《微生物的遺傳變異與菌種選育》課件

微生物的遺傳變異與菌種選育了解微生物遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。掌握基因突變的實(shí)質(zhì)、類型、特點(diǎn)和機(jī)制。了解不同類型微生物的基因重組。學(xué)會(huì)依據(jù)微生物的遺傳特性設(shè)計(jì)工業(yè)微生物菌種的篩選程序，并能合理保藏所得菌種。目的要求主要內(nèi)容1、微生物遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)2、微生物的基因突變3、微生物的基因重組4、微生物的菌種選育5、微生物菌種保藏及復(fù)壯遺傳（heredity

）:上一代生物將自身的一整套遺傳基因穩(wěn)定地傳遞給下一代的特性。變異（variation）：

生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下，發(fā)生遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，而且這種改變穩(wěn)定，具有可遺傳性。幾個(gè)概念1.遺傳與變異遺傳保證了微生物種的相對穩(wěn)定性、種的存在和延續(xù)，而變異則推動(dòng)了種的進(jìn)化和發(fā)展。2.遺傳型和表型遺傳型（genotype）表型(phenotype)某一生物體個(gè)體所含有的全部遺傳因子，即基因的總和

，又稱為基因型。某一生物體所具有的一切外表特征及內(nèi)在特性的總和。

遺傳型表型環(huán)境條件＋代謝、發(fā)育飾變（modification）

表型的差異只與環(huán)境有關(guān)。不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型改變。

谷氨酸發(fā)酵的溫度敏感菌株在30℃時(shí)菌體生長而不產(chǎn)生氨基酸，但是當(dāng)溫度提高到37℃時(shí)，菌體大量合成谷氨酸。3.飾變特點(diǎn)：暫時(shí)性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個(gè)體的行為。比表面積大；個(gè)體易變異；便于建立純系；作為遺傳研究材料4、微生物是遺傳學(xué)研究中的明星5.1微生物遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)存在部位和方式肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（講）--遺傳物質(zhì)是DNA噬菌體的感染實(shí)驗(yàn)--DNA是遺傳物質(zhì)，且其中含有合成蛋白質(zhì)的遺傳信息

病毒重建實(shí)驗(yàn)—遺傳物質(zhì)是RNA1928年F.Griffith，1944年Avery，肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)活的S菌抽心血分離證明：DNA是轉(zhuǎn)化所必需的轉(zhuǎn)化因子2）細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)熱死S菌不生長3）S菌的無細(xì)胞抽提液實(shí)驗(yàn)活R菌+S菌的無細(xì)胞抽提液長出大量R菌和少量S菌Avery抽提細(xì)胞DNA、RNA、蛋白質(zhì)、莢膜多糖活R菌加S菌的DNA加S菌的DNA+DNA酶以外的酶加S菌的DNA+DNA酶分別加S菌的RNA、蛋白質(zhì)、莢膜多糖長出S菌只長出R菌肺炎雙球菌活R菌熱死S菌+活R菌長出R菌長出大量R菌+極少S菌培養(yǎng)培養(yǎng)1952年Hershey，Chase，噬菌體感染實(shí)驗(yàn)T2噬菌體感染試驗(yàn)示意圖植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來自TMV還是HRV,可用血清學(xué)反應(yīng)鑒定證明核酸（RNA）是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)血清學(xué)反應(yīng)說明病毒蛋白質(zhì)的特性由核酸而定H.Fraenkel-Conrat(1956年)病斑的特性和病毒核酸一致二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)存在的部位和方式（一）七個(gè)水平細(xì)胞水平（單核，多核）細(xì)胞核水平（真核，擬核，質(zhì)粒）染色體水平核酸水平（DNA，部分病毒為RNA；雙鏈，少數(shù)病毒為單鏈）基因水平（遺傳功能單位）密碼子水平（遺傳信息單位）核苷酸水平（最低突變單位和交換單位）（一套，兩套）基因（gene）是什么?

