微生物遺傳2課件

第8章微生物遺傳第8章微生物遺傳1基因的水平轉(zhuǎn)移：個(gè)體A個(gè)體B遺傳物質(zhì)通過(guò)基因的重組可使后者（個(gè)體B）及其后代的性狀發(fā)生改變。細(xì)菌所特有的基因重組形式，有別于一般有性過(guò)程中的親本和其后代之間遺傳信息的垂直傳遞形式。

基因的水平轉(zhuǎn)移：個(gè)體A個(gè)體B遺傳物質(zhì)通過(guò)基因的重組可使后者（2細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組本節(jié)重點(diǎn)：三種基因水平轉(zhuǎn)移方式及其應(yīng)用

水平基因轉(zhuǎn)移（Horizontalgenetransfer,HGT），不僅發(fā)生在不同的微生物細(xì)胞之間，而且也發(fā)生在微生物與高等動(dòng)植物之間。

生物間基因的轉(zhuǎn)移和交換是普遍存在的，是生物進(jìn)化的重要?jiǎng)恿χ弧?/p>

細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組本節(jié)重點(diǎn)：三種基因水平轉(zhuǎn)移方式及其應(yīng)3第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合（Conjugation）轉(zhuǎn)導(dǎo)（Transduction）轉(zhuǎn)化（Transformation）√第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接4接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F因子介導(dǎo)）轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)：由噬菌體介導(dǎo)自然遺傳轉(zhuǎn)化(naturalgenetictransformation)：游離DNA分子+感受態(tài)細(xì)胞接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F5一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過(guò)細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過(guò)程1.實(shí)驗(yàn)證據(jù)1946年，JoshuaLederberg和EdwardL.Taturm細(xì)菌的多重營(yíng)養(yǎng)缺陷型雜交實(shí)驗(yàn)一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過(guò)細(xì)胞與細(xì)胞的6中間平板上長(zhǎng)出的原養(yǎng)型菌落是兩菌株之間發(fā)生了遺傳交換和重組所致！中間平板上長(zhǎng)出的原養(yǎng)型菌落7證實(shí)接合過(guò)程需要細(xì)胞間的直接接觸的“U”型管實(shí)驗(yàn)（BernardDavis，1950）證實(shí)接合過(guò)程需要細(xì)胞間的直接接觸的8接合：供體與受體細(xì)胞直接接觸，借性菌毛傳遞DNA，在受體細(xì)胞中發(fā)生交換、整合，使之獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。通過(guò)接合而獲得新性狀的受體細(xì)胞就稱接合子。接合：92.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子的質(zhì)粒介導(dǎo)F因子的分子量通常為5×107，上面有編碼細(xì)菌產(chǎn)生性菌毛（sexpili）及控制接合過(guò)程進(jìn)行的20多個(gè)基因。含有F因子的細(xì)胞：“雄性”菌株（F+），其細(xì)胞表面有性菌毛

不含F(xiàn)因子的細(xì)胞：“雌性”菌株（F-），細(xì)胞表面沒有性菌毛2.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子10第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)化√第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接11二、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的細(xì)菌細(xì)胞間進(jìn)行遺傳交換的一種方式：一個(gè)細(xì)胞的DNA通過(guò)病毒載體的感染轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞中能將一個(gè)細(xì)菌宿主的部分染色體或質(zhì)粒DNA帶到另一個(gè)細(xì)菌的噬菌體稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)的二種類型：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)二、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的細(xì)菌12AB[-][-]Try+his+Try-his+Try+his-定義：以溫和噬菌體為媒介，將供體細(xì)胞的DNA片段攜帶到受體細(xì)胞中，通過(guò)交換與整合，從而使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。獲得新遺傳性狀的受體細(xì)胞，稱轉(zhuǎn)導(dǎo)子。AB[-][-]Try+his+Try-his+Try+hi131、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）噬菌體可以轉(zhuǎn)導(dǎo)給體染色體的任何部分到受體細(xì)胞中的轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程(1)意外的發(fā)現(xiàn)1951年，JoshuaLederberg和NortonZinder為了證實(shí)大腸桿菌以外的其它菌種是否也存在接合作用，用二株具不同的多重營(yíng)養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)：用“U”型管進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在給體和受體細(xì)胞不接觸的情況下，同樣出現(xiàn)原養(yǎng)型細(xì)菌！1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransducti14三、細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetictransformation）定義：同源或異源的游離DNA分子(質(zhì)粒和染色體DNA)被自然或人工感受態(tài)細(xì)胞攝取，并得到表達(dá)的水平方向的基因轉(zhuǎn)移過(guò)程自然遺傳轉(zhuǎn)化（naturalgenetictransformation）人工轉(zhuǎn)化（artificialtransformation）感受態(tài)細(xì)胞：具有攝取外源DNA能力的細(xì)胞（competentcell）三、細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetictransformati15

