第七章微生物遗传变异本科

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1、 第七章第七章 微生物的遗传变异微生物的遗传变异 Microbial Inheritance and Variation醒抿绕姨怖重赶讯埋鉴疏上讥沽撇裹豢互且捉震去蓑欧例键问证引旁缎芋第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科本章目录l第一节第一节 微生物的突变微生物的突变l第二节第二节 细菌的基因重组细菌的基因重组l第三节第三节 真核微生物的基因重组真核微生物的基因重组l第四节第四节 微生物遗传变异知识的应用微生物遗传变异知识的应用l第五节第五节 菌种的衰退、复壮和保藏菌种的衰退、复壮和保藏垃测垂旱哄幻里菱佃塘垄其傀投冉订缉撮息此痒恒结疗驯每嘶纹屏辑扭躯第七章微生物遗传变异本科第七章微

2、生物遗传变异本科Inheritance 遗传遗传：亲代与子代性状相似的现象亲代与子代性状相似的现象variation变异变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全亲代与子代、子代间不同个体不完全相同相同遗传（遗传（inheritance）和变异（）和变异（variation）是生命的最本质）是生命的最本质特性之一特性之一遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种的进化和发展的进化和发展待惑胳声隐邦敦纤摹肇腋否痉汾兹度宙珍禽摆侥搓镰踊珐悲羌榜鲜狞龋稚第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科微生物是遗传学研究中的好材料：微生物是遗传学研究中的好材料

3、：t 微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体， 方便建立纯系。方便建立纯系。t繁殖速度快，能在短时间内获得较多的代数和众多繁殖速度快，能在短时间内获得较多的代数和众多 的子代。的子代。t易于人工培养。易于人工培养。t对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株， 操作性强。操作性强。沿胰扫因捉瓜等婪觉栗馈堰桐债郸捉类逐煌涩赴豆残堂昂蠕圈鳖尾苏靛网第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科第一节第一节 微生物的突变微生物的突变l一一 突变体主要类型突变体主要类型l二二 基因突变的特点基因突变的特点l 三三 基因突

4、变的机制基因突变的机制 l四四 紫外线对紫外线对DNA的损伤及其修复的损伤及其修复瞥怖提原筛囊婉酷评克酗溃煎干她造浇淡瑟睡好松胃殊周拼僧垫希褒峦吝第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科 一个基因内部遗传结构或一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变、序列的任何改变、可遗传、自发或诱变产生可遗传、自发或诱变产生Mutation：是指遗传物质发生数量或结构变化的现象。：是指遗传物质发生数量或结构变化的现象。Gene Mutation基因突变基因突变狭义：点突变狭义：点突变广义：基因突变和染色体畸变广义：基因突变和染色体畸变野生型（原始性野生型（原始性状）状）：未发生突：未发生突变的原来

5、的菌株。变的原来的菌株。基因突变基因突变突变型（新性状）突变型（新性状）：发生了突变的菌株发生了突变的菌株槛惩伦拄杭朔阎榷恐打梁堂森畅惜姿练窄婪邮煎量倦妆扑纷锐氓镐欣皿炒第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科一一 突变体主要类型突变体主要类型基因突变的类型极为多样。人们可从不同的角度进行分类,并给以不同的名称。按突变体表型特征,可把突变分成以下几种类型:（一）形态突变型形态突变型指突变引起细胞形态变化或引起菌落形态改变。 如细菌的鞭毛、芽孢或荚膜的有无,菌落的大小、外形的光滑(S型)、粗糙(R型)和颜色等的变异;放线菌或真菌产孢子的多少、外形或颜色的变异等。（二）生化突变型生化突变型

6、指一类发生代谢途径变异但形态没有明显变化的突变型。该突变型可进一步细分为营养缺陷型、抗性突变型和抗原突变型3种类型。 悠老嘻厕校懂篮团腆羡咸寨查伊器搽淋赎用吕吓津偏币需柯螟稳凉笼村丑第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l营养缺陷型 auxotroph 指由于基因突变引起代谢过程中失去合成某种酶的能力，而无法合成某种必须的生长物质的突变型，只有加入相应的生长物质才能正常生长的变异菌株。 抗性突变型 是一类能抵抗有害理化因素的突变型。据其抵抗的对象可分抗药性、抗紫外线或抗噬菌体等突变类型。它在遗传学基本理论的研究中十分有用,常作为选择性标记菌种。发酵突变型 指从能够利用到不能够利用某种

7、营养物质的突变型。 l4 毒力突变型 指突变后致病力增强或减弱的突变型。l5 产量突变型 指产生某种代谢产物的能力增强或减弱的突变型。帜剃塞牧朗雅胆腮涂烹陪夹腋节瘴恭凰员拦择氦栅撑荒饰宏讣礁泊粤婶厉第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l(三三)条件致死突变型条件致死突变型-某菌株或病毒经基因突变后,在某种条件下可正常生长、繁殖并实现其表型,而在另一条件下却无法生长、繁殖的突变类型。温度敏感突变株(temperature-sensitive mutant, Ts突变株)是一类典型的条件致死突变株。例如,E.coli的某些菌株可在37下正常生长,却不能在42下生长等。某些T4噬菌体突变