是實(shí)體，其物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA

（或RNA）；

是一個(gè)含有特定遺傳信息的DNA分子區(qū)段；

是遺傳信息傳遞和性狀分化發(fā)育的依據(jù)；

基因是可分的，根據(jù)功能不同，分為：編碼蛋白質(zhì)的基因結(jié)構(gòu)基因（結(jié)構(gòu)蛋白，酶）調(diào)節(jié)基因（阻遏蛋白或激活蛋白）無翻譯產(chǎn)物的基因tRNA基因（簡稱tDNA）

rRNA基因（簡稱rDNA）不轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段啟動(dòng)子（promotor）操縱基因（operator）

基因是一個(gè)含有特定遺傳信息的核苷酸序列，它是遺傳的功能單位。微生物的質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子質(zhì)粒（plasmid）：

一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細(xì)胞中。轉(zhuǎn)座因子（transposableelement）：

位于染色體或質(zhì)粒上的一段能改變自身位置的DNA序列，廣泛分布于原核和真核細(xì)胞中。質(zhì)粒分子的大小范圍從1kb左右到1000kb；質(zhì)粒性質(zhì)：自主復(fù)制；轉(zhuǎn)移性；質(zhì)粒的不親和性；質(zhì)粒可消除性；包括插入序列IS、轉(zhuǎn)座子Tn和某些特殊病毒Mu。效應(yīng)：插入突變、染色體畸變、基因移動(dòng)和重排。質(zhì)粒的主要類型根據(jù)質(zhì)粒所編碼的功能和賦予宿主的表型效應(yīng)分類:致育因子（Fertilityfactor，F(xiàn)因子）抗性質(zhì)粒（Resistancefactor，R因子）產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）毒性質(zhì)粒（virulenceplasmid）代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）隱秘質(zhì)粒（crypticplasmid）2μm質(zhì)粒根據(jù)拷貝數(shù)或復(fù)制特點(diǎn)，質(zhì)?？煞譃椋焊呖截悢?shù)(highcopynumber)質(zhì)粒（每個(gè)細(xì)胞中可以有10~100個(gè)拷貝,

其復(fù)制和染色體的復(fù)制不同步）如ColE1、ColE2等

———————松弛型質(zhì)粒(relaxedplasmid)低拷貝數(shù)(lowcopynumber)質(zhì)粒（每個(gè)細(xì)胞中只有1~2個(gè)拷貝,

其復(fù)制行為與染色體的復(fù)制同步）如F因子，R100———————嚴(yán)謹(jǐn)型質(zhì)粒(stringentplasmid)窄宿主范圍質(zhì)粒(narrowhostrangeplasmid)（只能在一種特定的宿主細(xì)胞中復(fù)制）廣宿主范圍質(zhì)粒(broadhostrangeplasmid)（可以在許多種細(xì)菌中復(fù)制）5.2微生物的基因突變1、突變的類型2、突變的特點(diǎn)3、突變的機(jī)制野生型:

------從自然界分離到的菌株一般稱野生型菌株（wildtypestrain），簡稱野生型。突變株:-----野生型經(jīng)突變后形成的帶有新性狀的菌株，稱為突變株（mutant）。

染色體畸變：是指染色體較大范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)的變化，如缺失、重復(fù)、倒位、易位等以及染色體數(shù)目的變化。1、突變的類型突變：指遺傳物質(zhì)突然發(fā)生穩(wěn)定的可遺傳的變化，影響生物正常遺傳的表型和性能的現(xiàn)象。1）突變涉及的范圍，可分為:基因(點(diǎn))突變：是指一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變，涉及一對或少數(shù)幾對堿基的置換、缺失或插入堿基置換：各種類型的轉(zhuǎn)換和顛換移碼突變：堿基對的增減則造成增減變異點(diǎn)以后全部密碼及其編碼的氨基酸改變。？？1.★營養(yǎng)缺陷突變型：2.抗性突變型：★抗藥、紫外線、噬菌體；3.★條件致死突變型：4.形態(tài)突變型：5.抗原突變型：6.產(chǎn)量突變型：2）突變的表型可分為：（1）營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）

