Bestrahlung roter Bakterien mit ultraviolettem Licht

Viele Menschen haben schon von Hybridzüchtung gehört. Der von Yuan Longping entwickelte Hybridreis nutzt das Prinzip der Kombination von Genen verschiedener Arten, um bessere Gene zu erzeugen. Die Mutationszüchtung ist eine Züchtungsmethode, die das genaue Gegenteil der Hybridzüchtung darstellt. Dabei werden externe Faktoren genutzt, um Mutationen in der Art selbst hervorzurufen. Auch die Verwendung von Ultraviolettstrahlen zur Bestrahlung roter Bakterienkulturflüssigkeiten ist eine Forschung, die auf dem Prinzip der Mutationszüchtung basiert.

Unter Mutationszüchtung versteht man ein Züchtungsverfahren, bei dem durch physikalische und chemische Faktoren Mutationen im Erbgut von Tieren und Pflanzen hervorgerufen werden und aus der Mutantengruppe dann einzelne Pflanzen/Individuen ausgewählt werden, die bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um daraus neue Sorten oder Keimzellen zu züchten. Es handelt sich um eine moderne Züchtungstechnologie, die nach dem Prinzip der selektiven Züchtung und Hybridzüchtung entwickelt wurde.

Im Jahr 1927 entdeckte der US-Amerikaner HJ Mahler, dass Röntgenstrahlen bei Fruchtfliegen vererbbare Mutationen hervorrufen können. Im Jahr 1928 bestätigte der US-Amerikaner LJ Statler, dass Röntgenstrahlen eine mutagene Wirkung auf Mais und Gerste haben. Anschließend verwendeten die Schweden H. Nilsson-Ehle und A. Gustafsson im Jahr 1930 Strahlung, um Gerstenmutanten mit praktischem Nutzen zu erzeugen; D. Torunna verwendete 1934 Röntgenstrahlen, um die hochwertige Tabaksorte „Hlorina“ zu züchten. Im Jahr 1942 entdeckte C. Auerbach, dass Senfgas verschiedene Mutationen hervorrufen kann, die den durch Röntgenstrahlen hervorgerufenen Mutationen ähneln, und im Jahr 1948 verwendete A. Gustafson Senfgas, um Mutanten in Gerste hervorzurufen. Nach den 1950er Jahren wurden die Methoden der Mutationszüchtung verbessert und erzielten bedeutendere Ergebnisse. So nutzten die Vereinigten Staaten beispielsweise Röntgen- und Neutronenmutationen, um Todd's Mitcham zu züchten, eine gegen Welkekrankheit resistente Pfefferminzsorte, die durch Hybridisierungsmethoden nicht erfolgreich gezüchtet werden konnte. Seit den 1970er Jahren haben sich mutagene Faktoren von frühen Röntgenstrahlen zu Gammastrahlen, Neutronen, einer Vielzahl chemischer Mutagene und physiologisch aktiver Substanzen entwickelt, und mutagene Methoden haben sich von Einzelbehandlungen zu kombinierten Behandlungen entwickelt. Gleichzeitig wurde die mutagene Züchtung eng mit Hybridzucht, Gewebekultur usw. kombiniert, was die praktische Bedeutung der mutagenen Züchtung erheblich gesteigert hat.

Durch die Forschung der letzten Jahrzehnte hat sich das Verständnis der Menschen für die Prinzipien der Mutagenese schrittweise vertieft. Wir wissen, dass konventionelle assistierte Hybridzüchtung im Grunde eine Neukombination von Chromosomen ist. Diese Technologie verursacht im Allgemeinen keine Chromosomenmutationen und es ist sogar noch schwieriger, Gene zu verändern. Die Auswirkungen von Strahlung sind unterschiedlich. Einige von ihnen kollidieren mit Atomen und Molekülen in Zellen und verursachen Ionisierung oder Anregung; andere erzeugen eine photoelektrische Absorption oder einen photoelektrischen Effekt in Form von Energie; und andere können eine Reihe physikalischer und chemischer Prozesse in Zellen auslösen. Diese verursachen Zellschäden in unterschiedlichem Ausmaß. Dies wirkt sich auf die Anzahl und Struktur der Chromosomen aus und führt dazu, dass einige Chromosomen brechen, einige ein Segment verlieren und einige im Prozess der „Selbstreparatur“ nach dem Bruch Kopf an Schwanz verbunden werden oder „durcheinander“ geraten, was eine Chromosomeninversion bzw. -translokation verursacht. Natürlich kann Strahlung auch auf die Basisbausteine ​​der Nukleotidmoleküle in den Chromosomen einwirken und Mutationen in den Genen (genetischen Codes) verursachen. Was die chemische Mutagenese betrifft, verwenden einige Wirkstoffe ihre Alkylgruppen, um Wasserstoffatome in anderen Molekülen zu ersetzen, während andere Analoga der Nukleotidbasen selbst sind, die „als echt ausgegeben werden“ und Fehler bei der DNA-Replikation verursachen können. Zweifellos werden diese Mutationen in den Genen der Pflanze verursachen. Durch die Induktion physikalischer und chemischer Faktoren ist die Mutationsrate von Pflanzenzellen tausendfach höher als üblich, und einige Mutationen sind auf andere Weise nur schwer zu erreichen. Natürlich können die meisten der erzeugten Mutationen nicht vererbt werden, sodass die frühen Generationen nach der Bestrahlung im Allgemeinen keine Eile haben, selektiert zu werden.