8、株在25下有感染力, 而在37下则失去感染力等。产生Ts突变的原因是突变引起了某些重要蛋白质的结构和功能改变,以致在某特定的温度下能发挥其功能,而在另一温度(一般为较高温度)下则该功能丧失。 l(四四)致死突变型致死突变型-由于基因突变而导致个体死亡的突变型。 歌翅渡磐类叛魏劳做炙故摇催闯阶姑桑欣回付臻恳雾秒兴具怔碎萤葡剂殿第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科 1、随机性、随机性 randomness 自发性和不对应性自发性和不对应性 2、稀有性、稀有性 突变率很低，很低稳定，一般在突变率很低，很低稳定，一般在10-610-9之间。之间。 3、独立性、独立性 independenc

9、e 即在某一群体中既可即在某一群体中既可能发生抗青霉素的突变型，也可能发生抗链霉素的能发生抗青霉素的突变型，也可能发生抗链霉素的突变型而且还可以发生不属抗药性的突变型。突变型而且还可以发生不属抗药性的突变型。 4、可逆性、可逆性 reversibility 任何性状的突变型都任何性状的突变型都具可逆性，都可恢复为原来的野生型，回复突变率具可逆性，都可恢复为原来的野生型，回复突变率同样很低。同样很低。二二 基因突变的特点基因突变的特点缝萎辨鉴什搭包短肉锥钾买炮嚎翠绣总不雏剁郡椭卡赐抒逻疾劫锦热摸轩第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l 5、稳定性、稳定性 stability 突变后产

10、生的变异突变后产生的变异性是稳定的，可遗传的。性是稳定的，可遗传的。 l6 可诱变性 自发突变的频率可因诱变剂的影响而大大提高。忙哨痛搞强屿倚擞湛障茵登忧星娃输躇痈电皇棒慰客纤等晋易拒斩屠快柱第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科 基因突变随机性的实验证明基因突变随机性的实验证明三个经典实验三个经典实验变量实验变量实验涂布实验涂布实验影印实验影印实验证明突变是自发产生证明突变是自发产生的，并且突变的性状的，并且突变的性状与引起突变的原因间与引起突变的原因间无直接对应关系。无直接对应关系。野生型野生型（原始性状）（原始性状）突变型（适应环境的突变型（适应环境的新性状）新性状）灸蚜怎据哦

11、液殷锰年势巩岭酵粘炬号鸽羹归崎斤揣涧屯喇凿饺说咋吧直豁第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科变量实验（变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria and Max Delbruck（1943）Salvador LuriaMax DelbruckThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969资钵讼瑰隔踩泵潞吞系杏察待北苇邪凭瞅班霄圆氖净坟孺绦喀浊拦肘隶支第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科变量实验（变量实验（fluctuation analysis）初忆贺害属卉壁令咸脾两衔嫁妈泰买干咎牢饥幂研

12、温快挟札铭申茨口敌阶第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科Newcombe的涂布实验（的涂布实验（1949）廊蕾裹澜嫡抨禄帖狠罩吠亢献兢炽引脊沉针起挖痒礼碱噬鞠崎窥碑羞让甘第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科影印实验（影印实验（replica plating ）Joshua Lederberg and Esther Lederberg（1952）Joshua LederbergJ. Lederberg is awarded the Noble Prize in J. Lederberg is awarded the Noble Prize in Medicine and

13、Physiology in 1958Medicine and Physiology in 1958苏么改疤唱阎赏淫阂哭侥烙椰检尊孤科柜揩群吏捞疹贾或咯子辰爹建驳贸第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科椅贩埂飘垣固柞趣墟默铆款鉴淌嫌复来鞘扫郊几夫杰讲浇嚎搪随疵站滑韭第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科 三三 基因突变的机制基因突变的机制 mechanism of gene mutation裕遍景厘赖懈昭眠且赐后摩鸟胶耽装语志钦询栽晕攀县雍惕磅长宁盒协桥第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科碱基置换可由互变异构和化学诱变引起。碱基置换可由互变异构和化学诱变引起。（一

14、）（一）Base substitution 碱基置换碱基置换篙精票偿塌清症魔茶框级洱枉县豢介忠乎册扁愤钵济残贸璃弯楚门拒课湍第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科1 互变异构l通常以氨基式出现的腺嘌呤通常以氨基式出现的腺嘌呤(A)与胸腺嘧与胸腺嘧啶啶(T)配对，当配对，当DNA复制到这一位置瞬间复制到这一位置瞬间时转变为稀有的亚氨基式时转变为稀有的亚氨基式(A)(互变异构互变异构现象现象，tautoomerism)，就会与胞嘧啶，就会与胞嘧啶(C)碱基配对，这意味着一个胞嘧啶碱基配对，这意味着一个胞嘧啶(C)插入插入DNA，代替了胸腺密啶，代替了胸腺密啶(T)。假如在下一。假如在下一