一種缺乏合成其生存所必須的營養(yǎng)物（包括氨基酸、維生素、堿基等）的突變型。營養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學(xué)研究中重要的選擇標(biāo)記和育種的重要手段表型判斷的標(biāo)準(zhǔn)：在基本培養(yǎng)基上能否生長特點(diǎn)：在選擇培養(yǎng)基（一般為基本培養(yǎng)基）上不生長負(fù)選擇標(biāo)記突變株不能通過選擇平板直接獲得營養(yǎng)缺陷型的表示方法：基因型：所需營養(yǎng)物的前三個(gè)英文小寫斜體字母表示：hisC（組氨酸缺陷型，其中的大寫字母C同一表型中不同基因的突變）表型：同上，但第一個(gè)字母大寫，且不用斜體：HisC在具體使用時(shí)多用hisC-和hisC+，分別表示缺陷型和野生型。（2）抗藥性突變型（resistantmutant）使菌株對某種或某幾種藥物（如抗生素），產(chǎn)生抗性。特點(diǎn)：正選擇標(biāo)記（突變株可直接從抗性平板上獲得-----在加有相應(yīng)抗生素的平板上，只有抗性突變能生長。）表示方法：所抗藥物的前三個(gè)小寫斜體英文字母加上“r”表示strr和strs分別表示對鏈霉素的抗性和敏感性（3）條件致死突變型（conditionallethalmutant）

在某一條件下具有致死效應(yīng)，而在另一條件下能正常生長、繁殖的突變型。常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用ts（temperaturesensitive）表示，這類突變在高溫下（如42℃）是致死的，但可以在低溫（如25-30℃）下得到這種突變。特點(diǎn)：負(fù)選擇標(biāo)記這類突變型常被用來分離生長繁殖必需的突變基因（4）形態(tài)突變型（morphologicalmutant）造成形態(tài)改變的突變型特點(diǎn)：非選擇性突變突變株和野生型菌株均可生長，但可從形態(tài)特征上進(jìn)行區(qū)分。舉例：產(chǎn)蛋白酶缺陷突變株的篩選菌落顏色變化β半乳糖苷酶基因的插入失活，使重組子菌落為白色而與蘭色的非重組子分開。形成芽孢缺陷菌株（5）抗原突變型

由于突變引起的細(xì)胞抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生變異的類型。細(xì)胞壁缺陷變異莢膜、鞭毛成分變異（6）產(chǎn)量突變型

通過基因突變而產(chǎn)生的在代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上明顯有別于原始菌株的突變。正突變（plusmutant）負(fù)突變（minusmutant）3）突變的條件和原因自發(fā)突變：在自然條件下微生物發(fā)生的基因突變。突變率為10-8個(gè)左右。誘發(fā)突變：人工理化因素處理微生物引起的突變。物理誘變：化學(xué)誘變：復(fù)合誘變：定向培育和馴化：1）自發(fā)性2）非對應(yīng)性3）稀有性4）獨(dú)立性5）可誘變性6）穩(wěn)定性7）可逆性2、基因突變的特點(diǎn)突變性狀與突變原因不對應(yīng)(如何證明)突變基因的性狀是穩(wěn)定的誘變劑可提高突變率，10-106倍不同基因的突變互不影響自發(fā)突變幾率低，10-6--10-9回復(fù)突變證明突變的性狀與引起突變的原因間無直接對應(yīng)關(guān)系！三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)變量實(shí)驗(yàn)（講）、涂布實(shí)驗(yàn)、影印實(shí)驗(yàn)基因突變自發(fā)性和非對應(yīng)性的證明馴養(yǎng)論？？變量實(shí)驗(yàn)（fluctuationanalysis）SalvadorLuriaandMaxDelbruck（1943）TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1969對噬菌體T1敏感的E.coli對數(shù)期培養(yǎng)物，稀釋至103/mL,分裝兩試管，各10mL與甲管分裝的各小管同時(shí)保溫24~36h甲管乙管Newcombe的涂布實(shí)驗(yàn)（1949）在涂布過的一組中，共長出抗性菌落353個(gè)，比未經(jīng)涂布過的（28個(gè)菌落）高得多約繁殖了12.3代選用對T1噬菌體敏感的E.coli，以相等數(shù)目涂布于12個(gè)平板上影印實(shí)驗(yàn)（replicaplating）JoshuaLederbergandEstherLederberg（1952）通過使菌不接觸抗性環(huán)境而檢查其抗性菌落的方法J.LederbergisawardedtheNoblePrizeinMedicineandPhysiologyin19583、基因突變的機(jī)制3.1自發(fā)突變的機(jī)制3.2誘發(fā)突變的機(jī)制突變真的與選擇壓力無關(guān)嗎？？3.1自發(fā)突變的機(jī)制1）多因素低劑量的誘變效應(yīng)：2）微生物自身代謝產(chǎn)物的誘變效應(yīng)：咖啡堿、硫氰化合物、二硫化二丙烯、重氮絲氨酸；H2O23）互變異構(gòu)效應(yīng)：正-反的互變：堿基-脫氧核糖鍵旋轉(zhuǎn)造成。4）環(huán)狀突變效應(yīng)：向外環(huán)出恢復(fù)正常錯(cuò)配3.2誘發(fā)突變的機(jī)制堿基對的置換移碼突變?nèi)旧w畸變直接間接該類誘變劑與堿基起化學(xué)反應(yīng)，改變堿基的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致錯(cuò)配。亞硝酸：G-CA-T轉(zhuǎn)換互變各種烷化劑：G-CA-T互變羥胺：只引起G-CA-T轉(zhuǎn)換（專一性與C起反應(yīng)）1）堿基置換——1）直接講1次2次烷化劑甲基磺酸乙酯（EMS）甲基磺酸甲酯（MMS）硫酸二乙酯（DES）

