微生物遗传变异与育种

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1、Chap.7微生物遗传变异和育种微生物遗传学研究意义1）微生物学的主要分支2）为生命遗传现象的解释提供依据3）是分子生物学发展的基础学科4）促进工业微生物菌种的选育和疾病的控制§.1遗传变异的物质基础一、证明遗传物质的三个典型实验----细菌转化实验----噬菌体感染实验----植物病毒的重建实验1、细菌转化实验----动物试验----细菌培养实验S（死）+R（活）S（少量活）+R（活）S（无细胞提取液）+R（活）S（少量活）+R（活）----细菌培养试验（Avery，1944）2．噬菌体感染实验3．植物病毒的重建实验二、遗传物质在细胞内

2、的存在部位和方式（一）七个水平1、细胞水平----细胞核的数目：单核、多核放线菌菌丝多核，孢子单核真菌菌丝、孢子部分多核----核质体的数目：杆菌2个，球菌1个2．细胞核水平遗传物质类型核染色体（核基因组）原核生物：核质体无膜包裹，呈松散无定形状态。真核生物：核内DNA与组Pro结合，有核膜包裹。核外染色体（广义质粒）真核生物原核生物的质粒细胞质基因：线粒体、中心体、叶绿体、的“质粒”酵母菌：2μm质粒共生生物（草履虫放毒者品系）：卡巴颗粒F因子、R因子、Col质粒Ti质粒巨大质粒、降解性质粒3．染色体水平●染色体的数目、结构、倍数原核生物

3、：多数单条、双链、环状、闭合；少数多条、线状真菌（含酵母）：多条、线状；单倍体少数营养细胞、性结合阶段为双倍体4．核酸水平种类：多数DNA；部分病毒为RNA结构：多数双链；少数病毒单链大小：状态：●细菌染色体结构●基因调控系统操纵子调节基因启动基因，操纵基因结构基因5．基因水平6.密码子水平:遗传信息单位7.核苷酸水平：最低的突变单位和交换单位（二）原核生物的质粒质粒：游离原核生物染色体外，独立复制，小型共价、环状、闭合dsDNA分子，即cccDNA。●质粒的特点1）大小：大质粒：>60kb、1/cell小质粒：10-20/cell2）自主

4、复制能力：---严紧型；松弛型3）转移性：Tra区基因：附加体：某些质粒既可整合进宿主染色体，又可与染色体脱离，称之~。4）质粒的消除：----理化因子----原生质体诱导法5）不相容性：两种亲缘关系相近的质粒不能稳定地存在于同一个细胞中。（G-菌的部分不相容群）●质粒的遗传表型1）F质粒（致育因子）Tra区：编码转移相关蛋白；合成性纤毛2）R质粒（抗药因子）----RTF基因（抗性转移因子）----抗性决定子（抗抗生素、抗药、抗种金属）3）Col质粒（大肠杆菌素因子）----产大肠杆菌素细菌素：由细菌质粒编码产生的只能抑制或杀灭近缘细菌或

5、同种不同菌株的蛋白质。Col质粒类型：----非接合型：松弛型----接合型：严紧型4）Ti质粒：合成冠瘿碱、大型质粒5）Ri质粒：产生根毛、大型质粒6）巨大质粒：>1000kb7）降解质粒：降解、接合8）致病性质粒：----肠毒素、内毒素（E.Coli）----溶血素、肠毒素（S.aureus）9）共生固氮质粒：----结瘤基因（nod）----固氮基因（nif）10）隐蔽质粒：未有明确表型●工程质粒----pBR322主要特点：1）分子量小2）稳定、松弛型复制3）可大量扩增4）容易分离5）可携带小于10kb外源DNA6）多个单一酶切位点

6、；7）带有2个选择标记8）容易转化●利用选择标记鉴别携带外源片段的转化子(双抗菌素对照筛选）§.2基因突变和诱变育种一、基因突变●野生型菌株：从自然界分离获得的菌株，称之为~。●基本培养基：满足野生型菌株生长最低营养要求的合成培养基。（一）突变类型●营养缺陷型：野生型菌株由于突变而丧失了某种营养合成能力，而无法在基本培养基上生长的变异类型。表示：基因：his+，his-；表型：His+，His-●抗性突变型：野生型菌株由于突变而产了对某些化学药物或致死物理因子抗性变异类型。表示：基因：strr、strs；tetr、tets；表型：Strr，

7、Strs●条件致死突变型：某些菌株或病毒经基因突变后，在某种条件可生长并实现表型，而在另一条件却无法生长繁殖的突变类型。●温度敏感突变株●形态突变株●抗原突变株●产量突变株●突变株的表型----选择性突变株：营养缺陷型、抗性突变型、条件致死突变型----非选择突变株：形态、抗原、产量突变型（二）突变率及其捡出●突变率：某一细胞在每一世代中发生突变的几率。常用单位群体中每一世代产生的突变株的数目来表示。●突变率的计算及突变株的捡出----营养缺陷型----抗药性突变----回复突变（三）基因突变的自发性与不对称性●突变的自发性：基因可自发产生

8、突变。（辐射、自身有害物质、碱基配对错误）●突变的不对应性：突变性状与引起突变的原因无直接对应关系。●平板影印培养试验（四）基因突变及其机制1、点突变：单个或少数几个碱基的改变。