15、次复制周期前不被修复次复制周期前不被修复A-T碱基对碱基对将变为将变为C-G碱基对碱基对。 帘渔搂放湾奶怖菇方眶氛拎渐脸颁载烧池甄芥湖源露陶押饥止婶痛科赛荆第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科碱基置换引起的突变碱基置换引起的突变褥问乌琢外溯订誓液椽雍狈梁泪狡笺葬卵擒悟法饯笔雅听犀据昧我滋附崩第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科2 化学诱变剂引起的碱基对置换化学诱变剂引起的碱基对置换 碱基类似物碱基类似物(base analogs) 如如5-溴尿嘧啶和溴尿嘧啶和2-氨基嘌呤。的结构与相似，当被氨基嘌呤。的结构与相似，当被掺入掺入DNA分子本身对细菌无影响，但分子本身对细菌

16、无影响，但5-BU有有酮式和烯醇式的互变且出现烯醇式的的机会酮式和烯醇式的互变且出现烯醇式的的机会多，当多，当5-BU为烯醇式时为烯醇式时,与与G配对而不与配对而不与A配配对。这时增加了转换为的频率。对。这时增加了转换为的频率。婿蜒恨旧州却啥躬紧剧吏赡粘义均醇甚坑啦怀泽部扇盒谆叉哨萨凰千熊尝第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科指分子中添加或缺失少数几个碱基对，指分子中添加或缺失少数几个碱基对，而造成其后面全部遗传密码发生转录和翻译错而造成其后面全部遗传密码发生转录和翻译错误的基因突变。误的基因突变。密码子全部移动，导致合成不正常蛋白质，密码子全部移动，导致合成不正常蛋白质，引起性状

17、改变。引起性状改变。GGG AAA UUU AAA CCC甘甘 赖赖 苯丙苯丙 赖赖 脯脯AGG GAA AUU UAA ACC C精精 谷谷 异亮异亮 终止终止（二）移码突变（二）移码突变奎掏僧系母造铡浮立至炔交藩唯珊术薄搔搪沃刚乾外黎箭辈解檀伤挥库歉第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科趴擎厌睡钳岩呀托樟桅幽盛禾蝴榷亢啸峡蜒思泅短惟滁台堤英疮收旅梨怕第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科巫碗娜嗜仕慢赋罕净挂带筷暂屎苯荫眷瞬窘录楞仙飘账蓟碍芒桂幅因推韭第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科由于某些理化因素的作用造成分子的大损伤所引起由于某些理化因素的作用造成分子

18、的大损伤所引起的突变。包括染色体的缺失、重复、插入、易位、倒位。的突变。包括染色体的缺失、重复、插入、易位、倒位。（三）染色体畸变（三）染色体畸变洽硒井花号郸谴畔塔无肝屏皇拦车沸卓佩瘴腊它赠七壬躁亚狰豹氯肾蹋抓第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科嘧啶嘧啶嘧啶二聚体嘧啶二聚体UV嘧啶二聚体嘧啶二聚体嘧啶嘧啶光解酶光解酶四、紫外线对四、紫外线对DNA的损伤及其修复的损伤及其修复1、光复活作用、光复活作用港掣薯拼琴指期羡瑶炯鹃匹际阂严吝烛往敲惟馆欣株硼桑冲抒适玻盏牛京第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科2、切除修复、切除修复涡翰殴哀决椿屎念矽搀孝愁契唁猫曳班侥炉霉建希或矩暖岂

19、睹顽了绍兰腔第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科第二节第二节 细菌的基因重组细菌的基因重组l一一转化转化l二二 转导转导l三三 接合接合l四四 原生质体融合原生质体融合傲庞赞涣凭锋贾隧邹宫陈蒲垄沾吃邀次敢砾迎糯押比摩辉溃挽艳悉臭台海第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科基因重组是两个不同性状的个体细胞，其中一基因重组是两个不同性状的个体细胞，其中一个细胞内的基因转移到另一个细胞内并通过基个细胞内的基因转移到另一个细胞内并通过基因重新组合使之发生遗传变异的过程。因重新组合使之发生遗传变异的过程。供体菌供体菌受体菌受体菌DNA片段片段1928年，年，Griffith发现肺炎链

20、球菌（发现肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）的转化现象）的转化现象,目前已知有二十多个种的细菌具有目前已知有二十多个种的细菌具有自然转化的能力进行自然转化。自然转化的能力进行自然转化。Transformation转化是受体菌直接吸收来自供体菌的转化是受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段片段,通过变换将其整合到自己的基因组中通过变换将其整合到自己的基因组中, 从而从而获得供体菌部分遗传性状的现象。获得供体菌部分遗传性状的现象。一一Transformation 转化转化噶翁铲您啸祖脚春湿逢爬妥崭凳存帖粘凶辨忧宿痛升旅柯裹眉绑炔彭熄穴第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗

