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1、,第七章 微生物的遗传育种和菌种保藏,本章主要内容： 微生物的遗传育种 菌种的退化、复壮和保藏,第一节 微生物的遗传育种,内容提要： 遗传的物质基础 微生物的基因组结构 基因突变和诱变育种 细菌的基因重组,一 遗传变异的物质基础,三个经典实验： 转化实验 噬菌体的感染实验 植物病毒的重建实验,（一）转化实验 1944年,实验材料： 肺炎双球菌 实验方法：,动物实验 细菌培养实验 S型菌无细胞抽提液试验,有 荚 膜 菌落光滑 分泌毒素 致 病,无 荚 膜 菌落粗糙 无 毒 不 致 病,SSS三个血清型,RRR三个血清型,实验材料,转化实验（1）动物实验,活的S菌,转化实验（2）细菌培养实验,热死
2、,无菌落生长,活菌,菌落,菌落多 菌落少,说明：加热杀死的S型细菌中可能存在某种物质， 能通过某种方式进入R型细菌。,转化实验（3）S型菌无细胞抽提液试验,说明：遗传因子是以DNA为物质基础。,（二） 噬菌体的感染实验 1952年,Pr 只含S不含P,DNA只含P不含S,原理,步骤,1：用含同位素35, P32的放射性物质标记噬菌体,2：让噬菌体 感染大肠杆菌,3：,沉淀细胞进一步培养，可产生大量的子代噬菌体。 证明：在其DNA中，含有包括Pro外壳在内的整套遗传物质。,含15%放射性,含85%放射性,（三）植物病毒的重建实验 1956年,植物病毒的蛋白质和RNA可以人为地分开, 同时又可把它
3、们重新组合成具感染性的病毒.,甲乙r 感染症状同甲病毒；分离得到甲病毒,乙甲r 感染症状同乙病毒；分离得到乙病毒,原始株 拆开 重建 感染 分离纯化,TMV:烟草花叶病毒 HRV:霍氏车前花叶病毒（RNA) 证明遗传物质是RNA,二 微生物的基因组结构,遗传物 质类型,核染色体,核外染色体,真核生物细胞器,原核真核生物质粒,基因是一段DNA,DNA就是脱氧核糖核酸（长链）,腺嘌呤（A）,鸟嘌呤（G）,胸腺嘧啶（T）,胞嘧啶（C）,A,T,C,G,A,A,A,T,T,T,T,T,T,A,A,A,G,G,G,G,G,C,C,C,C,C,G,C,基因测序就是读出 A-C-G-T-G-G-A-C-G.
4、,质粒 ：核外环状小型双链DNA 独立复制稳定遗传,F因子 与有性接合有关,种类,R因子 与抗药性有关,COL 编码免疫蛋白,Ti质粒 诱癌质粒,降解散性质粒：编码降解有害物的酶,用途 基因工程中作为目的基因载体,质粒,原核生物遗传物质 存在的另一种方式,三 基因突变和诱变育种,1 微生物突变体的主要类型,按突变 实质分,形态突变型,生化突变型,菌落形态突变型,菌体形态突变型,营养突变体(营养缺陷型),发酵突变体,抗性突变体,条件致死突变体,抗原突变型,产量突变型,2 突变的特点（经实验证明）,3 突变与育种,自发突变与育种,从生产中选育,定向培育优良品种,诱变育种,诱变育种的基本环节,诱变育
5、种的原则,诱变育种的基本环节,诱变育种工作中应考虑的几个原则,选优良的出发菌株,选择简便有效的诱变剂,处理单孢子（或单细胞）悬液,选用最适剂量,设计或采用高效筛选方案或方法,利用复合处理的协同效应,利用和创造形态，生理与产量间的相关指标,四 细菌的基因重组,真核微生物基因重组在有性繁殖过程中发生，当合子减数分裂时，两染色体发生交换。,原核微生物 通过转化、接合、转导等形式进行 一部分物质转移和基因重组。,（一） 转化,1 几个概念：,转化： 受体细胞直接吸收了来自供体细胞的 DNA片断，并把它整合到自己的基因组 中，细胞部分遗传性状发生变化的现 象叫转化。,转化因子,转化是游离的片断的转移和重
