Под индуцированным (искусственно вызываемым) мутагенезом понимают возникновение наследственных изменений в результате воздействия на организм особыми агентами-мутагенами. В зависимости от природы мутагена различают радиационный и химический мутагенез.
Как известно, частота естественных мутаций невелика и составляет примерно 10-5 (в расчете на 1 ген за одно поколение). Индуцированный мутагенез позволяет значительно повысить частоту мутаций. Таким образом, с помощью данного метода удается обеспечить одно из наиболее важных условий успешной селекции - повышение наследственной изменчивости селекционируемого материала.
Открытие явления индуцированного мутагенеза в 20-30-х годах нашего столетия связано с именами крупных советских и зарубежных ученых: Г.А. Надсона, Г.С. Филиппова, В.В. Сахарова, М.Е. Лобашева, И.А. Раппопорта (СССР), Г. Меллера, Л. Стадлера (США) и Ш. Ауэрбах (Англия). Позднее, как в области теоретических достижений, так и практического применения данного метода на культурных растениях и микроорганизмах, были достигнуты значительные успехи.
Основной целью применения индуцированного мутагенеза в селекции рыб, так же как в селекции растений, является увеличение генетической изменчивости за счет новых (индуцированных) в том числе и полезных мутаций. Речь идет в первую очередь о мутациях генов, влияющих на проявление признаков продуктивности: роста, выживаемости, устойчивости к заболеваниям и др. При этом не исключается возможность возникновения каких-то качественных мутаций, что ведет к появлению особей с новыми, представляющими интерес для селекционера свойствами.
На рыбах уже используется метод химического индуцированного мутагенеза. Разработка этого метода была начата в СССР в середине 60-х годов по инициативе В.С. Кирпичникова, а в дальнейшем успешно продолжена Р.М. Цоем.
Основные сведения, касающиеся закономерностей химического мутагенеза у рыб, получены в работах по селекции казахстанского карпа; объектами исследований являлись также пелядь, радужная форель, белый амур, белый толстолобик, буффало.
В работах с рыбами в качестве мутагенов были использованы различные алкилирующие соединения с высокой биологической активностью (супермутагены); этиленимин (ЭИ), нитрозо этил мочевина (НЭМ), диметилсульфат (ДМС) и др. Эти соединения, избирательно воздействуя на ДНК хромосом, повреждают ее, что может привести к возникновению мутаций.
Для получения индуцированных мутаций обычно обрабатывают половые клетки (икру, сперму) или ранние зародыши рыб. Генетический эффект тем выше, чем доступнее ядро клетки действию мутагена. С этой точки зрения более эффективна обработка мутагеном зрелых спермиев. При обработке спермиев снижается также вероятность накопления мутагена в цитоплазме половой клетки и его последующего влияния на развивающийся зародыш.
Мутагенный эффект алкилирующих соединений доказан на примере генов чешуйного покрова у карпа. Так, при обработке спермы карпа НЭМ обнаружены мутации аллеля n > N и аллеля S > s; при обработке спермы карпа ДМС эти две мутации обнаружены одновременно. Средняя частота возникновения доминантной мутации N среди потомков, полученных с использованием НЭМ и ДМС, составила 1,1 х 10-3 (45 мутантных особей среди 40 323 шт. сеголетков) и была более чем на два порядка выше частоты естественного мутирования.
Другим подтверждением возможности мутагенного эффекта алкилирующих соединений является повышение частоты хромосомных перестроек (разрывов хромосом, слипаний и др.), что легко регистрируется при анализе эмбриональных митозов (рис. 22).