21、传变异本科转化需要二方面必要的条件转化需要二方面必要的条件1、建立了感受态的受体细胞、建立了感受态的受体细胞感受态细胞：感受态细胞：具有摄取外源具有摄取外源DNA能力的细胞能力的细胞 自然感受态自然感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性，受细菌的出现是细胞一定生长阶段的生理特性，受细菌 自身的基因控制；自身的基因控制； 人工感受态人工感受态则是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取则是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNADNA的的 能力，或人为地将能力，或人为地将DNADNA导入细胞内导入细胞内2、外源游离、外源游离DNA分子（转化因子）分子（转化因子）求仓谋浆独闻菏睹礁诌毒矩篆永超年郧舵廓

22、眨赦巧厕割详毫窟还耐泼箕饱第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科转化过程（革兰氏阳性菌的转化模型）转化过程（革兰氏阳性菌的转化模型）豺箕债沮码沛攻裴殴房摹齿兆闸篷谣孟秩悄逝消烂瑶哪赠朝垂违宪猜噶池第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科a）对核酸酶敏感；）对核酸酶敏感；b）不需要活的）不需要活的DNA供体细胞；供体细胞；c）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化供体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系；供体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系； d）通常情况下质粒的自然转化效率要低得多）通常情况下质粒的自然转化效率要低得多转化过程的特点

23、：转化过程的特点：瘴规倡疮入旁儒轩舱醋吴侄枉生冀匪翼亮烷混样沤偷力蝎惠剐逊泞隘庐丫第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式 一个细胞的一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中细菌转导的类型：细菌转导的类型：普遍普遍转导转导局限局限转导转导完全完全普遍转导普遍转导流产普遍转导流产普遍转导低频低频转导转导高频转导高频转导局限转导与普遍转导的主要区别局限转导与普遍转导的主要区别溶源转变溶源转变二二 转导（转导（transduction）征啪规站泥有澎惯杉

24、赌篙宰蛆秀茫黍慷艺涌脾拜淡墩豹挡望完羌苞突辗型第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科噬菌体可以转导噬菌体可以转导供体菌染色体的任何部分供体菌染色体的任何部分到受体细胞中到受体细胞中的转导过程的转导过程普遍性转导的三种后果：普遍性转导的三种后果：外源外源DNA被降解，转导失败。被降解，转导失败。进入受体的外源进入受体的外源DNA通过通过与细胞染色体的重组交换与细胞染色体的重组交换而形成稳定的转导子而形成稳定的转导子流产转导流产转导普遍转导（普遍转导（generalized transduction）祝淳锗峡彤局描溃鱼凭讳第芍砒呛抽堰诞铃短狼棺溃细陪慷市坊有四雕吞第七章微生物遗传变异本科

25、第七章微生物遗传变异本科完全完全普遍转导普遍转导颧岁惶芳杭晚遁醚秘荡霸该妆绣萎解捶诉胚温轧岿微丑畔蓑佰沪揖汐商努第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科转导转导DNA不能进行整合、重组和复制，但其携带的基不能进行整合、重组和复制，但其携带的基因可经过转录而得到表达。因可经过转录而得到表达。因此群体中仅一个细胞含有因此群体中仅一个细胞含有DNA，而其它细胞只能得，而其它细胞只能得到其基因产物，到其基因产物，在选择培养基平板上形成微小菌落在选择培养基平板上形成微小菌落流产普遍转导流产普遍转导藏惋晒前弄贼谜岗渭矿玉晨民葫碴皆书念畸苫吹酥墙峡沪瑞埋谴们鹃宗磋第七章微生物遗传变异本科第七章微生物

26、遗传变异本科温和噬菌体感染温和噬菌体感染整合到细菌染色体的特定位点上整合到细菌染色体的特定位点上宿主细胞发生溶源化宿主细胞发生溶源化溶源菌因诱导而发生裂解时，溶源菌因诱导而发生裂解时，在前噬菌体二侧的少数宿主在前噬菌体二侧的少数宿主基因因偶尔发生的不正常切基因因偶尔发生的不正常切割而连在噬菌体割而连在噬菌体DNA上上部分缺陷的温和噬菌体部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中转移到受体菌中局限转导局限转导厦镐蹦届湿芜兑捅铲绳吠稠肪津锐晃戴系敞击碗纺戴丙时苔艾墙黄腻蔡缝第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科局限转导与普遍转导的主要区别：局限转导与普

27、遍转导的主要区别：a）局限转导中被转导的基因共价地与噬菌体）局限转导中被转导的基因共价地与噬菌体DNA连接，连接，与噬菌体与噬菌体DNA一起进行复制、包装以及被导入受体细一起进行复制、包装以及被导入受体细胞中。胞中。而普遍性转导包装的可能全部是宿主菌的基因。而普遍性转导包装的可能全部是宿主菌的基因。b）局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定）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。的个别基因导入受体，故称为局限性转导。而普遍性而普遍性转导携带的宿主基因具有随机性。转导携带的宿主基因具有随机性。泻聘脱滁叔号汇袒郝肥刀谬较蔗普液扰祁娟汞虫篮也白朔骡鸿守现

28、苑乔扩第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程和重组过程1946年，年，Joshua Lederberg 和和Edward L.Taturm 细菌的多重细菌的多重营养缺陷型杂交实验营养缺陷型杂交实验中间平板上长出的原养中间平板上长出的原养型菌落是两菌株之间发型菌落是两菌株之间发生了遗传交换和重组所生了遗传交换和重组所致。致。三三 接合接合(conjugation)舰询朴滚鸽丑怯怔详茬面螺儿纂辅荣羞盂稻橡蠢毋樊户怪保蔼琴糯棕破爽第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科证实接合过程

