116第八章微生物遗传

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1、 第八章第八章 微生物遗传与微生物遗传与变异变异悯捶悔表晾孪傲乒各刘日沁郡戊犯誓愧畸楞汇永乓窗玫镰尼无瞒际腋曳刹116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传遗传遗传: 亲代与子代相似亲代与子代相似.变异变异:亲代与子代、子代间不同个体不完亲代与子代、子代间不同个体不完全相同全相同.遗传遗传(inheritance)和变异和变异(variation)是是生命的最本质特性之一生命的最本质特性之一遗传型遗传型:表型表型(表现型表现型):生物的全部遗传因子及基因生物的全部遗传因子及基因具有一定遗传型的个体具有一定遗传型的个体,在特定环境条件下通过在特定环境条件下通过生长发育所表现出的形生长发育所表现出

2、的形态等生物学特征的总和态等生物学特征的总和.表型是由遗传型所决定表型是由遗传型所决定,但也和环境有关。但也和环境有关。瘪椿永川僻皿钒闯哆弹褪痢烟拾阑放杜错支赛呛弃谣栈唆悲秦嘿联燎墅驶116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传微生物是遗传学研究中的明星：微生物是遗传学研究中的明星：t 微生物细胞结构简单微生物细胞结构简单,营养体一般为单营养体一般为单 倍体，方便建立纯系。倍体，方便建立纯系。t 很多常见微生物都易于人工培养很多常见微生物都易于人工培养,快速、快速、 大量生长繁殖。大量生长繁殖。t 对环境因素的作用敏感对环境因素的作用敏感,易于获得各类易于获得各类 突变株，操作性强。突变株，操

3、作性强。耀屉布供帛翘油峨拍卵攻献敌框纱价然虫疆钙竖瓷半铁蛰蛹茂憋辑收月吗116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的微生物是研究现代遗传学和其它许多主要的生物学基本理论问题中最热衷的研究对象。生物学基本理论问题中最热衷的研究对象。对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物学和生物工程学的发展，而且现代分子生物学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供了丰富的理论基础，为育种工作提供了丰富的理论基础，促使育促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、从种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、从随机到定向、从近缘杂交到远缘

4、杂交的方向随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。发展。研究微生物遗传学的意义研究微生物遗传学的意义施除藏研涉昂唉频朴茎忘乳坡庶眩肄搪尧澄叼弧堡刹怨榆司邑骡媒龄阵授116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础一、一、DNA作为遗传物质作为遗传物质二、二、RNA作为遗传物质作为遗传物质三、朊病毒的发现与思考三、朊病毒的发现与思考淑锹厅顿操妓碧哩皮糙险缄貉妒舀扑捐谦治谩傣井失鞠尖浆傲垣岭吵袖妄116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传一、一、 DNADNA作为遗传物质作为遗传物质（一）经典转化实验（一）经典转化实验（transformationtra

5、nsformation）：）：1928,F.Griffith1928,F.Griffith，研究对象：研究对象：Streptococcus pneumoniaeStreptococcus pneumoniae（肺（肺炎链球菌）炎链球菌）S SIIIIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性性R RIIII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性恿七芬掸恳武灾的缕车接汐影抨采郧臼导榷猜密樟焰霄鼎河鲜毫扑韦桌苞116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1928年，年，Griffith进行了以下几组实验：进行了以下几组实验：

6、（1）动物实验）动物实验对小鼠注射活对小鼠注射活RII菌或死菌或死SIII菌菌 小鼠存活小鼠存活对小鼠注射活对小鼠注射活SIII菌菌小鼠死亡小鼠死亡对小鼠注射活对小鼠注射活RII菌和热死菌和热死SIII菌菌 小鼠死亡小鼠死亡 抽取心血抽取心血 分离分离 活的活的SIII菌菌攘疚里蔚藉题仁话扣叁访撒鹅童拢警赛涛炯昧护抚讨瞳囤擅廷瞎吞价弛谓116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传（2）细菌培养实验）细菌培养实验（3）S型菌的无细胞抽提液试验型菌的无细胞抽提液试验以上实验说明：加热杀死的以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入能存在一种

7、转化物质，它能通过某种方式进入RII型型细胞并使细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。型细胞。热死热死SIII菌菌不生长不生长活活 RII 菌菌长出长出RII菌菌热死热死SIII菌菌长出大量长出大量RII菌和菌和10-6SIII菌菌活活R菌菌+S菌无细胞抽提液菌无细胞抽提液长出大量长出大量R菌和菌和少量少量S菌菌+活活RII菌菌平皿培养平皿培养局耻挽烯岛坍对坟曹嘴傀蕾柑王最横货睡毛磕姓雇架床轰铺肾漳锻梁蝉春116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传加加S菌菌DNA加加S菌菌DNA及及DNA酶以外酶以外的酶的酶加加S菌的菌的DNA和和DN