R型活菌+S型死菌→→S型活菌定義：受體菌自然或在人工技術(shù)作用下直接攝取來(lái)自供體菌的游離DNA片段，并把它整合到自己的基因組中，而獲得部分新的遺傳性狀的基因轉(zhuǎn)移過(guò)程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后的的受體菌稱為轉(zhuǎn)化子（transformant）。有關(guān)名詞：受體菌：recipient/receptor，轉(zhuǎn)化基因的接受者供體菌：donor，轉(zhuǎn)化基因的提供者轉(zhuǎn)化因子：來(lái)自供體菌的DNA片段轉(zhuǎn)化子：transformant，將轉(zhuǎn)化基因重組進(jìn)入自身染色體組的重組子轉(zhuǎn)化（transformation）1、轉(zhuǎn)化及其發(fā)現(xiàn)：R型活菌+16①受體細(xì)胞要處于感受態(tài).感受態(tài)：competence，受體細(xì)胞能從環(huán)境吸取外源DNA片段并實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)②供體DNA片段（轉(zhuǎn)化因子）大小適宜，分子量一般為1×107

D

左右③菌株間的親緣關(guān)系密切2、轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件：

3、轉(zhuǎn)化的類型：根據(jù)感受態(tài)建立的方式，可以分為：①自然遺傳轉(zhuǎn)化naturalgenetictransformation②人工轉(zhuǎn)化artificialtransformation①受體細(xì)胞要處于感受態(tài).2、轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件：17

感受態(tài)：出現(xiàn)時(shí)間：只在細(xì)菌生長(zhǎng)的某一時(shí)期出現(xiàn)；不同菌種的感受態(tài)出現(xiàn)在不同生長(zhǎng)時(shí)期Streptococcuspneumoniae的感受態(tài)出現(xiàn)在生長(zhǎng)曲線中的指數(shù)期的中期；Bacillus的一些種則往往出現(xiàn)在指數(shù)期末及穩(wěn)定期的初期。感受態(tài)由細(xì)胞的遺傳性決定，但同時(shí)也受環(huán)境因子的影響：cAMP、Ca2+等最明顯。如用CaCl2處理E.coli可以誘發(fā)其產(chǎn)生感受態(tài)。感受態(tài)細(xì)胞的比例：當(dāng)處于感受態(tài)高峰時(shí)，群體中呈感受態(tài)的細(xì)胞因菌種而不同.Bacillussubtilis不超過(guò)10~15%Streptococcuspneumonia和Haemophilusinfluenzae（流感嗜血桿菌）達(dá)到100%轉(zhuǎn)化DNA的最低濃度：在群體中含有15%感受態(tài)細(xì)胞時(shí)，0.1gDNA/ml細(xì)胞懸液即可有效發(fā)生轉(zhuǎn)化感受態(tài)：出現(xiàn)時(shí)間：只在細(xì)菌生長(zhǎng)的某一時(shí)期出現(xiàn)；不同菌種的感181、自然遺傳轉(zhuǎn)化（簡(jiǎn)稱自然轉(zhuǎn)化）1928年，Griffith發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae）