29、需要细胞间的直接接触的证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实型管实验（验（ Bernard Davis，1950 ）废缠士形状砂骤粒述禽藏氢郴厨奖汇赊陪沉厉卧彪氯申晰州笑藏用涯刽鹅第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科“接合接合” “转导转导” 及及“转化转化”这三种在自然界中存在的这三种在自然界中存在的细菌遗传重组过程各自的特点：细菌遗传重组过程各自的特点：外源外源DNA的来源及进入途径有差异的来源及进入途径有差异引硝刁晕搐厩写弹寐拙窗梆忘膘誉七骄莉阔另键频扛呜凌味哩走佐钒熏拳第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科四、原生质四、原生质体融合体融合芝眺诸组殃唬逗赛殆

30、负峦讼哲卸逸趟鹿奏及这尿钡胶迂隧般汗饰敬挚扮詹第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科梅阮井昆溪求募陇敏杂奠咕烧兔摇浪朱响镶水德管更迪匹款躲俞熬缝坤冯第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科第三节、真核微生物的基因重组第三节、真核微生物的基因重组l一一 有性生殖有性生殖l二二 准性生殖准性生殖水凿泥闺烽筷瀑尺练蓄蓉环元衔孽酮妒乍睬尊匈善吉辞秆景姑珐亦衅溢患第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科细胞（细胞（ ）细胞（）细胞（）有性接合有性接合 染色体重组染色体重组 新遗传型新遗传型能产生有性孢子的酵母菌、霉菌和蕈菌都可以进行有性能产生有性孢子的酵母菌、霉菌和蕈菌都可以进

31、行有性杂交杂交一一 有性生殖有性生殖拆砌货戍靶拓撂多偷钮伞烦切姜汾书震滴听茧鼎髓抹滨奔琼铬脓拭艰普推第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科细胞（细胞（ ）细胞（）细胞（）准性接合准性接合 基因重组基因重组 新遗传型新遗传型菌丝联结菌丝联结 质配质配 核配核配 有丝分裂交换有丝分裂交换 单倍体杂合子单倍体杂合子在半知菌类中最为常见在半知菌类中最为常见半半知知菌菌的的准准性性生生殖殖二二 parasexual reproduction 准准性生殖性生殖腰守坚昼藻幼既搜滤蝉彬皮绩欣试关技赵捞锹硷晕做畏穗吉蔑钧累环臆陈第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科隔燎擦守熏幅跃哥蛛犯恋逃赁

32、明实拍勉颇拓焊豢榴北刘评频粗场鄂秩益折第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科第四节第四节 微生物育种微生物育种一、一、诱变育种诱变育种1、诱变育种的一般方法诱变育种的一般方法2、诱变育种的原则诱变育种的原则3、突变株的筛选突变株的筛选4 营养缺陷型的筛选方法营养缺陷型的筛选方法二、二、基因工程基因工程都烩语蓖购叉侄秤匀禹冷赘坊诱劣懦哄丰灭朱鬃闷声妙制棘翟耸虎觅治贬第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科一一 诱变育种诱变育种指利用各种指利用各种诱变剂处理微生物诱变剂处理微生物细胞，提高基因的细胞，提高基因的随机突变频率，通过一定的筛选方法获得所需随机突变频率，通过一定的筛选方

33、法获得所需要的高产优质菌株。要的高产优质菌株。l1、诱变育种的一般方法、诱变育种的一般方法l（1） 出发菌株的诱变处理出发菌株的诱变处理lA 出发菌株的选择出发菌株的选择 出发菌株是用于诱变育出发菌株是用于诱变育种的原始菌株。种的原始菌株。 l选择原则是选择原则是：具有有利性状和对诱变剂敏感。：具有有利性状和对诱变剂敏感。l选择时期是选择时期是：应选择菌体的对数期，孢子和芽：应选择菌体的对数期，孢子和芽孢的萌发前期。孢的萌发前期。 l选择对象是选择对象是：孢子和芽孢：孢子和芽孢苯痊剩娶棍啊拄枕酌骸淖异吼改荣唉祭劲摸尾月越景迭威牢潞纤另异蟹垒第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科诱变剂

34、的选择诱变剂的选择 选择最适诱变剂量选择最适诱变剂量 lB 诱变剂的选择诱变剂的选择 选择原则是：方便性和选择原则是：方便性和有效性。有效性。 应用较多的有：紫外线、亚硝应用较多的有：紫外线、亚硝酸、酸、N-甲基甲基-N-硝基硝基-N-亚硝基胍亚硝基胍（NTG）、亚硝基甲基脲（）、亚硝基甲基脲（NMU）等。）等。lC 选择最适诱变剂量选择最适诱变剂量 常以杀菌率表常以杀菌率表示其相对剂量。采用杀菌率为示其相对剂量。采用杀菌率为30%75%的相对剂量，容易出现更多的突变。的相对剂量，容易出现更多的突变。戒肥凸菜煞匪饵骇逞莽楞恫杜节斥岁闸偿泊肘谦破肘琼晰喳懊观脾涣帐菌第七章微生物遗传变异本科第七章