N-甲基-N’-硝基-N-亞硝基胍

(NTG)氮芥、硫芥環(huán)氧乙烷亞硝基胍：誘變作用強(qiáng)，稱為超強(qiáng)誘變劑（突變率1%）；能誘發(fā)鄰近位置的基因同時(shí)發(fā)生突變，即所謂并發(fā)突變。很多烷化劑除了能誘發(fā)點(diǎn)突變外，還能誘發(fā)染色體畸變。由于染色體畸變常為輻射所誘發(fā)，所以這些物質(zhì)又稱為擬輻射物質(zhì)。

烷化劑作用的主要機(jī)理是引起堿基上某些能形成氫鍵的基團(tuán)發(fā)生烷基化。烷化位點(diǎn)主要在鳥嘌呤的N‐7位和腺嘌呤的N‐3位上，烷化后的堿基也像堿基結(jié)構(gòu)類似物一樣能引起堿基配對的錯(cuò)誤。烷化劑的另一作用是使嘌呤整個(gè)地從DNA鏈上脫下來，產(chǎn)生一個(gè)缺口，在與缺口相對應(yīng)的位點(diǎn)上就能配上任何一個(gè)堿基，從而引起轉(zhuǎn)換或顛換。1）堿基置換——2）間接它們在DNA復(fù)制中能摻入DNA分子中，由于其產(chǎn)生異構(gòu)體的頻率高，因此發(fā)生的錯(cuò)誤配對可引起堿基的置換。

一類與正常堿基結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，稱為堿基類似物。如：5-BU,8-NG,2-AP等。A-TA-TA-BUA-TG-BUG-CA-BU加入5-BU扁平的三個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)類似于堿基對的化合物，能插入DNA堿基對間，使堿基增加或缺失而造成。吖啶、吖啶黃、吖啶橙，5-氨基吖啶、溴化乙錠。2）移碼突變紫外線（UV）

、x射線、γ射線等、亞硝酸及烷化劑3）染色體畸變常用的非電離輻射誘變因子。作用機(jī)制：

DNA鏈的斷裂、

DNA雙鏈的交聯(lián)、嘧啶的水合作用相鄰堿基形成嘧啶二聚體（TT,TC,CC）等。

其中最主要的效應(yīng)是TT的形成(鏈間、鏈內(nèi))。

影響解鏈——復(fù)制與轉(zhuǎn)錄——死亡影響氫鍵—扭曲變形—堿基配對—突變或死亡DNA紫外損傷的修復(fù)系統(tǒng)（研究較詳細(xì)）光復(fù)活作用（講）切除修復(fù)作用重組修復(fù)作用緊急呼救（SOS）修復(fù)系統(tǒng)光復(fù)活作用光解酶“T-T”