的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象目前已知有二十多個(gè)種的細(xì)菌具有自然轉(zhuǎn)化的能力進(jìn)行自然轉(zhuǎn)化，需要二方面必要的條件：建立了感受態(tài)的受體細(xì)胞外源游離DNA分子1、自然遺傳轉(zhuǎn)化（簡(jiǎn)稱自然轉(zhuǎn)化）1928年，Griffith192、人工轉(zhuǎn)化用CaCl2處理細(xì)胞，電穿孔等是常用的人工轉(zhuǎn)化手段。在自然轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展和建立的一項(xiàng)細(xì)菌基因重組手段，是基因工程的奠基石和基礎(chǔ)技術(shù)。不是由細(xì)菌自身的基因所控制；用多種不同的技術(shù)處理受體細(xì)胞，使其人為地處于一種可以攝取外源DNA的“人工感受態(tài)”。質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化效率高；2、人工轉(zhuǎn)化用CaCl2處理細(xì)胞，電穿孔等是常用的人工轉(zhuǎn)化手20接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F因子介導(dǎo)）轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)：由噬菌體介導(dǎo)自然遺傳轉(zhuǎn)化(naturalgenetictransformation)：游離DNA分子+感受態(tài)細(xì)胞接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F21誘變育種：是用物理或化學(xué)的誘變劑使誘變對(duì)象內(nèi)的遺傳物質(zhì)（DNA）的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，引起性狀變異并通過(guò)篩選獲得符合要求的變異菌株的一種育種方法。誘變育種具有極其重要的實(shí)踐意義。當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)和其他微生物生產(chǎn)部門所使用的高產(chǎn)菌株，幾乎毫無(wú)例外地都是通過(guò)誘變育種而明顯提高其生產(chǎn)性能的。第四節(jié)誘變育種誘變育種：是用物理或化學(xué)的誘變劑使誘變對(duì)象內(nèi)的遺傳物質(zhì)（DN22可見，設(shè)計(jì)和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突變株為例，誘變育種的基本環(huán)節(jié)概括如下：可見，設(shè)計(jì)和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突23

誘變育種的步驟：原始菌種純化斜面/肉湯培養(yǎng)單孢子/單細(xì)胞懸液誘變劑處理平板分離移至斜面小試中試初篩復(fù)篩計(jì)算存活率觀察形態(tài)變異，挑單菌落良種保藏原菌種特性鑒定誘變育種的步驟：原始菌種純化斜面/肉湯培養(yǎng)單孢子/單細(xì)胞懸24誘變育種的基本過(guò)程：選擇選擇合適的出發(fā)菌株↓制備待處理的菌懸液↓誘變處理↓篩選↓保藏和擴(kuò)大試驗(yàn)誘變育種的基本過(guò)程：選擇選擇合適的出發(fā)菌株251.出發(fā)菌株的選擇：