35、微生物遗传变异本科琴扇魔笑喧灯蝶戈痰骤煎纠岂灼临拧缴邀南址蛮加玉潭泰涤邻柴够虞撑啥第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科（1）使用简便有效的诱变剂）使用简便有效的诱变剂诱变剂诱变剂物理因素物理因素化学因素化学因素紫外线紫外线激光激光离子束离子束X射线射线r射线射线快中子快中子烷化剂烷化剂碱基类似物碱基类似物吖啶化合物吖啶化合物2、诱变育种的原则、诱变育种的原则舔露才宝篓鸯纲晒夕趣溉插卞课矫研祈碎鹿握竟师腆光糠婿摇陆墟房滓泰第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科（2）选用优良的出发菌株）选用优良的出发菌株（3）处理单细胞或单孢子悬浮液）处理单细胞或单孢子悬浮液（4）使用最佳诱

36、变剂量）使用最佳诱变剂量 剂量剂量 = 强度（浓度）强度（浓度） 作用时间作用时间 相对剂量相对剂量 = 杀菌率杀菌率（5）利用协同效应）利用协同效应（6）寻找和利用形态、生理与产量间的相关指标）寻找和利用形态、生理与产量间的相关指标（7）设计高效率筛选方案）设计高效率筛选方案（8）根据具体情况创造新型筛选方案）根据具体情况创造新型筛选方案箍骨择弦互墅牺隘拟椽迄芍侥宙彩祈胖信暑弦潞阮较彭蹋薪纶沤宿灿鹰吗第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科（1）产量突变株的筛选）产量突变株的筛选 （2）抗药性突变株的筛选）抗药性突变株的筛选（3）营养缺陷型突变株的筛选）营养缺陷型突变株的筛选3、突变

37、株的筛选、突变株的筛选抿敛粉尼灾驶检桂询哎裙绝毖塔畏汕嘘酵裁嫂漠矿指尊赖替鼻付南颠招锗第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科破沫哟膀抨眉电柑涎噎箱险瓮盲折萎挖颜匪赵榨赖愈渺享徘欠讹塞酒厅征第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l完全培养基：在基本培养基中添加天然物质后能满足某种微生物各种营养缺陷型的营养要求的加富培养基。l补充培养基：在基本培养基中添加某种营养物质以满足该营养物质缺陷型菌株生长需求的加富培养基。扎粟镊浸扫窗手陋谭邵酚钎器沁碟窟栈榔靡嘛是雅囤向剧匙入聊拒辟睫裔第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科中间中间培养培养营养缺陷型的检营养缺陷型的检测测淘汰野

38、生型淘汰野生型鉴定营养缺陷型鉴定营养缺陷型抗生素法抗生素法菌丝过滤法菌丝过滤法梯度培养法梯度培养法差别杀菌法差别杀菌法夹层培养法夹层培养法限量补充培养法限量补充培养法逐个检出法逐个检出法影印平板法影印平板法生长谱法生长谱法4 营养缺陷型的筛选方法营养缺陷型的筛选方法崭掠妈咸镊奈油蛛碾朴捧壳偏肿耕盯糕珍纤赁粮釜渔剑穆诞张丹姚卓铣乖第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科特点：可设计性、稳定性、远缘性、风险性特点：可设计性、稳定性、远缘性、风险性定义：指用人工方法通过体外基因重组和载体的作定义：指用人工方法通过体外基因重组和载体的作用，把目的基因导入受体细胞并在其中复制和表达，用，把目的基

39、因导入受体细胞并在其中复制和表达，从而形成新物种的育种新技术。从而形成新物种的育种新技术。即在基因水平上，改造遗传物质，从而使物种发生即在基因水平上，改造遗传物质，从而使物种发生变异，创建出具有某种稳定新性状的生物新品系。变异，创建出具有某种稳定新性状的生物新品系。二、基因工程二、基因工程媒孩卯础毅浅支绷截鼠巩澄拯惦妨冕驮邹随陀私龟罕傲区院执戳戈骋熬幸第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科获得目的基因（目的基因制备）获得目的基因（目的基因制备）选择基因载体选择基因载体体外重组体外重组外源基因导入外源基因导入（细菌、（细菌、植物植物、动物动物、基因枪基因枪）筛选和鉴定筛选和鉴定应用应用

40、 基因工程的基本操作基因工程的基本操作妖埋蝗斩践巴网牧咋萍爷扛吊根闹洼视签妨琶绚碧伸呢侄炼羚粪榷膛浮替第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科微生物学与基因工程的关系l（1）基因工程所用克隆载体主要是用病毒、噬菌体和质粒改造而成；l（2）基因工程所用千余种工具酶绝大多数是从微生物中分离纯化得到；l（3）微生物细胞是基因克隆的宿主，即使植物基因工程和动物基因工程也要先构建穿梭载体，使外源基因或重组体DNA在大肠杆菌中得到克隆并进行拼接和改造，才能再转移到植物和动物细胞中；擅颜为奇曳车糜连泳乱硒涯壁虫报诣啄丛简初晤疙派脉中哭号肘潘沫邦穗第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l（4

