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氮、葡萄糖和一些必需的无机盐类合成大量的有机物，例如氨基酸、酶的辅助因子、嘌呤、嘧啶和维生素等。这说明在大肠杆菌中存在着合成这些物质的基因，如果其中的某个基因发生了突变，其相应原某种物质就不能合成，从而产生营养缺陷型。由于这种营养缺陷型不能在基本培养基上生长，因此突变就很容易被发现，
并且大肠杆菌是单倍体，一旦发生任何突变就可以得到表现。只要通过简单的筛选检测技术就可以把即使很少的突变体分离鉴定出来。
对大肠杆菌营养缺陷型的检出方法很多，常用的有影印培养法和青霉素法。
11。4。1。1 影印培养法
先将诱变处理的大肠杆菌稀释后接种在完全培养基上进行培养，发生突变的营养缺陷型和没有发生突变的野生型都能在上面生长形成菌落。然后用一个直径略小于培养皿并包有丝绒的木块作为“印章”式的接种工具，经灭菌消毒后印在长有菌落的母板上，这时丝绒上便粘上了细菌。再把这种带有细菌的丝绒板分别印在基本培养基和在基本培养中补加不同营养物质的补充培养基上。在接种时应注意标记方向，经培养后比较分析，凡能在完全培养基上生长，而不能在基本培养基上生长，但能在某一补充培养基上生长的菌落都是营养缺陷型，并且是属于补充培养基中所补加营养物质的缺陷型（图11…15）。这种方法除了应用于大肠杆菌之外，也可以用于其他营养突变型的检出。
图11…15 影印培养法示意图
（a），（b），（c）添加不同营养物质的补充培养基 （d）基本培养基
11。4。1。2 青霉素法
青霉素法只适用于细菌。由于青霉素能抑制细菌细胞壁的生物合成，因此细菌对青霉素是敏感的。但是只有处于生长增殖中的细菌对青霉素敏感，而处于休止状态的细菌对其则不敏感。当将诱变处理后的细菌培养在含青霉素的基本培养基上时，没有发生突变的野生型细菌可生长繁殖，因而能被青霉素杀死，发生突变的营养缺陷型突变体则不能在基本培养上生长而处于休止状态，结果不能被杀死而被保存下来。然后去除青霉素，并补加其他营养物质，使突变体生长形成菌落。再利用影印培养技术将它们分别接种在含不同营养物质的补充培养基上，就可以确定突变体为何种营养突变型。
11。4。2 真菌营养缺陷型突变体的检出
许多真菌与细菌一样，也能发生各种营养缺陷突变，并且在它们的生活周期中也都有单倍体时期，因此对真菌中发生的营养缺陷突变也能检测出来。例如链孢考霉营养缺陷突变体的检检出。先以X身线或紫外线照射纯型的分生孢子诱发突变，然后让诱变的分生孢子与野生型分生孢子交配产生分离的子囊孢子，并将它们放在完全培养基上培养。从完全培养基中取出一部分孢子在基本培养基上培养，若能正常生长说明没有发生突变，如果不能在基本培养基上生长，说明发生了突变，可进一步对其进行鉴定。为了鉴定突变的类型，把确定为发生突变的材料取出，分别接种在基本培养基和基本培养基加各种氨基酸、基本培养基加多种维生素等不同补充培养基上培养如果能在完全培养基上生长，不能在基本培养基上生长，但能在补加某种维生素的补充培养基上生长，说明是维生素的缺陷型。如果不能在基本培养基上生长，但能在含各种基酸的培养基上生长，说明是某种基酸的缺陷型。然后可将其在只含有某一种氨基酸的不同补充培养基上培养，以鉴定是哪一种氨基酸的缺陷型（图11…16）。
图11…16 链孢霉营养缺陷型的鉴定方法
1。野生型 2。与相对接合型的野生型杂交 3。完全培养基 4。 基本培养基
5～14。 添加不同营养物质的补充培养基 15。 基本培养基
（引自成盛祖嘉，略有改动）