出發(fā)菌株———用來(lái)育種處理的起始菌株

◆出發(fā)菌株應(yīng)具備：

①對(duì)誘變劑的敏感性高；

②具有特定生產(chǎn)性狀的能力或潛力；

◆出發(fā)菌株的來(lái)源；

①自然界直接分離到的野生型菌株：

②歷經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的菌株：

③已經(jīng)歷多次育種處理的菌株：1.出發(fā)菌株的選擇：

出發(fā)菌株———用來(lái)育種處理的起始菌株263.誘變處理：誘變劑的作用：①提高突變的頻率②擴(kuò)大產(chǎn)量變異的幅度③使產(chǎn)量變異朝著正突變或負(fù)突變移動(dòng)劑量的表示法：不同種類和不同生長(zhǎng)階段的微生物對(duì)誘變劑的敏感程度不同，所以在誘變處理前，一般應(yīng)預(yù)先作誘變劑用量對(duì)菌體死亡數(shù)量的致死曲線，選擇合適的處理劑量?！滤缆适亲詈玫恼T變劑相對(duì)劑量的表示方法。最適劑量的選擇：產(chǎn)量性狀的育種中多傾向于低劑量（致死率在70-80%）3.誘變處理：27選擇誘變劑的種類：在選用理化因子作誘變劑時(shí)，在同樣效果下，應(yīng)選用最方便的因素；而在同樣方便的情況下，則應(yīng)選擇最高效的因素。在物理誘變劑中，尤以紫外線為最方便，而在化學(xué)誘變劑中，一般可選用誘變效果最為顯著的“超誘變劑”，如NTG。簡(jiǎn)便有效的誘變方法：紫外線的照射最為方便?；瘜W(xué)誘變劑的種類、濃度和處理方法尤其是中止反映的方法很多，實(shí)際工作時(shí)可參看有關(guān)書籍。一種較有效的簡(jiǎn)易處理方法的大致操作步驟是：先在平板上涂上出發(fā)菌株細(xì)胞，然后在平板上均勻地放上幾顆很小的誘變劑顆粒（也可放吸有誘變劑溶液的濾紙片），經(jīng)培養(yǎng)后，在制菌圈的邊緣挑取若干突變菌落，分別制成懸浮液，然后將其涂在一般平板表面使長(zhǎng)出許多單菌落，最后可用影印培養(yǎng)法或逐個(gè)檢出法選出突變種。選擇誘變劑的種類：在選用理化因子作誘變劑時(shí)，在同樣效果下，應(yīng)284.菌種篩選4.1篩選方案：實(shí)際工作中，為了提高篩選效率，往往將篩選工作分為初篩和復(fù)篩兩步進(jìn)行。初篩的目的：刪去明確不符合要求的大部分菌株，把生產(chǎn)性狀類似的菌株盡量保留下來(lái)，使優(yōu)良性狀的菌株不至于漏網(wǎng)；——因此，初篩工作以量為主，測(cè)定的精確性還在其次；初篩手段應(yīng)盡可能快速、簡(jiǎn)單。復(fù)篩的目的：確認(rèn)符合要求的菌株；——復(fù)篩以質(zhì)為主，應(yīng)精確測(cè)定每個(gè)菌株的生產(chǎn)指標(biāo)。篩選是最為艱難的也是最為重要的步驟.4.菌種篩選4.1篩選方案：篩選是最為艱難的也是最為重要29第五節(jié)菌種保藏性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要求，否則生產(chǎn)或科研都無(wú)法正常進(jìn)行。影響微生物菌種穩(wěn)定性的因素：a）變異；使原有的優(yōu)良性狀發(fā)生負(fù)變，即菌種的衰退（degeneration）b）污染；c）死亡；第五節(jié)菌種保藏性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要30一、菌種的衰退與復(fù)壯1）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個(gè)體再找出來(lái)，重新獲得具有原有典型性狀的菌種。2）有意識(shí)地利用微生物會(huì)發(fā)生自發(fā)突變的特性，在日常的菌種維護(hù)工作中不斷篩選“正變”個(gè)體。大量群體中的自發(fā)突變菌種的復(fù)壯：a）純種分離；b）通過(guò)寄主體進(jìn)行復(fù)壯；菌種衰退的特點(diǎn)：一、菌種的衰退與復(fù)壯1）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個(gè)體再找出來(lái)31菌種的復(fù)壯措施純種分離

