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在自然界發生的基因突變、基因重組和染色體變異都是不定向變異;在人為控制下發生的變異往往是定向變異。

1定義

定向變異就是按照人的意願通過一定的技術手段(主要是基因工程)讓生物朝人的需要進行的變異,就是生物朝一定方向發展的變異(受人為或環境因素控制,其中環境起到了自然選擇的作用)。

2用途

在蛋白質工程中,人類想要創造出前所未有的蛋白質就必須通過對基因的改造來實現目的。基因的定點突變是人工改造基因常用的方法。定位突變蛋白質中的氨基酸是由基因中的三聯密碼決定的,只要改變其中的一個或兩個就可以改變氨基酸。通常是改變某個位置的氨基酸,研究蛋白質結構、穩定性或催化特性。盒式突變1985年Wells提出的一種基因修飾技術——盒式突變,一次可以在一個位點上產生20種不同氨基酸的突變體,可以對蛋白質分子中重要氨基酸進行「飽和性」分析。利用定位突變在擬改造的氨基酸密碼兩側造成兩個原載體和基因上沒有的內切酶切點,用該內切酶消化基因,再用合成的發生不同變化的雙鏈DNA片段替代被消化的部分。這樣一次處理就可以得到多種突變型基因。由於基因的定點突變是完全受人類控制的,目的性非常強。所以這種變異是定向的。
在基因工程中,為了創造符合人類意願的生物新品種,人們常將一些優良基因導入受體細胞。例如將人類胰島素基因看作目的基因,獲得目的基因后和質粒結合形成重組質粒,再導入大腸桿菌細胞內,形成能產生人類胰島素的工程菌。這種變異可視為基因重組,而這種基因重組由於導入的目的基因非常明確,可認為是定向的。再有,有人提出雖然目的基因是明確的,但目的基因導入受體的「地點」是不明確的,還不能看作是定向變異。但隨著科學技術的發展,通過對限制性內切酶的選擇和修飾,現代生物工程技術已經能夠較準確的把目的基因導入受體菌內相對固定的位點。所以,我們可以得出結論,基因工程中的基因重組是定向的。
在育種工作中,育種學家常採用單倍體育種方法和多倍體育種方法創造農作物新品種。如單倍體育種方法的應用:已知小麥的高稈(D)對矮稈(d)為顯性,抗鏽病(R)對易染鏽病(r)為顯性,兩對性狀獨立遺傳。先把高稈抗鏽病、矮稈易染病兩純系品種雜交,獲得雜合高稈抗鏽病品種,再通過花藥離體培養得到單倍體,繼而通過秋水仙素抑制紡錘體的形成得到染色體數目加倍的純合矮桿抗病小麥。在這個育種方法中關鍵的兩種技術手段——花藥離體培養和秋水仙素加倍染色體數目,都是目的非常明確的人工誘導染色體數目成倍減少和成倍增加,是定向的變異。無籽西瓜的培育方法是這樣的:秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗成四倍體,成熟后與二倍體西瓜雜交,即可得到三倍體種子,來年種下就可長成三倍體無籽西瓜。這個培育過程中的關鍵技術手段――秋水仙素誘導和雜交,也是目的性很強,可人為控制的。所以在育種時作物發生的這些染色體變異是定向的變異。
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