미생물 육종의 돌연변이 육종

1.1 물리적 돌연변이 유발

1.1.1 자외선 조사

자외선 조사는 일반적으로 사용되는 물리적 돌연변이 유발 방법 중 하나이며 미생물 돌연변이를 유도하는 특별한 방법입니다. 유용한 도구. DNA와 RNA의 퓨린과 피리미딘의 최대 흡수 피크는 260nm에 있으므로 260nm의 자외선이 가장 효과적인 치명적인 물질입니다. 자외선의 효과에 대해서는 많은 설명이 있지만 보다 확실한 효과는 DNA 분자가 피리미딘 이량체를 형성하게 한다는 것입니다[1]. 이합체의 형성은 염기 간의 정상적인 짝짓기를 방해하므로 돌연변이나 심지어 사망으로 이어질 수 있습니다[2].

자외선 조사 돌연변이 유발은 간단하고 경제적이며 일반적인 실험실 조건에서 달성할 수 있으며 양성 돌연변이 발생 확률이 높습니다. 이 방법은 효모 균주의 돌연변이 유발에 주로 사용됩니다.

1.1.2 이온화 방사선

γ선은 이온화 생물학에서 가장 널리 사용되는 이온화 광선 중 하나이며 높은 에너지를 가지며 직접적으로 사용되거나 이온화될 수 있습니다. DNA 구조를 간접적으로 변경합니다. 직접적인 효과는 디옥시리보스의 염기, 즉 디옥시리보스와 당-인산염 사이의 화학적 결합을 산화시키는 것입니다. 간접적인 효과는 물이나 유기 분자가 자유 라디칼을 생성하게 하는 것인데, 이는 세포의 용질 분자와 화학적 변화를 겪어 DNA 구성 요소가 삭제되고 손상될 수 있습니다[2].

전리 방사선에는 γ선 외에도 X선, β선, 고속 중성자가 포함됩니다. 이온화 방사선은 특정 제한 사항, 높은 운영 요구 사항 및 특정 위험을 가지고 있으며 일반적으로 다른 돌연변이 유발 물질을 사용할 수 없는 돌연변이 육종 과정에 사용됩니다.

1.1.3 이온 주입

이온 주입은 1980년대 초반에 등장한 첨단 기술로 주로 금속 재료의 표면을 개질하는 데 사용됩니다. 이는 1986년부터 점차적으로 작물 육종에 활용되어 왔으며, 최근에는 미생물 육종에도 이 기술이 점차 도입되고 있다[3].

이온 주입 중에 생체분자는 에너지를 흡수하고 복잡한 물리적, 화학적 변화를 일으킵니다. 이러한 변화의 중간체는 다양한 유형의 활성 자유 라디칼입니다. 이러한 자유 라디칼은 다른 정상적인 생물학적 분자에 손상을 입히고 세포의 염색체 돌연변이, DNA 사슬 파손, 플라스미드 DNA 파손을 일으킬 수 있습니다. 이온주입 범위를 제어할 수 있으므로 마이크로빔 기술과 정밀 위치결정 기술의 발달로 위치결정 돌연변이 유발이 가능해질 것이다[4].

미생물 돌연변이 육종을 위한 이온 주입 방법은 일반적인 실험실 조건에서는 달성하기 어렵고 현재 비교적 거의 사용되지 않습니다.

1.1.4 레이저

레이저는 일종의 빛 양자 흐름으로, 빛 입자라고도 알려져 있습니다. 레이저 방사선은 빛, 열, 압력 및 전자기장 효과의 결합을 통해 유기체에 직간접적으로 영향을 미쳐 세포 염색체 왜곡 효과, 효소 활성화 또는 비활성화, 세포 분열 및 세포 대사 활동의 변화를 일으킬 수 있습니다. 가벼운 양자가 세포 내용물의 어떤 물질에 작용하면 생물학적 유기체의 세포 및 유전적 특성에 변화를 일으킬 수 있습니다. 다양한 유형의 레이저는 생물학적 유기체에 조사되며 다양한 세포학적, 유전적 변화를 나타냅니다[5].

사육방법으로서 레이저는 조작이 간단하고 안전하게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 최근 레이저는 미생물 육종에 많은 발전을 이루었다.