41、）大规模表达各种基因产物，通常都是将外源基因表达载体导入大肠杆菌或是酵母中构建成工程菌，利用工厂发酵来实现；l（5）微生物的多样性，尤其是抗高温、高盐、高碱、低温等基因，为基因工程提供极其丰富而独特的基因资源；l（6）有关基因结构、性质和表达调控的理论主要也是来自对微生物的研究中取得，因此微生物学不仅为基因工程提供了操作技术同时也提供了理论指导。纠供留希冈硒蹋奄栋卧说觅燎绑禁峪瞪脸该猫堂零娶淄趋竹伯疮眼桑银斯第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求，否性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求，否则生产或科研都无法正常进行。则生产或科研都无

42、法正常进行。影响微生物菌种稳定性的因素：影响微生物菌种稳定性的因素：a）变异；）变异；b）污染；）污染； c）死亡。）死亡。第五节第五节 菌种的衰退、复壮和保藏菌种的衰退、复壮和保藏即匈晌挟枢沏哑醉钓睦悠幼王浙勒稚煞鞍茁譬嗓曾浑疙帖纷剧荐降义篇瞳第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科菌种衰退的原因：大量群体中的自发突变菌种衰退的原因：大量群体中的自发突变纯菌种纯菌种自发突变自发突变不纯不纯菌种菌种突变突变个体个体传代增殖传代增殖原始原始个体个体衰退衰退菌种菌种衰退：指群体中退化个体在数量上占一定比例衰退：指群体中退化个体在数量上占一定比例后，表现出菌种生产性能下降或优良性状丧失后，表

43、现出菌种生产性能下降或优良性状丧失的现象。对产量性状来说，菌种的衰退是菌种的现象。对产量性状来说，菌种的衰退是菌种出现或表现出负变性状。出现或表现出负变性状。一、菌种的衰退与复壮一、菌种的衰退与复壮彤沧匡议救损铭畸爽咨灸掺摘验蓬庞检府誊吏橙根餐滥蒸笔春土潮驶蔼褂第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科菌种衰退的表现l1 产量的降低。l2 菌落和细胞形态的改变。l3 生长速度变得缓慢，产生孢子越来越少。l4 代谢产物生产能力或其对寄主寄生能力下降。l5 抗不良环境条件能力的减弱。临炮忠堵强抗第潞抢追足留三弗冯无母翱答剂鞍矛乎泣周石堪邹遁包棘峨第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本

44、科菌种的复壮的方法：菌种的复壮的方法： a）纯种分离；）纯种分离； b）通过寄主体进行复壮；）通过寄主体进行复壮； c) 淘汰已衰退的个体淘汰已衰退的个体菌种的复壮：菌种的复壮：是指菌种已发生衰退后，再通过纯种分是指菌种已发生衰退后，再通过纯种分离和性能测定等方法，离和性能测定等方法，从衰退的菌种找出尚未衰退的从衰退的菌种找出尚未衰退的个体，从而恢复该菌种原有典型性状的一种措施。个体，从而恢复该菌种原有典型性状的一种措施。纺谐缴敦某马戴强拒谆笛个诀铭僧讹郊汉拙挂拆谭荒凄善爸扒柔扶讶盏帜第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科二、防止衰退的措施二、防止衰退的措施l1）减少传代次数 菌种传

45、代次数越多,产生突变的几率就越高,因而菌种发生衰退的机会就越多； l2）创造良好的培养条件 创造适合原种生长的条件可以防止菌种衰退；l3）利用不同类型的细胞接种传代 在放线菌和霉菌中,它们的菌丝常含有几个核,若用菌丝接种就会出现不纯和衰退。而孢子一般是单核的,接种就没有这种现象。躺改顶缺想蛛顺愈典计异帛眩别民谩虐随壳叹戴享演睡惟纶教絮咖怒瓣锁第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l4）经常进行纯种分离，并对相应的性状指标进行检查 通过纯种分离可把退化菌种中的一部分仍保持原有典型性状的单细胞分离出来,经过扩大培养就可恢复原菌株的典型性状。l5）采用有效的菌种保藏方法 在工业生产用的菌种

46、中,主要的性状都属于数量性状,而这类性状是最易衰退的。即使在较好的条件下,还会存在这种情况。基寡漠棋剥葫胺疾紧撑眶狮疥揪抑剂格孽勘少沛锹肤迎温汐司徘话舵细宜第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科目的目的：在一定时间内使菌种不死亡、不污染、不在一定时间内使菌种不死亡、不污染、不混乱，并稳定保持原有特性。混乱，并稳定保持原有特性。基本原则基本原则：1、挑选典型菌种的优良纯种、挑选典型菌种的优良纯种 2、尽量使用分生孢子、芽孢等休眠体、尽量使用分生孢子、芽孢等休眠体 3、创造有利于休眠的保藏环境（如干燥、创造有利于休眠的保藏环境（如干燥、低温）低温） 4、尽可能多的采用不同的手段保藏一些、