另外，还可以用一种菌丝过滤法把突变型分离出来。其具体步骤是先将诱变处理的链孢霉分生孢子接种在液体基本培养基中，不断地给培养液通气刺激生孢子生长，防止它们彼此结合在一起。经过一天的培养分生孢子萌发长出菌丝。然后用棉花把萌发了的分生孢子过滤掉，没有萌发的分生孢子仍留在培养液中。这些没有萌发的分生孢子可能包括3种类型：一是需要较长时间才萌发的野生型分生孢子；二是已经突变为营养缺陷型的分生孢子，它们在基本培养液中不能萌发；三是已尼死了的分生孢子。以后每隔一定时间进行过滤，连续若干次之后，野生型分生孢子因不断萌发而被去掉，剩下的只是突变的或已死亡的分生孢子。最后利用各种补充培养基对突变的缺陷型分生孢子进行分析鉴定，从而确定它们是属于哪一类营养缺陷型（图11…17）。
图11…17 菌丝过滤法示意图
（引自宋运淳等，1990）
11。4。3 果蝇突变体的检出
H。J。Muller 从果蝇的自发突变中建立一系列品系用作检出奕变体的材料，其中最有名的是为检测X染色体上隐性致死突变而构建的CIB品系，后来他又CIB的基础上创建了Muller…5品系。L。V。Morgan采用并连X染色体法检测X染色体上的隐性非致死突变。此外还可以利用平衡致死品系检测常染色体上的突变基因。
例如，利用平衡致死品系检测果蝇第二染色体上的突变基因。一种果蝇平衡致死品系的第二对染色体中，一条染色体上带有显性翻翅基因Cy（Curly）是纯合致死的，同时有一个大的倒位；另一条染色体上具有显性星状眼基因S（Star），也是纯合致死的。该平衡致死品系只能通过杂合体保存，同时它也是一个倒位杂合体。利用这种平衡致死品系雌蝇与要检测的雄蝇杂交，在F中选择翻翅雄蝇再与平衡致死雌蝇交配产生第二代，然后在子二代中选择翻翅雌雄蝇互交获得子三代。如果最初雄蝇的第2染色体上不带有致死基因，在子三代中就有1/3左右的野生型；如果最初雄蝇的第2染色体带有致死基因，在子三代中则只有翻翅果蝇；若最初雄蝇第2染色体上带有隐性可见突变基因，则在子三代群体中除翻翅果蝇外，还有1/3左右的突变型（11…18）
11。4。4 植物突变体的检出
在植物中，当发现一种变异类型后，首先应将它与原始亲本材料在相同环境条件下种植，以确定其是否为可遗传变异，然后再作进一步分析。植物突变体的检出方法因植物和突变性状的种类而有所不同。
在种子植物中，最直接简便的突变体检出方法是利用直感现象检测种子性状的变异。例如，在玉米中，影响种子性状的某些突变很容易被发现。玉米籽粒胚乳为三倍体，它从母本的两个极核中接受了两套染色体，从父本的精核中接受了一套染色体。如果在精核所携带染色体上与胚乳某些性状有关的基因发生了突变，在受精后形成的籽粒中就能检出突变体。例如玉米籽粒的非甜质（Su）和甜质（su）性状，当籽粒成熟时非甜质籽粒饱满，而甜质籽粒表现皱缩，二者是很容易区别。如果以甜质纯玉米作母本，以诱变处理的非甜质玉米为父本授粉，若母本果穗上出现了甜质籽粒，就说明花粉中的非甜质基因su突变为甜质基因su，从而可检出甜质突变本。同样道理也可以检出甜质基因su突变为非甜质Su的突变体。其它表现种子直感现象的性状突变也能按此原理检出。
图11…18 用平衡致死系统检出果蝇常染色体上的基因变突
在禾谷类作物中，由于体细胞突变往往只发生在一个分蘖的幼芽或幼穗原基内，因而只影响到一个穗子或其中的少数籽粒。如果发生了隐性突变，还必须分穗、分株收获，按穗行、株行分别种植若干代，才能检出稳定的突变类型。例如，大麦诱发隐性突变的表现过程（图11…19）。通常将诱变处理的种子长成的植株称为M、M自交后工获得的子代用M表示，以此类推。假定在大麦的主茎穗中某些细胞发生了隐性突变（A→a），在M代的主茎穗行中一般会出现纯合突变体aa，其数量约为1/4，而其它穗行中不会出现变异。将M按穗行收获的各类单株，分别按株行种成M。在M中，其中有一行可能 全部个体表现正常，说明其上一代单株为AA型纯和体；其中一行可能全部个体为突变型，没有性状分离，它们是上一代隐性突变体aa的后代；另外其他株行中可能出现约1/4的个体表现突变性状，说明它们的上一代单株为Aa型杂合体。
图11…19 大麦诱发隐性突变后代遗传动态示意图