結(jié)合酶-DNA專一識(shí)別黑暗光解光照“T-T”

拆開，酶再釋放提高誘變率方法：用紫外線照射菌液后，要在紅燈下操作處理，再于暗室中或用黑布包起來培養(yǎng)。原理可見光可大大降低經(jīng)紫外線照射后微生物死亡率的現(xiàn)象。一種普遍的修復(fù)系統(tǒng)。能移去TT和修復(fù)大多數(shù)引起的DNA扭曲損傷。該修復(fù)系統(tǒng)不需要可見光，通過酶切作用移去損傷的堿基（包括損傷位點(diǎn)附近的一些堿基），隨后合成一段正常DNA鏈。

內(nèi)切核酸酶

4種酶參與外切核酸酶

DNA聚合酶

DNA連接酶切除修復(fù)（excisionrepair，又稱暗修復(fù)）重組修復(fù)一種越過損傷而進(jìn)行的修復(fù)。這種修復(fù)不將損傷的堿基除去，而是通過復(fù)制后，經(jīng)染色體交換，使子鏈上的空隙部位不再面對著嘧啶二聚體，而是面對著正常的單鏈，在這種情況下，DNA聚合酶和連接酶便能起作用，把空隙部分進(jìn)行修復(fù)。留在親鏈上的二聚體仍要依靠再一次的切除修復(fù)加以除去，或經(jīng)細(xì)胞分裂而稀釋掉。這是細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種應(yīng)急反應(yīng).細(xì)胞中有許多基因和操縱子受RecA蛋白協(xié)同調(diào)控和LexA阻遏蛋白的抑制。

SOS修復(fù)系統(tǒng)是由RecA蛋白誘導(dǎo)的，由于存在較多DNA損傷時(shí)，RecA蛋白構(gòu)型改變顯示出激活態(tài)。激活態(tài)的RecA蛋白切開LexA阻遏蛋白，從而解脫受抑制的的recA和其他修復(fù)基因,對形成的“T-T”進(jìn)行切除修復(fù)。SOS修復(fù)系統(tǒng)

誘變劑與致癌物質(zhì)——Ames試驗(yàn)a）利用各種誘變劑獲得各類遺傳突變；c）危害人類自身的健康b）對有害微生物進(jìn)行控制；許多種化學(xué)物質(zhì)，能以各種機(jī)制導(dǎo)致DNA的突變補(bǔ)充美國加利福尼亞大學(xué)的BruceAmes教授于1966年發(fā)明，稱為Ames試驗(yàn)生物化學(xué)統(tǒng)一性法則：

人和細(xì)菌在DNA的結(jié)構(gòu)及特性方面是一致的，能使微生物發(fā)生突變的誘變劑必然也會(huì)作用于人的DNA，使其發(fā)生突變，最后造成癌變或其他不良的后果。超過95%的致癌物質(zhì)對微生物有誘變作用。90%以上的非致癌物質(zhì)對微生物沒有誘變作用。鼠傷寒沙門氏菌營養(yǎng)缺陷型菌株在基本培養(yǎng)基平板上不能生長；如果該菌株接觸化學(xué)試劑后再接種到基本培養(yǎng)基平板上能生長；則表明在基本培養(yǎng)基上得到了該菌株的突變株，進(jìn)而推斷所接觸的化學(xué)試劑具有誘變作用，因而表明其為“三致”試劑。Ames試驗(yàn)原理：Ames試驗(yàn)丙烯酰胺黃曲霉素氨基芴對照回復(fù)突變自發(fā)回復(fù)突變可疑“三致”樣品鼠肝勻漿（含加氧酶）保溫吸入濾紙片回復(fù)突變陽性陰性

由于生物體內(nèi)、體外可能存在的差異，可在體外加入哺乳動(dòng)物（如大鼠）微粒體酶系統(tǒng)，使待測物活化，使Ames試驗(yàn)的準(zhǔn)確率達(dá)80-90%。證明Ames試驗(yàn)重要性的應(yīng)用實(shí)例（自己閱讀）：

國外曾開發(fā)了一種降低婦女妊娠反應(yīng)的藥物“反應(yīng)停”，由于其藥效顯著，在60-70年代十分流行.