1.1.5 마이크로파

마이크로파 방사선은 일종의 저에너지 전자기 방사선입니다. 생물학적 영향이 강한 주파수 범위는 300MHz~300GHz이며 열 및 비열이 있습니다. 살아있는 유기체에 미치는 영향. 열 효과는 유기체의 국소 온도를 상승시킬 수 있음을 의미합니다. 따라서 생리학적 및 생화학적 반응을 일으키는 비열적 효과는 마이크로파의 작용 하에서 유기체가 온도와 관련되지 않은 다양한 생리학적 및 생화학적 반응을 생성한다는 사실을 의미합니다. 이 두 가지 효과가 결합되어 유기체는 일련의 돌연변이 효과를 생성합니다[6].

이렇게 마이크로파는 작물 육종, 동물 육종, 산업 미생물 육종 등 여러 분야에서 돌연변이 육종에도 활용돼 일정한 성과를 거두었다.

1.1.6 우주 육종

우주 돌연변이 육종이라고도 하는 우주 육종은 고고도 풍선, 귀환 가능한 위성, 우주선 및 기타 우주선을 사용하여 작물 종자, 조직을 돌연변이시키는 것입니다. , 장기 또는 살아있는 개체를 우주로 운반하고 우주의 특수한 환경을 이용하여 생물학적 유전자를 변이시킨 후 지상으로 돌아와 선택적 육종 및 신작물 육종 기술을 통해 신품종 및 신소재를 개발합니다. 우주 환경 요인에는 주로 미세 중력, 우주 방사선 및 교번 자기장, 초진공 환경 등과 같은 기타 돌연변이 유발 요인이 포함됩니다. 이러한 요인의 상호 작용은 생물학적 시스템에 유전적 손상을 유발하여 유기체가 돌연변이, 염색체 이상 및 세포를 겪게 합니다. 비활성화, 발달 이상 등.

항공우주육종은 다른 육종방법에 비해 특수한데, 이는 항공우주기술과 미생물 육종기술이 유기적으로 결합된 기술로서 개인연구자나 일반연구단위에서는 달성하기 어려운 기술이다. 그것은 항공우주기술과만 결합될 수 있다. 결합은 국가에 의해 이루어진다.

1.1.7 대기 및 실온 플라즈마 돌연변이 번식

ARTP(대기 및 실온 플라즈마)는 대기압 하에서 25도의 온도를 생성하는 능력을 말합니다. -40 °C 사이의 고농도 활성 입자(여기 상태의 헬륨 원자, 산소 원자, 질소 원자, OH 라디칼 등 포함)를 포함하는 플라즈마 제트입니다. 새로운 물리적 방법인 ARTP 기술은 미생물 돌연변이 육종 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다.

혈장 내 활성입자를 적정량 투여하면 미생물에 작용해 미생물 세포벽/막의 구조와 투과성을 변화시켜 유전적 손상을 일으킬 수 있다. 미생물은 3ˊ 엑소뉴클레아제의 교정 기능이 없는 DNA 중합효소 IV와 V의 생성을 유도하는 SOS 복구 메커니즘을 시작하므로 DNA 사슬의 손상된 부위에 짝을 이루지 않은 염기가 나타나더라도 복제가 계속 진행될 수 있습니다. 이 상황에서 불일치를 허용하면 생존 가능성이 높아집니다. ARTP에 의한 유전물질의 손상은 매우 다양하며 SOS에 의한 복구 자체는 내결함성 복구이므로 미생물이 수행하는 과정에서 ARTP의 다양성으로 인한 손상이 DNA 사슬에 포함될 수 있습니다. 복제 및 수리, 다양성을 가져올 수 있는 불일치 가능성.

ARTP는 미생물 돌연변이 육종에 사용되며, 비용이 저렴하고 조작이 용이하며, 많은 물리적 돌연변이 유발 장비에서 요구되는 이온 또는 전자 가속, 진공 및 냉장 등의 보조 장비가 필요하지 않습니다. 이온빔 주입 등)에 적합합니다. 유전물질은 다양한 손상 메커니즘을 갖고 있으며 양성 돌연변이율이 높으며 다양한 돌연변이 특성을 가지고 있어 곰팡이, 박테리아, 조류 등에 대한 오염이 없습니다. 환경을 보호하고 작업자의 개인 안전을 보장합니다. 어떤 종류의 가스를 사용하더라도 유해한 가스가 발생하지 않습니다.