6、组,游离的片断叫转化因子,转化因子由供体提供,自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生,实验室里通过提取获得,双链有转化能力，单链没有,受体细胞能接受转化的生理状态称为感受态， 只有处于感受态的细菌才能接受转化因子，,感受态,每个受体细胞表面约有30-80个转化因子 结合点，当转化因子结合到受体表面结合 点上时，DNA一条链被受体细胞膜上的核 酸酶分解，另一条链进入受体细胞，通过 整合与受体细胞进行基因重组，有人发现 DNA也可通过双链形式进入受体细胞形 成双倍体的转化子。,转化过程,转化 过程,转化的特点 不需两个细胞直接接触，供体 DNA提取出来，注入受体即可。,（二）转导,以温和噬菌体为媒介，
7、把供体细胞的DNA片断 转移到受体细胞中，从而使后者获得前者的 部分遗传性状,普遍转导 局限转导,完全普遍性转导(鼠伤寒沙门氏菌),A:组氨酸 B:色氨酸,转导的特点,需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触,噬菌体蛋白质包裹寄主任何一部分DNA片段,普遍性转导,局限性转导,颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体，故称为局限性转导,（三）接合,供体菌和受体菌的完整细胞经直接对接而传递大段 DNA的过程。,接 合 及 其 发 现,A:生物素 B:甲硫氨酸,C:苏氨酸 D:赖氨酸,三者根本区别在于DNA转移的方式不同,转化： 供体DNA片断注入受体细胞，通过细胞膜,接合： 供体进入受体通
8、过性纤毛,转导： 供体DNA片断通过媒介噬菌体携带进入受体,第二节 菌种的退化、复壮和保藏,一 菌种的退化、防止及复壮,（一）退化 概念：变异导致某一或某些遗传性状的减退消失，或杂菌污染造成菌落的细胞形态不纯。 原因： 基因突变 质粒消失 变异菌株性状分离 环境条件变化（恢复正常条件，变异现象消失）,（二）菌种退化的防止,1 少传代 2 创造良好的环境条件 3 利用不同类型的细胞进行接种传代 放线菌、霉菌用孢子、不用菌丝。 4 采用良好的保藏方法,（三）菌种的复壮,1 纯种的分离 稀释平板法、单孢子或单细胞分离。 2 改变营养条件 不良环境条件常能引起菌种退化。 3 通过感染寄主复壮 4 淘汰
9、已退化个体 如淘汰“5406”放线菌可用10 30低温处理57天，死亡率达80，有健壮个体存在。,二 菌种保藏, 菌种或培养物保藏是一项最重要的微生物学基础工作，微生物菌种是珍贵的自然资源，具有重要意义。 中国微生物菌种保藏委员会(CCCCM) 中国典型培养物保藏中心(CCTCC) 美国典型菌种保藏中心(ATCC) 美国的北部地区研究实验室(NRRL) 荷兰的霉菌中心保藏所(CBS) 英国的国家典型菌种保藏中心(NCTC) 日本的大阪发酵研究所(IFO) 国际微生物学联合会(IAMS)还专门设立了世界菌种保藏联合会(WFGC)，用计算机储存世界上各保藏机构提供的菌种数据资料，可以通过国际互联网
10、查询和索取，进行微生物菌种的交流、研究和使用。,原则：创造条件使其代谢活力减弱，生长繁殖受抑制。 目的：菌种不死、不退、不杂。,利用低温可抑菌。 常用4 5 冰箱。 时间不超过3个月。 需传代培养，是进行微生物保藏的基本方法。常用的有琼脂斜面、半固体琼脂柱及液体培养等。在规定的时间内进行移种 。 传代十分繁琐，容易污染，特别是会由于菌株的自发突变而导致菌种衰退，使菌株的形态、生理特性、代谢物的产量等发生变化,菌种低温保藏法,干燥保藏法,断绝水分，微生物代谢活力减弱。 菌种土壤、细砂、硅胶、麸皮。 砂土管保藏常用。将砂与土混合灭菌，接种菌种保藏。 此法用于产孢子、芽孢菌种的保藏。 1年以上。,隔绝空气保藏法,断绝氧气的供应。 培养好的菌种上覆盖1cm厚的灭菌石蜡油，腊封管口，低温保藏。 用于不利用石蜡油作碳源的各种微生物。 1年以上。,真空冷冻干燥保藏法,15 快速冻结细胞，保持细胞完整，抽真空使水分升华至干。 510年。,活体保藏法 病毒的保藏。鸡胚等保藏。,