但隨后人們就發(fā)現(xiàn)畸形兒的出生率明顯增高，而且生產(chǎn)畸形兒的婦女大多曾服用“反應(yīng)?！?，后來采用Ames試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)的確具有很強(qiáng)的致突變作用，因此這種藥物被禁止使用.5.3微生物的基因重組基因重組（遺傳傳遞）：指遺傳物質(zhì)從一個(gè)微生物細(xì)胞向另一個(gè)微生物細(xì)胞傳遞(接觸或不接觸)而達(dá)到基因的改變，形成新遺傳型個(gè)體的過程。原核微生物的基因重組噬菌體的基因重組真核微生物的基因重組1.轉(zhuǎn)化：1928，Griffith2.轉(zhuǎn)導(dǎo)：1951，Lederberg和Zinder3.接合：1946，Lederberg和Tatum4.溶原性轉(zhuǎn)變一、原核微生物的基因重組轉(zhuǎn)化：受體細(xì)胞直接吸收供體細(xì)胞的DNA片段,并與其染色體同源片段進(jìn)行遺傳物質(zhì)交換，使受體細(xì)胞獲得新的遺傳性狀的現(xiàn)象。

轉(zhuǎn)化（transformation）轉(zhuǎn)化因子受體細(xì)胞感受態(tài)轉(zhuǎn)化子高1000倍吸附吸收整合(2)轉(zhuǎn)化過程供體(strR)dsDNA感受態(tài)受體(strS)酶解與吸收單鏈同源區(qū)段配對單鏈整合復(fù)制與分離轉(zhuǎn)化子(strR)非轉(zhuǎn)化子(strS)轉(zhuǎn)化因子進(jìn)入細(xì)胞

轉(zhuǎn)化因子單鏈配對與整合

復(fù)制

分離

轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）轉(zhuǎn)導(dǎo)：利用完全或部分缺陷噬菌體為媒介，把供體細(xì)胞的小片段DNA攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象。

由轉(zhuǎn)導(dǎo)作用而獲得供體細(xì)胞部分遺傳性狀的重組受體細(xì)胞稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)子（transductant）

攜帶供體部分遺傳物質(zhì)（DNA片段）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)特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）

通過極少數(shù)完全缺陷噬菌體對供體菌基因組上任何小片段DNA進(jìn)行誤包，而將其遺傳性狀傳遞給受體菌的現(xiàn)象，稱普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。(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養(yǎng)缺陷型鼠傷寒沙門氏菌LT22A（P22）和LT2

實(shí)驗(yàn)：

用“U”型管進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在供體和受體細(xì)胞不接觸的情況下，同樣出現(xiàn)原養(yǎng)型細(xì)菌！沙門氏菌LT22A是攜帶P22噬菌體的溶源性細(xì)菌另一株LT2是非溶源性細(xì)菌一個(gè)表面看起來的常規(guī)研究卻導(dǎo)致一個(gè)驚奇和十分重要發(fā)現(xiàn)的重要例證！基因的傳遞很可能是由可透過“U”型管濾板的P22噬菌體介導(dǎo)的(在接種LT22A的一端出現(xiàn)了原養(yǎng)型)（普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)這一重要的基因轉(zhuǎn)移途徑的發(fā)現(xiàn)）沙門氏菌的普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)入受體的外源DNA通過與細(xì)胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子（完全轉(zhuǎn)導(dǎo)）如果受體菌通過普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)獲得了供體菌DNA片段后，在其體內(nèi)不發(fā)生基因的交換、整合和復(fù)制，只進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯和性狀的表達(dá)。這種轉(zhuǎn)導(dǎo)被稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo).供體片段單線傳遞2.特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）

定義：通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)

特定基因攜帶到受體菌中，并與后者的基因組整合、重組，形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子的現(xiàn)象。媒介：部分缺陷噬菌體（丟失自身一部分基因，并被同等長度的宿主基因所取代）