菌落純的分離方法（平板表面涂布法，平板劃線分離法，瓊脂培養(yǎng)基澆注法）

細(xì)胞純的分離方法（分離小室進(jìn)行單細(xì)胞分離，顯微操縱器進(jìn)行單細(xì)胞分離，菌絲尖端切割法進(jìn)行單細(xì)胞分離）通過(guò)宿主體內(nèi)生長(zhǎng)進(jìn)行復(fù)壯（如Bacillusthuringiensis的復(fù)壯）淘汰已衰退的個(gè)體（采用比較激烈的理化條件進(jìn)行處理，以殺死生命力較差的已衰退個(gè)體）菌種的復(fù)壯措施純種分離32二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；3）經(jīng)常進(jìn)行純種分離，并對(duì)相應(yīng)的性狀指標(biāo)進(jìn)行檢查；4）采用有效的菌種保藏方法；二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；33三、菌種保藏在一定時(shí)間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂基本要求：基本方法：生活態(tài)休眠態(tài)培養(yǎng)基傳代培養(yǎng)寄主傳代培養(yǎng)冷凍干燥斜面、平板液氮、低溫冰箱沙土管、冷凍真空干燥三、菌種保藏在一定時(shí)間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂基本要求：基本34幾種常用菌種保藏方法的比較方法名稱主要措施適宜菌種保藏期評(píng)價(jià)冰箱保藏法（斜面）冰箱保藏法（半固體）石蠟油封藏法*沙土保藏法冷凍干燥法低溫低溫低溫、缺氧干燥、無(wú)營(yíng)養(yǎng)干燥、無(wú)氧、低溫、有保護(hù)劑各大類細(xì)菌、酵母菌各大類**產(chǎn)孢子微生物各大類3~6月6~12月1~2年1~10年5~15年以上簡(jiǎn)便簡(jiǎn)便簡(jiǎn)便簡(jiǎn)便有效簡(jiǎn)便、有效幾種常用菌種保藏方法的比較方法名稱主要措施適宜菌種保藏期評(píng)價(jià)35三、菌種保藏由于微生物的多樣性，不同的微生物往往對(duì)不同的保藏方法有不同的適應(yīng)性，迄今為止尚沒有一種方法能被證明對(duì)所有的微生物均適宜。因此，在具體選擇保藏方法時(shí)必須對(duì)被保藏菌株的特性、保藏物的使用特點(diǎn)及現(xiàn)有條件等進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于一些比較重要的微生物菌株，則要盡可能多的采用各種不同的手段進(jìn)行保藏，以免因某種方法的失敗而導(dǎo)致菌種的喪失。三、菌種保藏由于微生物的多樣性，不同的微生物往往對(duì)不同的保藏36第8章微生物遺傳第8章微生物遺傳37基因的水平轉(zhuǎn)移：個(gè)體A個(gè)體B遺傳物質(zhì)通過(guò)基因的重組可使后者（個(gè)體B）及其后代的性狀發(fā)生改變。細(xì)菌所特有的基因重組形式，有別于一般有性過(guò)程中的親本和其后代之間遺傳信息的垂直傳遞形式。

基因的水平轉(zhuǎn)移：個(gè)體A個(gè)體B遺傳物質(zhì)通過(guò)基因的重組可使后者（38細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組本節(jié)重點(diǎn)：三種基因水平轉(zhuǎn)移方式及其應(yīng)用

水平基因轉(zhuǎn)移（Horizontalgenetransfer,HGT），不僅發(fā)生在不同的微生物細(xì)胞之間，而且也發(fā)生在微生物與高等動(dòng)植物之間。

生物間基因的轉(zhuǎn)移和交換是普遍存在的，是生物進(jìn)化的重要?jiǎng)恿χ弧?/p>

細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組本節(jié)重點(diǎn)：三種基因水平轉(zhuǎn)移方式及其應(yīng)39第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合（Conjugation）轉(zhuǎn)導(dǎo)（Transduction）轉(zhuǎn)化（Transformation）√第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接40接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F因子介導(dǎo)）轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)：由噬菌體介導(dǎo)自然遺傳轉(zhuǎn)化(naturalgenetictransformation)：游離DNA分子+感受態(tài)細(xì)胞接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F41一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過(guò)細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過(guò)程1.實(shí)驗(yàn)證據(jù)1946年，JoshuaLederberg和EdwardL.Taturm細(xì)菌的多重營(yíng)養(yǎng)缺陷型雜交實(shí)驗(yàn)一、細(xì)菌的接合作用(conjugation)通過(guò)細(xì)胞與細(xì)胞的42中間平板上長(zhǎng)出的原養(yǎng)型菌落是兩菌株之間發(fā)生了遺傳交換和重組所致！中間平板上長(zhǎng)出的原養(yǎng)型菌落43證實(shí)接合過(guò)程需要細(xì)胞間的直接接觸的“U”型管實(shí)驗(yàn)（BernardDavis，1950）證實(shí)接合過(guò)程需要細(xì)胞間的直接接觸的44接合：供體與受體細(xì)胞直接接觸，借性菌毛傳遞DNA，在受體細(xì)胞中發(fā)生交換、整合，使之獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。通過(guò)接合而獲得新性狀的受體細(xì)胞就稱接合子。接合：452.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子的質(zhì)粒介導(dǎo)F因子的分子量通常為5×107，上面有編碼細(xì)菌產(chǎn)生性菌毛（sexpili）及控制接合過(guò)程進(jìn)行的20多個(gè)基因。含有F因子的細(xì)胞：“雄性”菌株（F+），其細(xì)胞表面有性菌毛

