9
2011年3月11日，日本当地时间14时 46分，日本东北部海域发生里氏9.0级地 震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财 产损失。地震造成日本福岛第一核电站 1-4号机组发生核泄漏事故。截至当地时 间4月12日19时，此次地震及其引发的海 啸已确认造成13232人死亡、14554人失 踪。

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32 核辐射的防护： 不要淋雨，应穿戴帽靴； 彻底洗澡，更换衣服； 关闭窗户和通风口； 封好食品，勿饮海水淡化水； 用铅板墙壁等遮挡降低照射强度； 严防死守五官。

33 警惕我们周围暗藏的辐射污染： 注意家装材料的放射性污染； 谨防饮用水的放射性污染； 要防燃煤的放射性污染； 金银首饰含放射性物质不要长期佩 戴。

34 2、非电离辐射诱变 主要是紫外线照射，其波长较长 (3800－150Å)、穿透力弱，一般应用于 微生物或高等生物的配子诱变。

35 二、化学诱变 诱变剂：凡是能和DNA起化学反应并改变 碱基氢键特性的物质。 1、妨碍DNA某一成分的合成，引起DNA结 果的变化。 妨碍嘧啶合成：5-氨基尿嘧啶、8-乙 氧基咖啡碱。 妨碍嘌呤合成：6-疏基嘌呤。

36 2. 碱基类似物： 如：5-溴尿核苷(5BU)、2-氨基嘌吟(2AP)； 诱变原理：在DNA复制时引起碱基错配，最终导致碱基对的替换，引起突变。 酮式结构 5BUT 烯醇式结构 5BUe

37 5-溴尿核苷( 5BU ) A T G C A 5BUT A G T C G 5BUe A T A 5BUT A T G C G 5BUe
G A C T A 5BUT G C G C G 5BUe

38 2－ 氨基嘌呤（AP） G C A T A G T C AP C A T AP T AP T A T G C AP C G A C T AP

39 1）亚硝酸(HNO2)：氧化脱氨作用。通过氧化 作用，以氧代替A和C的C6位置上氨基。
3. 改变碱基结构： 1）亚硝酸(HNO2)：氧化脱氨作用。通过氧化 作用，以氧代替A和C的C6位置上氨基。 次黄嘌呤

40 亚硝酸 H C H C A G T C G C A T H T A T G C G A C T A T G C G U A U A U
HNO2 A T G C G A C T A T G C G U HNO2 A U A U

41 2）烷化剂： 最常用：EMS (乙基磺酸乙酯) MMS (甲基磺酸甲酯) 诱变原理：EMS、MMS等烷化剂都带有 1个或多个活泼的烷基，这些烷基能够插 入到核苷酸许多位置。

42 与碱基结合形成烷基化碱基。改变氢键性质。
～A ～C

43 烷化作用也会使DNA的碱基容易受到水解而 从DNA链上裂解下来，从而造成碱基的缺失。
链断裂，引起突变。 O A T A 颠换 无突变 O G G C O C C G O T A T 转换 O C G C

44 3）羟胺： 作用专化：只与胞嘧啶(C)起作用，使胞嘧 啶C6位置上的氨基羟化，变成象T(胸腺嘧啶)的 结合特性，在DNA复制时和A(腺嘧啶)配对，形成 GC与AT的转换。

45 4、引起DNA复制的错误： 诱变剂：2 氨基吖啶、吖啶橙、ICR-170等。 诱变机理：能嵌入DNA双链中的碱基之间， 引起单一核苷酸的缺失或插入，造成突变。

46 5、抗生素： 如重氮丝氨酸、链霉素和丝裂霉素C 等。 抗生素的诱变作用：破坏基因分子结 构，造成染色体的断裂而引起突变。

47 三、诱变育种 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。

48 物理诱变育种： 应用较多的是辐射诱变，即用α射 线、β射线、γ射线、Χ射线、中子和 其他粒子、紫外辐射以及微波辐射等物 理因素诱发变异。

49 在太空中进行的空间诱变是一项有 效的人工诱变技术。 太空中大量存在着各种物理射线可 诱发突变，其它诸如失重、超净、无地 球磁场影响以及卫星发射和返回时的剧 烈震动等因素也是产生诱变的重要原因 。上述诱变因素的共同作用也会影响诱 变效果。

50 目前国外主要侧重研究突变体生理 生化和诱变机理，国内主要研究形态学 和新品种的选育。 我国已在水稻、青椒、辣椒等作物 中选育出新品种，获得不少优良突变体 。

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53 化学诱变育种： 化学诱变除能引起基因突变外，还 具有和辐射相类似的生物学效应，如引 起染色体断裂等，常用于处理迟发突变 ，并对某特定的基因或核酸有选择性作 用。

54 化学诱变主要用于处理种子，其次为 处理植株。种子处理时，先在水中浸泡一 定时间，或以干种子直接浸在一定浓度的 诱变剂溶液中处理一定时间，水洗后立即 播种，或先将种子干燥、贮藏，以后播种 。植株处理时，简单的方法是在茎秆上切 一浅口，用脱脂棉把诱变剂溶液引入植物 体，也可对需要处理的器官进行注射或涂 抹。