只能轉(zhuǎn)導(dǎo)個(gè)別特定基因大腸桿菌中λ噬菌體的正常裂解及半乳糖基因轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體的形成過程galbiogalbiogalbiogalbiobiogal正常誤切

溶原性轉(zhuǎn)變（lysogenicconversion）：一個(gè)與轉(zhuǎn)導(dǎo)相似又不同的現(xiàn)象定義:溫和噬菌體感染細(xì)胞后使之發(fā)生溶源化，因噬菌體的基因整合到宿主染色體上，而使后者獲得了新性狀的現(xiàn)象。溶原性轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導(dǎo)的不同？a）噬菌體不攜帶任何供體菌的基因；b）這種噬菌體是完整的，而不是缺陷的；接合(conjugation)通過細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而產(chǎn)生的遺傳信息的轉(zhuǎn)移和重組過程。中間平板上長出的原養(yǎng)型菌落是兩菌株之間發(fā)生了遺傳交換和重組所致！

為減少所培養(yǎng)的結(jié)果是回復(fù)突變的機(jī)會(huì)，采用雙重或三重營養(yǎng)缺陷型。該實(shí)驗(yàn)是建立在不大可能同時(shí)發(fā)生兩種或三種回復(fù)突變的設(shè)想上的。細(xì)菌遺傳重組單向過程和F因子的提出

F－菌株F＋菌株F質(zhì)粒的四種存在方式及相互關(guān)系F++F-2F+

F′+F-2F′Hfr+F-

多種情況

Hfr+F-Hfr＋F-（多數(shù)情況下;高出幾百倍以上

）

Hfr+F-Hfr＋Hfr（少數(shù)情況下）

接合的結(jié)果F+F-F+F-F+F+F+F+起點(diǎn)接合管斷裂進(jìn)入滾環(huán)復(fù)制合成互補(bǔ)鏈分開接合管染色體DNAF因子復(fù)制起點(diǎn)，開始復(fù)制1條鏈進(jìn)入復(fù)制互補(bǔ)鏈重組易斷裂二、噬菌體的基因重組烈性噬菌體

噬菌體h+r-×h-r+產(chǎn)生的四種子裔噬菌體形成的噬菌斑透明而小半透明而大半透明而小透明而大溫和性噬菌體：溶原現(xiàn)象。無速溶性狀,寄主范圍擴(kuò)大寄主范圍正常,但具速溶性狀1.有性雜交：指性細(xì)胞間的接合和隨之發(fā)生染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后代的一種方式。2.準(zhǔn)性生殖：指兩個(gè)體細(xì)胞融合，不經(jīng)過減數(shù)分裂就能導(dǎo)致基因重組的生殖過程。菌絲聯(lián)結(jié)：形成異核體：獨(dú)立生活。核融合(2倍體)：10-5--10-7分離子的產(chǎn)生：有絲分裂過程中染色體會(huì)發(fā)生交換和單倍體化。三、真核微生物的基因重組5.4.1自然界工業(yè)菌種篩選程序5.4.2誘變育種5.4.3雜交育種5.4.4原生質(zhì)體育種5.4.5基因工程技術(shù)用于工業(yè)菌種改良5.4微生物的菌種選育采樣

增殖培養(yǎng)

培養(yǎng)分離篩選毒性試驗(yàn)方法、地點(diǎn)、時(shí)間和周圍環(huán)境記錄純種分離的原則就是使培養(yǎng)物獲得單個(gè)菌落：1．稀釋平板(傾注/涂布)分離法2．平板劃線分離法

測定代謝產(chǎn)物或其它目的性狀一、自然界工業(yè)菌種篩選程序目標(biāo)菌數(shù)量少問題？？具體實(shí)例/如何鑒定1、步驟和方法原菌株（出發(fā)菌株）純化細(xì)胞或孢子懸浮液誘變處理中間培養(yǎng)突變株分離初篩復(fù)篩生產(chǎn)性試驗(yàn)誘變預(yù)備實(shí)驗(yàn)活細(xì)胞計(jì)數(shù)離心收集菌體離心洗滌玻璃珠振蕩分散過濾活細(xì)胞計(jì)數(shù)物理方法：紫外線、射線、等離子等化學(xué)方法：與堿基反應(yīng)、堿基類似物、移碼突變劑復(fù)合法：形態(tài)突變：淘汰平皿反應(yīng)：挑取變異菌株（變色圈、透明圈、生長圈、抑菌圈等）

