微生物遗传育种课件基因重组与育种.ppt

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1、第三章基因重组与育种引言基因重组（Generecombination）：凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，经过遗传分子间的重新组合，形成新遗传个体的方式，称遗传重组（Geneticrecombination）。重组与突变的不同点：突变是指一个细胞的同一个基因组中某一点或某一DNA片段发生的变异；而重组是来自两个细胞的不同基因组间遗传物质交换的结果，重组可在微生物细胞不发生突变的情况下形成新的基因型与表型。杂交（Hybridization）:是指不同基因型的亲本个体或细胞（指单细胞生物）交配而产生子代的过程。重组是分子水平上的概念，而杂交

2、是细胞水平上的概念。杂交中必然含有重组，但重组则不限于杂交这一种形式。第一节细菌、放线菌的接合及育种一、细菌的接合作用接合（Conjugation）：指供体菌与受体菌的完整细胞经过直接接触而传递大段DNA（包括质粒）遗传信息的现象。（一）接合现象的发现1946年，J.Lederberg和E.L.Tatum将来自E.coliK12的两种营养缺陷型菌株混合培养，其遗传标记如图。结果在单独培养的平板上无菌落，而在混合培养的平板上长出了原养型菌落。对接合现象的解释：（1）可能是细菌接合后发生基因重组的结果；（2）细菌并没有接合，而是交换了DNA（转化）；

3、（3）细菌细胞并没有接合，而是通过培养基交换了养料，即互养；（4）细菌细胞并没有接合，而是亲本细菌发生了回复突变的结果；（5）虽经接合而未发生基因重组，只是形成异核体或杂合二倍体。（二）接合作用的证明1、转化作用的排除由于在报道接合试验结果之前转化实验已经是众所周知，因此有人怀疑该结果是由转化所导致的。1950年，B.D.Davis设计了U形管实验否定了这一推测（见右图）2、互养的排除营养缺陷型细菌通过培养基交换养料而产生的现象称为互养。Lederberg和Tatum将培养过一种营养缺陷型细菌的培养基经过灭菌、过滤，然后加入到另一营养缺陷型菌培养

4、物中。即使前一种菌在培养、灭菌、过滤之前曾发生过裂解，也不能是后一种菌产生原养型。3、回复突变的排除若要发生两种突变的回复突变，其几率为10－12，这是不可能的。4、异核体和杂合二倍体的排除A＋B—A—B＋A＋B—A—B＋A＋B＋异核体杂合二倍体单倍重组体异核体和杂合二倍体的遗传性状不稳定，在传代过程中会发生性状分离，但事实恰恰相反，原养型菌落的基因型是稳定的，证明是单倍重组体。（三）接合的机制1、接合作用中两菌株性别的存在Lederberg和Tatum认为在两个细菌的亲本细胞在接合过程中起同等作用—即E.coli的性系统被认为是同宗配合。195

5、2年，W.Hayes利用Lederberg和Tatum所做的杂交实验，对（A）Met－Bio－（Sms或Smr）×（B）Thr－Leu－B1－（Smr或Sms）进行研究。结果表明，在杂交期间，两品系所起的作用是不同的，是一种单向异宗配合过程，两品系在获得的同时发生了性别的变化。其中，供体品系相当于雄性，而受体品系相当于雌性。2、F因子的存在（1）E.coli的某些种（如品系A）记为F＋，带有一个性因子，或致育因子F（fertilityfactor），而另一个不育型品系记作F－，记不带有性因子；（2）杂交F＋×F－是可育的，杂交F－×F－是不育的；

6、（3）F因子可以传递，从F＋到F－细菌，但必须通过细胞接触；（4）F因子能够自发丧失，一旦丧失就不再恢复，除非通过另一个F＋细胞在传递过来。F＋细胞经低浓度的吖啶橙处理后丧失F因子，也会偶尔自发地或经紫外线处理丧失。3、F因子及F＋细胞的特性F＋是一种可遗传性状，能够自我复制，类似于染色体基因，但不是染色体基因，其转移的频率可高达70％以上。F因子是独立于染色体外的小型环状DNA分子，具有自体复制及转移到其他细胞中去的能力。大小约是细菌基因组DNA的2％，分子量为6.3×106d、94.5kb。整个基因组编码94个蛋白质，其中1／3的基因与接合作

7、用有关。F因子基因组有三个主要的基因丛，分别负责插入、复制和转移的功能。A.转移区（Transfer-region）：是一个操纵子，由22个基因组成，33kb，位于F因子结构图的60～93kb之间。其中，traJ、A、L、E、N、B、W、V、C、U、F、H这些基因与性菌毛的合成与装配有关；traY、Z、M、I、G、D等基因产物与DNA的转移有关；traG和traN的基因产物与细菌结合有关；traS和traT的基因产物与表面排斥有关。B.复制区（replication-region）：位于F因子结构图谱的40～49kb，包含一个特异的复制蛋白基因f

8、rp（Freplicationproteins）、决定不相容性基因inc（incompatibility）和一个复制起始点oriV（ve