不含F(xiàn)因子的細(xì)胞：“雌性”菌株（F-），細(xì)胞表面沒有性菌毛2.機(jī)制(大腸桿菌的接合機(jī)制)接合作用是由一種被稱為F因子46第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接合轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)化√第3節(jié)細(xì)菌基因的水平轉(zhuǎn)移和重組細(xì)菌的三種水平基因轉(zhuǎn)移形式接47二、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的細(xì)菌細(xì)胞間進(jìn)行遺傳交換的一種方式：一個(gè)細(xì)胞的DNA通過(guò)病毒載體的感染轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞中能將一個(gè)細(xì)菌宿主的部分染色體或質(zhì)粒DNA帶到另一個(gè)細(xì)菌的噬菌體稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)的二種類型：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)二、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）由噬菌體介導(dǎo)的細(xì)菌48AB[-][-]Try+his+Try-his+Try+his-定義：以溫和噬菌體為媒介，將供體細(xì)胞的DNA片段攜帶到受體細(xì)胞中，通過(guò)交換與整合，從而使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。獲得新遺傳性狀的受體細(xì)胞，稱轉(zhuǎn)導(dǎo)子。AB[-][-]Try+his+Try-his+Try+hi491、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）噬菌體可以轉(zhuǎn)導(dǎo)給體染色體的任何部分到受體細(xì)胞中的轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程(1)意外的發(fā)現(xiàn)1951年，JoshuaLederberg和NortonZinder為了證實(shí)大腸桿菌以外的其它菌種是否也存在接合作用，用二株具不同的多重營(yíng)養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)：用“U”型管進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在給體和受體細(xì)胞不接觸的情況下，同樣出現(xiàn)原養(yǎng)型細(xì)菌！1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransducti50三、細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetictransformation）定義：同源或異源的游離DNA分子(質(zhì)粒和染色體DNA)被自然或人工感受態(tài)細(xì)胞攝取，并得到表達(dá)的水平方向的基因轉(zhuǎn)移過(guò)程自然遺傳轉(zhuǎn)化（naturalgenetictransformation）人工轉(zhuǎn)化（artificialtransformation）感受態(tài)細(xì)胞：具有攝取外源DNA能力的細(xì)胞（competentcell）三、細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetictransformati51

R型活菌+S型死菌→→S型活菌定義：受體菌自然或在人工技術(shù)作用下直接攝取來(lái)自供體菌的游離DNA片段，并把它整合到自己的基因組中，而獲得部分新的遺傳性狀的基因轉(zhuǎn)移過(guò)程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化后的的受體菌稱為轉(zhuǎn)化子（transformant）。有關(guān)名詞：受體菌：recipient/receptor，轉(zhuǎn)化基因的接受者供體菌：donor，轉(zhuǎn)化基因的提供者轉(zhuǎn)化因子：來(lái)自供體菌的DNA片段轉(zhuǎn)化子：transformant，將轉(zhuǎn)化基因重組進(jìn)入自身染色體組的重組子轉(zhuǎn)化（transformation）1、轉(zhuǎn)化及其發(fā)現(xiàn)：R型活菌+52①受體細(xì)胞要處于感受態(tài).感受態(tài)：competence，受體細(xì)胞能從環(huán)境吸取外源DNA片段并實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)②供體DNA片段（轉(zhuǎn)化因子）大小適宜，分子量一般為1×107