二、誘變育種90-99.9%變異菌株的初步篩選

紙片培養(yǎng)顯色法

透明圈法瓊脂塊培養(yǎng)法

2.篩選方法（1）抗藥性突變型的篩選（2）營養(yǎng)缺陷型突變體的篩選

什么叫營養(yǎng)缺陷型菌株?？？？指某些微生物通過誘變處理使其在一些營養(yǎng)物質(zhì)的合成能力上出現(xiàn)缺陷，不能合成，只能外源提供。明確幾種培養(yǎng)基:基本培養(yǎng)基(MM)完全培養(yǎng)基(CM)補(bǔ)充培養(yǎng)基(SM)⑴基本培養(yǎng)基：凡是能滿足某種野生型菌株?duì)I養(yǎng)要求的最低成分的合成培養(yǎng)基，稱為基本培養(yǎng)基；常以‘[-]’表示；⑵在基本培養(yǎng)基中加入一些富含氨基酸、維生素及含氮堿基之類的天然有機(jī)物質(zhì)如蛋白胨、酵母膏等，以滿足該微生物的各種營養(yǎng)缺陷型菌株都能生長繁殖的培養(yǎng)基，稱為完全培養(yǎng)基，常用‘[+]’表示；⑶在基本培養(yǎng)基中只是有針對性地加入某一種或某幾種營養(yǎng)缺陷成分，以滿足相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型生長的培養(yǎng)基，稱為補(bǔ)充培養(yǎng)基，補(bǔ)充培養(yǎng)基可按所加入營養(yǎng)成分相應(yīng)地用‘[A]’、‘[B]’等來表示。

營養(yǎng)缺陷型菌株篩選步驟誘變處理淘汰野生型菌株(濃縮缺陷型)檢出缺陷型確定生長譜抗生素法:誘變處理液在MM中培養(yǎng)短時(shí),野生型生長活化,缺陷型處于“休眠”,加入抗生素,殺死野生型,保存缺陷型.青霉素、制霉菌素。菌絲過濾法：絲狀真菌。野生型孢子萌發(fā)菌絲而缺陷型不能，過濾除去菌絲，反復(fù)幾次，達(dá)到濃縮。差別殺菌法：細(xì)菌芽孢較營養(yǎng)體耐熱。①誘變處理:同一般誘變處理.②淘汰野生型菌株：百分之幾至千分子幾③檢出缺陷型：方法四種基本培養(yǎng)基含誘變處理后菌液的基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基第1次長出的菌落第2次長出的菌落夾層培養(yǎng)法完全培養(yǎng)基（第1次培養(yǎng)后，再倒）逐個(gè)檢出法完全培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基影印法限量補(bǔ)充培養(yǎng)法補(bǔ)充培養(yǎng)基(如＜0.01%蛋白胨)含菌的基本培養(yǎng)基④確定生長譜含菌MM含某生長因子MM營養(yǎng)缺陷型菌株的應(yīng)用（p163-164）1、分析生長因子（如食品中氨基酸、維生素）；2、遺傳標(biāo)記菌種；3、測定微生物的代謝途徑，獲得更多代謝產(chǎn)物三、雜交育種基因重組是雜交育種的理論基礎(chǔ)。前述。親本菌株（供體和受體）已知性狀；有方向性四、原生質(zhì)體育種將遺傳性狀不同的兩種菌（種內(nèi)、間、屬間）融合為一個(gè)新細(xì)胞的技術(shù)。五、基因工程技術(shù)用于工業(yè)菌種改良基因工程技術(shù)：基因操作、基因克隆、DNA重組。將含目的基因DNA片段經(jīng)體外操作與載體連接，轉(zhuǎn)入一個(gè)受體細(xì)胞并使之?dāng)U增、表達(dá)的過程。目的基因載體選擇體外重組導(dǎo)入細(xì)胞篩選鑒定分離、合成、逆轉(zhuǎn)為c