诱变的物理诱变

用物理因子使基因发生突变的过程。
　物理诱变剂主要有紫外线，X—射线，γ-射线，快中子，激光，微波，离子束等。
1紫外线
　　我们知道，DNA和RNA的嘌呤和嘧啶有很强的紫外光吸收能力,最大的吸收峰在260nm，因此波长260nm的紫外辐射是最有效的诱变剂.对于紫外线的作用已有多种解释,但研究的比较清楚的一个作用是使DNA分子形成嘧啶二聚体,即两个相邻的嘧啶共价连接，二聚体出现会减弱双键间氢键的作用,并引起双链结构扭曲变形,阻碍碱基间的正常配对,从而有可能引起突变或死亡.另外二聚体的形成,会妨碍双链的解开,因而影响DNA的复制和转录.总之紫外辐射可以引起碱基转换、颠换、移码突变或缺失等[1]。
2γ-射线
　　γ-射线属于电离辐射,是电磁波.一般具有很高的能量,能产生电离作用,因而能直接或间接地改变DNA结构.其直接效应是,脱氧核糖的碱基发生氧化,或脱氧核糖的化学键和糖-磷酸相连接的化学键断裂,使得DNA的单链或双链键断裂.其间接效应是电离辐射使水或有机分子产生自由基,这些自由基与细胞中的溶质分子起作用,发生化学变化,作用于DNA分子而引起缺失和损伤.此外,电离辐射还能引起染色体畸变,发生染色体断裂,形成染色体结构的缺失、易位和倒位等[2].
3激光
　　激光在微生物诱变育种方面的研究与开发应用比较晚。激光诱变育种技术研究始于20世纪60年代,经过世界各国40多年的开发应用研究,不仅证明激光和普通光在本质上都是电磁波,它们发光的微观机制都与组成发光物质的原子、分子能量状态和变化密切相关。激光是一种与自然光不同的辐射光,它具有能量高度集中、颜色单一、方向性好、定向性强等特性。激光通过光效应、热效应和电磁效应的综合作用,能使生物的染色体断裂或形成片断,甚至易位和基因重组[3]。
4微波
　　微波辐射属于一种低能电磁辐射,具有较强生物效应的频率范围在300MHz~300GHz,对生物体具有热效应和非热效应。其热效应是指它能引起生物体局部温度上升,从而引起生理生化反应;非热效应指在微波作用下,生物体会产生非温度关联的各种生理生化反应。在这两种效应的综合作用下,生物体会产生一系列突变效应。因而,微波也被用于多个领域的诱变育种,如农作物育种、禽兽育种和工业微生物育种,并取得了一定成果[4]。
5离子束
　　离子注入是20世纪80年代初兴起的一项高新技术,主要用于金属材料表面的改性。1986年以来逐渐用于农作物育种,近年来在微生物育种中逐渐引入该技术。离子注入诱变是利用离子注入设备产生高能离子束(40~60keV)并注入生物体引起遗传物质的永久改变,然后从变异菌株中选育优良菌株的方法。离子束对生物体有能量沉积(即注入的离子与生物体大分子发生一系列碰撞并逐步失去能量,而生物大分子逐步获得能量进而发生键断裂、原子被击出位、生物大分子留下断键或缺陷的过程)和质量沉积(即注入的离子与生物大分子形成新的分子)双重作用,从而使生物体产生死亡、自由基间接损伤、染色体重复、易位、倒位或使DNA分子断裂、碱基缺失等多种生物学效应。因此,离子注入诱变可得到较高的突变率,且突变谱广,死亡率低,正突变率高,性状稳定[5]。

诱变育种的基本原理是基因突变，主要包括染色体畸变和基因突变。诱变育种是利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。
诱变育种存在的主要问题是有益突变频率仍然较低，变异的方向和性质尚难控制。因此提高诱变效率，迅速鉴定和筛选突变体以及探索定向诱变的途径。

扩展资料：
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。
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。当通过辐射将能量传递到生物体内时，生物体内各种分子便产生电离和激发，接着产生许多化学性质十分活跃的自由原子或自由基团。
它们继续相互反应，并与其周围物质特别是大分子核酸和蛋白质反应，引起分子结构的改变。由此又影响到细胞内的一些生化过程，如 DNA合成的中止、各种酶活性的改变等，使各部分结构进一步深刻变化，其中尤其重要的是染色体损伤。
由于染色体断裂和重接而产生的染色体结构和数目的变异即染色体突变，而DNA分子结构中碱基的变化则造成基因突变。那些带有染色体突变或基因突变的细胞，经过细胞世代将变异了的遗传物质传至性细胞或无性繁殖器官，即可产生生物体的遗传变异。
参考资料来源：百度百科——诱变育种

物理诱变剂主要有紫外线，X—射线，γ-射线，快中子，激光，微波，离子束等。 常压室温等离子体（Atmospheric and Room Temperature Plasma）的简称，（缩写为ARTP）能够在大气压下产生温度在25-40 °C之间的、具有高活性粒子（包括处于激发态的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等）浓度的等离子体射流。按照热力学平衡状态，等离子体可分为三种：完全热力学平衡等离子体（也称高温等离子体，其电子温度（Te）、离子温度（Ti）和中性粒子温度（Tn）完全一致），局部热力学平衡等离子体（也称热等离子体，Te≈Ti≈Tn=3×10~3×10），以及非热力学平衡等离子体（也称冷等离子体，其Te≥Ti，Ti≈Tn）。
大气压辉光放电（Atmospheric Pressure Glow Discharge，APGD）是一个被广泛使用的、用来描述大气压条件下各种气体放电冷等离子体的总称。在各种大气压非平衡放电等离子体源中，采用裸露金属电极结构的大气压射频辉光放电（Radio Frequency Atmospheric Pressure Glow Discharge，RF APGD）等离子体源是近几年提出的一种新的大气压辉光放电冷等离子体源。为了从生物技术应用的角度突出这种等离子体源的特点，采用常压室温等离子体即ARTP来代表这种RF APGD等离子体源。
科学研究表明，等离子体中的活性粒子作用于微生物，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，进而使微生物基因序列及其代谢网络显著变化，最终导致微生物产生突变。与传统诱变方法相比，采用ARTP能够有效造成DNA多样性的损伤，突变率高，并易获得遗传稳定性良好的突变株；
ARTP是常压室温等离子体（Atmospheric and Room Temperature Plasma）的简称，能够在大气压下产生温度在25-40 °C之间的、具有高活性粒子（包括处于激发态的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等）浓度的等离子体射流。