D

左右③菌株間的親緣關(guān)系密切2、轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件：

3、轉(zhuǎn)化的類型：根據(jù)感受態(tài)建立的方式，可以分為：①自然遺傳轉(zhuǎn)化naturalgenetictransformation②人工轉(zhuǎn)化artificialtransformation①受體細(xì)胞要處于感受態(tài).2、轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件：53

感受態(tài)：出現(xiàn)時(shí)間：只在細(xì)菌生長(zhǎng)的某一時(shí)期出現(xiàn)；不同菌種的感受態(tài)出現(xiàn)在不同生長(zhǎng)時(shí)期Streptococcuspneumoniae的感受態(tài)出現(xiàn)在生長(zhǎng)曲線中的指數(shù)期的中期；Bacillus的一些種則往往出現(xiàn)在指數(shù)期末及穩(wěn)定期的初期。感受態(tài)由細(xì)胞的遺傳性決定，但同時(shí)也受環(huán)境因子的影響：cAMP、Ca2+等最明顯。如用CaCl2處理E.coli可以誘發(fā)其產(chǎn)生感受態(tài)。感受態(tài)細(xì)胞的比例：當(dāng)處于感受態(tài)高峰時(shí)，群體中呈感受態(tài)的細(xì)胞因菌種而不同.Bacillussubtilis不超過(guò)10~15%Streptococcuspneumonia和Haemophilusinfluenzae（流感嗜血桿菌）達(dá)到100%轉(zhuǎn)化DNA的最低濃度：在群體中含有15%感受態(tài)細(xì)胞時(shí)，0.1gDNA/ml細(xì)胞懸液即可有效發(fā)生轉(zhuǎn)化感受態(tài)：出現(xiàn)時(shí)間：只在細(xì)菌生長(zhǎng)的某一時(shí)期出現(xiàn)；不同菌種的感541、自然遺傳轉(zhuǎn)化（簡(jiǎn)稱自然轉(zhuǎn)化）1928年，Griffith發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae）

的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象目前已知有二十多個(gè)種的細(xì)菌具有自然轉(zhuǎn)化的能力進(jìn)行自然轉(zhuǎn)化，需要二方面必要的條件：建立了感受態(tài)的受體細(xì)胞外源游離DNA分子1、自然遺傳轉(zhuǎn)化（簡(jiǎn)稱自然轉(zhuǎn)化）1928年，Griffith552、人工轉(zhuǎn)化用CaCl2處理細(xì)胞，電穿孔等是常用的人工轉(zhuǎn)化手段。在自然轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展和建立的一項(xiàng)細(xì)菌基因重組手段，是基因工程的奠基石和基礎(chǔ)技術(shù)。不是由細(xì)菌自身的基因所控制；用多種不同的技術(shù)處理受體細(xì)胞，使其人為地處于一種可以攝取外源DNA的“人工感受態(tài)”。質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化效率高；2、人工轉(zhuǎn)化用CaCl2處理細(xì)胞，電穿孔等是常用的人工轉(zhuǎn)化手56接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F因子介導(dǎo)）轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)：由噬菌體介導(dǎo)自然遺傳轉(zhuǎn)化(naturalgenetictransformation)：游離DNA分子+感受態(tài)細(xì)胞接合(conjugation)：細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸（由F57誘變育種：是用物理或化學(xué)的誘變劑使誘變對(duì)象內(nèi)的遺傳物質(zhì)（DNA）的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，引起性狀變異并通過(guò)篩選獲得符合要求的變異菌株的一種育種方法。誘變育種具有極其重要的實(shí)踐意義。當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)和其他微生物生產(chǎn)部門所使用的高產(chǎn)菌株，幾乎毫無(wú)例外地都是通過(guò)誘變育種而明顯提高其生產(chǎn)性能的。第四節(jié)誘變育種誘變育種：是用物理或化學(xué)的誘變劑使誘變對(duì)象內(nèi)的遺傳物質(zhì)（DN58可見，設(shè)計(jì)和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突變株為例，誘變育種的基本環(huán)節(jié)概括如下：可見，設(shè)計(jì)和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突59