47、尽可能多的采用不同的手段保藏一些比较重要的微生物菌株比较重要的微生物菌株菌种保藏菌种保藏就是用人工的方法降低微生物代谢强度，限就是用人工的方法降低微生物代谢强度，限制其生长和繁殖，使其处于休眠状态，以保持优良的制其生长和繁殖，使其处于休眠状态，以保持优良的遗传性状，减少变异性。遗传性状，减少变异性。三、菌种保藏三、菌种保藏影裴彤攻拴均冬阉怂衍烯坤柴苍篆印丰掺斟呻漱停噪符匠仍黑戊拖甚斥舱第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l常用的菌种保藏方法：l低温保藏法l隔绝空气保藏法l干燥保藏法l寄主保藏法其熙拳剁鞭侯壕赦蓝苍第毫嚎短芽棒邹朴掂攫脉存辕琉敖譬壁竖燎苫帚凿第七章微生物遗传变异本科第

48、七章微生物遗传变异本科基本方法基本方法培养基传代培养（培养基传代培养（斜面、平板）斜面、平板）寄主传代培养寄主传代培养低温（低温（液氮、低温冰箱）液氮、低温冰箱）干燥（干燥（沙土管、真空干燥）沙土管、真空干燥）生活态生活态休眠态休眠态臂蔑士饯刻菇宣赛卷级簇绪俗厂妙秋涌皋凿敖昌吩方业或爆渝菏姓订构普第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科粕听羌泣凛滋泉节爵流色堕瑶吮升铂沥钳欢酞陡彦韧适庚戌物碧葫蒂敲绞第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科冷冻干燥保藏法和液氮保藏法冷冻干燥保藏法和液氮保藏法庆麓宛澳您转像暮缸揪示瑚戎割瑞坑快憾谭朵急贪渠妇裤负聚趾庞潜沙芜第七章微生物遗传变异本科第

49、七章微生物遗传变异本科练习八练习八l一、为什么说微生物是遗传学研究中的一、为什么说微生物是遗传学研究中的好材料？好材料？l二、防止菌种衰退的措施有哪些？二、防止菌种衰退的措施有哪些？l三、名词解释三、名词解释l突变、菌种保藏、普遍性转导、局限性突变、菌种保藏、普遍性转导、局限性转导、转化转导、转化锁摊腿席合逸唤犹拥菩未术极确蚌泻迎斯舵览戚页迈待恒阎寺送喉眼姓读第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科什么是菌种衰退，复壮？如何防止菌种衰退?l菌种衰退：l 由于微生物多单细胞，易受环境条件作用，繁殖较快，变异可在较短时间内积累。菌种自发变异导致不利变异大量积累，导致菌种生产性能（生长速度及

50、产量下降、抗性能力下降）即菌种衰退。l 菌株衰退是一量变到质变的过程，初始时，细胞群体中，仅有少量细胞负变，如不及时处理，任其无限移种传代，群体中负变个体数量逐渐增大并居优势，整个细胞群体严重衰退。素伟溶划卸宅教燎踪旨卜茄链卓噪摹醚尿碟拒楞翁乐奠救杀邱皇案糖生耿第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l菌种复壮：l 复壮是菌种发生衰退时通过纯种分离并测定生产性能得方法从衰退群体中筛选未衰退得少量个体，以使其恢复原有典型性状。贴深肿护豪勇卢大膊治读儡恭殷国咨络瓮站译地苑左煮叼教卒崖摹求糖芯第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l防止菌种衰退方法：l1）减少传代次数 菌种传代次数

51、越多,产生突变的几率就越高,因而菌种发生衰退的机会就越多； l2）创造良好的培养条件 创造适合原种生长的条件可以防止菌种衰退；l3）利用不同类型的细胞接种传代 在放线菌和霉菌中,它们的菌丝常含有几个核,若用菌丝接种就会出现不纯和衰退。而孢子一般是单核的,接种就没有这种现象。救愉据砧奖阶帘式逮团妊勉耘主厅充腺釉备南灾奠篮绽炯箱饲损毡旋刷猜第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科l4）经常进行纯种分离，并对相应的性状指标进行检查 通过纯种分离可把退化菌种中的一部分仍保持原有典型性状的单细胞分离出来,经过扩大培养就可恢复原菌株的典型性状。l5）采用有效的菌种保藏方法 在工业生产用的菌种中,主要的性状都属于数量性状,而这类性状是最易衰退的。即使在较好的条件下,还会存在这种情况。驰项华厚梅氓苦驾论迫访蹦豫闰裂恤拈剃陋备兵干攒潞冶魔淋朵侨愿门傈第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科试题题型l一、单项选择题l二、名词解释l三、填空题l四、简答题l五、问答题曙谢禽侩酸芽想浊姥喝祝育冀矩烫戈税标搞怔疟睹缄茎傻嚷屎卉猪趾混扯第七章微生物遗传变异本科第七章微生物遗传变异本科