高等植物中的拟南芥是遗传研究中一个很有用的模式植物，它成年植株很小，并且能在实验室内通过试管培养获得大理植株，这对于研究基因突变十分有利。现已在拟南芥中得到 了营养缺陷突变型。另外，由于拟南芥的种子是半透明的，因此有可能进行白化和不同阶段阻碍胚胎发育的致死突变的研究。
随着分子遗传学的发展，许多现代分子生物学的手段已经用于基因突变的检测，如DNA芯片技术，检测DNA点突变的毛细管电泳技术、等位基因特异寡核苷酸杂交技术等，从而提高了检测的可靠性和效率。
11。5 突变育种
基因突变不仅在生物的进化上具有重要意义，在育种实践上也是对生物进行遗传改良的重要途径。特别是将多种理化诱变因素用于人工诱变，并结合多种育种技术进行新品种的培育或种质的创新已经取是了显著成效。
通过人工诱发变异进行诱变育种具有以下显著特点：一是能提高变异频率，扩大变异谱，创造自然界本来没有的新性状、新类型，为育种提供丰富的原始材料。二是能够打破基因间的紧密连锁，促进基因的重组。三是可以有效地改良品种的单一或少数性状，因此用于诱变的基础材料必须具有优良的遗传基础。四是方法简单易行，后代稳定快，育种年限短。此外，在改变植物的育性、培育雄性不育系和促进植物远缘杂交 亲和性等方面也具有重要作用。
但是诱变育种也存在对诱发变异的性质和变异方向难以有效地控制、有利突变体较少等问题，应重视与其他育种手段的结合，以达到更好的育种效果。
主要参考文献
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12。 近亲繁殖与杂种优势
动、植物繁殖的普遍形式是有性生殖，主要表现为个体间交配，根据交配个体的亲缘关系和遗传组成的不同，可将交配分为多种形式，但基本类型只有近交（inbreeding）于杂交（cross breeding）两种。近交常对以后代表有害，杂交则能表现杂种优势。人类通过生产实践早已认识这些现象，并已经加以利用。远在1400多年前，我国《齐民要术》一书中就已有利马和驴杂交繁育骡子的文字记载。在孟德尔的遗传规律被重新发现以后，近亲繁殖和杂种优势成为遗传领域尤其是数量性状遗传研究的一个重要方面，同时也是近代育种工作的一项重要手段，在生产上取得了很大的大进展。
12。1 近亲繁殖及其遗传效应
12。1。1 近亲繁殖的概念
近亲繁殖也叫近亲交配，是指血统或亲缘关系相近的两个个体间的交配。近亲繁殖按亲缘关系远近程度不同，可分为亲表兄妹（first cousins）、半同胞（half…sib，同父异母或同母异父的兄妹）和全同胞（full…sib，同父同母的兄妹）间的交配以及亲子交配（回交）等。植物自花授粉，动物自体受精是近亲繁殖中最极端的方式，称为自交（selfing）（图12…1）。
图12…1 亲缘关系远近示意图
12。1。2 近交程度的度量
12。1。2。1 近交系数
为了度量具体或群体的近交程度，一般采用计算近交系数（coefficient of inbreeding）的方法。近交系数是指某一个体（二倍体生物）任何基因座上两个等位基因来自父母共同祖先的同一基因的概率，也就是该个体是由近交造成的纯合子（同源纯合子）的概率，用F表示。当F=0时，表明某一个体的两个亲本没有亲缘关系。当长期进行自交或高度近亲繁殖，所有个体成同型结合体状态时，则F=1。
近交系数是从个体的系谱调查结果加以推算的。假定有如下的谱系：
根据上图，我们可以将个体X的两个亲本P和Q从共同祖先获得同一配子的途径绘成配子通径图。
这里P和Q有两个共同祖先即A和B，有两条配子通道把P和Q连起来，QCADEP，QCBDEP。在第一条通道中，个体X从共同祖先A得到同一配子的概率为（）2·（）3·=，其中X从P和Q获得同一配子的概率似乎为×=，但由于二倍体的相同座位涉及两个等位基因，故一个座位从这两个亲本获得同一配子的概率为××2=。同理，在第二条通道中，个体X从共同祖先B得到同一配子的概率为（）2·（）3·=。所以，个体X从A或B得到同样等位基因的概率为F=（）＋（）=。
用通式表示，则FX=（）