誘變育種的步驟：原始菌種純化斜面/肉湯培養(yǎng)單孢子/單細(xì)胞懸液誘變劑處理平板分離移至斜面小試中試初篩復(fù)篩計(jì)算存活率觀察形態(tài)變異，挑單菌落良種保藏原菌種特性鑒定誘變育種的步驟：原始菌種純化斜面/肉湯培養(yǎng)單孢子/單細(xì)胞懸60誘變育種的基本過(guò)程：選擇選擇合適的出發(fā)菌株↓制備待處理的菌懸液↓誘變處理↓篩選↓保藏和擴(kuò)大試驗(yàn)誘變育種的基本過(guò)程：選擇選擇合適的出發(fā)菌株611.出發(fā)菌株的選擇：

出發(fā)菌株———用來(lái)育種處理的起始菌株

◆出發(fā)菌株應(yīng)具備：

①對(duì)誘變劑的敏感性高；

②具有特定生產(chǎn)性狀的能力或潛力；

◆出發(fā)菌株的來(lái)源；

①自然界直接分離到的野生型菌株：

②歷經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的菌株：

③已經(jīng)歷多次育種處理的菌株：1.出發(fā)菌株的選擇：

出發(fā)菌株———用來(lái)育種處理的起始菌株623.誘變處理：誘變劑的作用：①提高突變的頻率②擴(kuò)大產(chǎn)量變異的幅度③使產(chǎn)量變異朝著正突變或負(fù)突變移動(dòng)劑量的表示法：不同種類和不同生長(zhǎng)階段的微生物對(duì)誘變劑的敏感程度不同，所以在誘變處理前，一般應(yīng)預(yù)先作誘變劑用量對(duì)菌體死亡數(shù)量的致死曲線，選擇合適的處理劑量?！滤缆适亲詈玫恼T變劑相對(duì)劑量的表示方法。最適劑量的選擇：產(chǎn)量性狀的育種中多傾向于低劑量（致死率在70-80%）3.誘變處理：63選擇誘變劑的種類：在選用理化因子作誘變劑時(shí)，在同樣效果下，應(yīng)選用最方便的因素；而在同樣方便的情況下，則應(yīng)選擇最高效的因素。在物理誘變劑中，尤以紫外線為最方便，而在化學(xué)誘變劑中，一般可選用誘變效果最為顯著的“超誘變劑”，如NTG。簡(jiǎn)便有效的誘變方法：紫外線的照射最為方便?；瘜W(xué)誘變劑的種類、濃度和處理方法尤其是中止反映的方法很多，實(shí)際工作時(shí)可參看有關(guān)書籍。一種較有效的簡(jiǎn)易處理方法的大致操作步驟是：先在平板上涂上出發(fā)菌株細(xì)胞，然后在平板上均勻地放上幾顆很小的誘變劑顆粒（也可放吸有誘變劑溶液的濾紙片），經(jīng)培養(yǎng)后，在制菌圈的邊緣挑取若干突變菌落，分別制成懸浮液，然后將其涂在一般平板表面使長(zhǎng)出許多單菌落，最后可用影印培養(yǎng)法或逐個(gè)檢出法選出突變種。選擇誘變劑的種類：在選用理化因子作誘變劑時(shí)，在同樣效果下，應(yīng)644.菌種篩選4.1篩選方案：實(shí)際工作中，為了提高篩選效率，往往將篩選工作分為初篩和復(fù)篩兩步進(jìn)行。初篩的目的：刪去明確不符合要求的大部分菌株，把生產(chǎn)性狀類似的菌株盡量保留下來(lái)，使優(yōu)良性狀的菌株不至于漏網(wǎng)；——因此，初篩工作以量為主，測(cè)定的精確性還在其次；初篩手段應(yīng)盡可能快速、簡(jiǎn)單。復(fù)篩的目的：確認(rèn)符合要求的菌株；——