誘變育種和其他方法相比較，人工誘變能提高突變頻率和擴大變異譜，具有速度快、方法簡便等優(yōu)點，是當(dāng)前菌種選育的一種主要方法，在生產(chǎn)中使用得十分普遍。但是誘發(fā)突變隨機性大，因此誘發(fā)突變必須與大規(guī)模的篩選工作相配合才能收到良好的效果。如果篩選方法得當(dāng)，也有可能定向地獲得好的變異株。
誘變育種的主要環(huán)節(jié)是：① 以合適的誘變劑處理大量而均勻分散的微生物細(xì)胞懸浮液(細(xì)胞或孢子)，以引起絕大多數(shù)細(xì)胞致死的同時，使存活個體中DNA堿基變異頻率大幅度提高；② 用合適的方法淘汰負(fù)變異株，選出極少數(shù)性能優(yōu)良的正變異株，以達(dá)到培育優(yōu)良菌株的目的。誘變育種的程序如圖4-1所示。
⒈ 出發(fā)菌株的選擇
工業(yè)上用來進行誘變處理的菌株，稱為出發(fā)菌株(parent strain)。在許多情況下，微生物的遺傳物質(zhì)具有抗誘變性，這類遺傳性質(zhì)穩(wěn)定的菌株用來生產(chǎn)是有益的，但作為誘變育種材料是不適宜的。出發(fā)菌株通常有三種：① 從自然界分離得到的野生型菌株；② 通過生產(chǎn)選育，即由自發(fā)突變經(jīng)篩選得到的高產(chǎn)菌株；③ 已經(jīng)誘變過的菌株，這類菌株作為出發(fā)菌株較為復(fù)雜。一般認(rèn)為誘變獲得高產(chǎn)菌株，再誘變易產(chǎn)生負(fù)突變，再度提高產(chǎn)量比較困難。采用連續(xù)誘變的方法，在每次誘變之后選出3～5株較好的菌株繼續(xù)誘變，如果遇到高產(chǎn)菌株再誘變進一步提高產(chǎn)量效果不佳時，可以先行雜交，再作為誘變的出發(fā)菌株，這樣有可能收到比較好的效果。
⒉ 菌懸液的制備
采用生理狀態(tài)一致(用選擇法或誘導(dǎo)法使微生物同步生長)的單細(xì)胞或孢子進行誘變處理，這樣不但能均勻地接觸誘變劑，還可減少分離現(xiàn)象的發(fā)生。處理前細(xì)胞盡可能達(dá)到同步生長狀態(tài)，細(xì)胞懸液經(jīng)玻璃珠振蕩打散，并用脫脂棉或濾紙過濾，以達(dá)到單細(xì)胞狀態(tài)。
一般處理細(xì)菌的營養(yǎng)細(xì)胞，采用生長旺盛的對數(shù)期，其變異率較高且重現(xiàn)性好。霉菌的菌株一般是多核的，因此對霉菌都用孢子懸浮液進行誘變，對放線菌一般也如此。但孢子生理活性處于休眠狀態(tài)，誘變時不及營養(yǎng)細(xì)胞好，因此最好采用剛剛成熟時的孢子，其變異率高?；蛟谔幚砬皩㈡咦优囵B(yǎng)數(shù)小時，使其脫離靜止?fàn)顟B(tài)，則誘變率也會增加。
一般處理真菌的孢子或酵母時，其菌懸液的濃度大約為106個／mL，細(xì)菌和放線菌的孢子的濃度大約為108個／mL。
⒊ 前培養(yǎng)
誘變處理前，將細(xì)胞在添加嘌呤、嘧啶等堿基或酵母膏的培養(yǎng)基中培養(yǎng)20～60 min，再進行誘變處理，則變異率可大幅度提高。
⒋ 誘變
能誘發(fā)基因突變并使突變率提高到超過自然突變水平的物理化學(xué)因子都稱為誘變劑。可分為物理誘變劑和化學(xué)誘變劑兩大類。
⒌ 變異菌株的分離和篩選
通過誘變處理，在微生物群體中出現(xiàn)各種突變型的個體，但其中多數(shù)是負(fù)突變體。為在短時間內(nèi)獲得好的效果，應(yīng)采用效率較高的篩選方案或篩選方法。實際工作中，一般分初篩和復(fù)篩兩階段進行，前者以量為主，后者以質(zhì)為主。