式中表示在i条通道上所作计算之和，ni是从Q到P的各条通道上的分支数（这里两条通道均为5）。采用本公式，X个体的近交系数为FX=（）5＋1＋（）5＋1=，与以上计算结果相同。
从前述系谱图可以看出，两个共同祖先A和B之间没有亲缘关系，其近交系数均为零。如果共同祖先的近交系数不等于零，则用以下通式进行计算：
FX=（1＋Fi） （）
这里Fi为共同祖先的近亲系数。现以家畜的系谱调查结果对较复杂的近交系数计算程序进行讨论。例如11号公猪的横式系谱为：
将此系谱图改画成配子通径图：
从11号公猪的系谱中可以看到，其父母有20号与60号两个共同祖先，20号本身为近交个体，其近交系数：F20=（）3=0。125
通过20号连接11号的父母有一条通路，即100←20→219。
再看另一祖先60号。通过60号连接11号的父母通路有三条：
100←38←27←60→45→219
100←20←92←60→45→219
100←38←27←60→92→20→219
在分析时注意，在构成通径链的过程中，同一条通径链上箭头方向最多只能改变一次，改变方向的地方正是共同祖先所在；同时，同一条通径链上不允许出现重复的个体。
则11号个体的近交系数：
F11=（）3（1＋0。125）＋（）6＋（）6＋（）7
=0。140 625＋2×0。015 625＋0。007 812 5
=0。179 7=17。97％
12。1。2。2 亲缘系数
近系数的大小，决定于双亲间的亲缘程度，亲缘程度的度量则用亲缘系数或称亲缘相关（coefficient of consanguinity，个体间的遗传相关）加以表示。亲缘系数可以说明两个个体间的遗传相关程度不同，而近交系数则说明个体本身是由什么程度的近交产生的。
亲缘关系有两种，一种是直系亲属，即祖先和后代；另一种是旁系亲属，即那些既不是祖先又不是后代的亲属。
1。 直系亲属间亲缘系数的计算公式：
RXA=∑（）N
FA代表某一祖先的近交系数，FX代表与该共同祖先有亲缘关系个体（X）的近交系数，N为X到A的世代数。
若X与A都不是近交个体，则RXA=∑（1/2）N
下图是以个体S为轮回亲本的回交子代个体X的配子通径图：
根据上图可知，S到X的配子通路有三条：
X←S，②X←D←S，③X←D←E←S
所以亲缘系数RXS=＇＋（）2＋（）3＇×=74。61％其中，
FX=＇（）＋（）2＇=37。5％，个体S的近交系数为零。
2．旁系亲属间亲缘系数可按下式进行计算：
RSD=
RSD代表个体S和D之间的亲缘系数，N代表个体S和D分别到共同祖先的代数之和，FS代表个体S的近交系数，FD代表个体D的近交系数，FA代表共同祖先的近交系数。
若S、D、A都不是近交个体，则FA=FS=FD=0，因此RSD=∑（）N，如果S和D为亲兄妹，则其亲系数为：RSD=（）2＋（）2=50％。
比较Fs与RSD的公式可以得出：
FX=RSD
若FS=FD=0，则Fs=RSD，即的交系数等于亲缘系数的二分之一。
12。1。3 近亲繁殖的遗传学效应
1。 增加纯合子频率
一定程度的近交造成一定概率 的同型交配（相同基因型的交配）。对个体来说，近交的遗传效应是在一定的概率上使基因型纯合；而对群体来说，则是在一定程度上增加纯合子的基因型频率。假设某基因座有两个等位基因A，a；A基因频率为p；a基因频率为q；q=1…p且基础群体处于Hardy…Weinbery平衡状态（见第13章）。对于群体而言，近交系数F可定义为杂合子频率降低量或纯合子频率的增加量。近交后纯合子与杂合子频率的变化列于表12…1。
表12…1 近交杂合子频率的变化列于表12…1
基因型 基础群体的基因型频率 近交系数为F时下一代的基因型频率
AA
Aa
aa P2
2pq
q2 P2＋pqF=P2（1…F）＋pF
2pq…2pqF=2pq（1…F）
q2＋pqF=q2（1…F）＋qF
由表12…1可见，近交降低杂合子频率的程度为2pqF，增加每种纯合