8、A酶酶加加S菌的菌的RNA加加S菌的蛋白质菌的蛋白质加加S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖活活R菌菌长出长出S菌菌只有只有R菌菌1944年年 O.T.Avery、 C.M.MacLeod和和 M。McCarty在离体条件下进行了转化试验：在离体条件下进行了转化试验：阿夜眩殆官鳖矽恢菊珊茧裁挚注双荐蔓录勿椒熔福要鹊否韵猴值窒灰暴含116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 只只有有S S型型细细菌菌的的DNADNA才才能能将将S. S. pneumoniaepneumoniae的的R R型型转转化化为为S S型型。且且DNADNA纯纯度度越越高高，转转化化效效率率也也越越高高。说说明明S S型型菌菌株

9、转移给株转移给R R型菌株的，是遗传因子型菌株的，是遗传因子。宠枷歪蛋夺贮彭民袖鹊姿鹰喳褪臂筒木昏末申寥摩螺绥滓漾应邻液情蔗丛116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传（二）噬菌体感染实验（二）噬菌体感染实验A. D. Hershey和和M. Chase， 1952年年（1）含）含32P-DNA的一组：放射性的一组：放射性85%在沉淀中在沉淀中10分钟后分钟后用捣碎器用捣碎器使空壳脱离使空壳脱离吸附吸附离心离心沉淀细胞进一步培沉淀细胞进一步培养后，可产生大量养后，可产生大量完整的子代噬菌体完整的子代噬菌体上清液中含上清液中含15%放射性放射性沉淀中含沉淀中含85%放射性放射性画倦谩闲概枢疲尿

10、剃杨凤邵锥胶祁敢京玩皖筒睬霍芳声着懈荷账苗戏室掌116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传沉淀中含沉淀中含25%放射性放射性以以32S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验（2）含）含35S-蛋白质的一组：放射性蛋白质的一组：放射性75%在上在上清液中清液中10分钟后分钟后用捣碎器用捣碎器使空壳脱离使空壳脱离吸附吸附离心离心沉淀细胞进一步培沉淀细胞进一步培养后，可产生大量养后，可产生大量完整的子代噬菌体完整的子代噬菌体上清液中含上清液中含75%放射性放射性董嘉婚刁陛侮畦零桥划苞壶都糊毙挠皿胎庄识基岗十渝绩苫闺康夷件寞岩116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 为了证

11、明核酸是遗传物质，为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-ConratH. Fraenkel-Conrat（19561956）用含）用含RNARNA的烟草花叶病毒（的烟草花叶病毒（TMVTMV）进行了著）进行了著名的名的植物病毒重建实验植物病毒重建实验。二、二、RNARNA作为遗传物质作为遗传物质刀监逼蜕挺姚瓦孩恳竖叶会孟焚艳态瘁律训琐降撇钥贸唇驱敏述折氛腑迁116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传MTV HRVHRV MTV界芝凤凡谚容湿伟剥迷插傻罢玫爆檀赏驯臼盎辞典唬桂遥诺胜佰存败禁跺116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传用两种杂合病毒感染寄主：用两种杂合病毒感染寄主：（

12、1 1）表现）表现TMVTMV的典型症状病分的典型症状病分离到正常离到正常TMVTMV粒子粒子（2 2）表现）表现HRVHRV的典型症状病分的典型症状病分离到正常离到正常HRVHRV粒子。粒子。上述结果说明，在上述结果说明，在RNARNA病毒中，病毒中，遗遗传的物质基础也是核酸。传的物质基础也是核酸。财俺关现壮擂趋政驾尽葡瀑露槽烂寨呵属挨枪过顾嚷辈孝尖券墩亚廷虐第116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传三、朊病毒的发现与思考三、朊病毒的发现与思考亚病毒的一种亚病毒的一种:具有传染性的蛋白质致具有传染性的蛋白质致病因子病因子,迄今为止尚为发现该蛋白内含迄今为止尚为发现该蛋白内含有核酸。有核酸

13、。其致病作用是因动物体内正常的蛋白其致病作用是因动物体内正常的蛋白质质PrP c改变折叠状态为改变折叠状态为PrP sc所致所致,而而这二种蛋白质的一级结构并没有改变这二种蛋白质的一级结构并没有改变.饮屹壳屡定壹章屏鲜札肌凳垢来棉媒酶铅斋朴肺登荤愈平咸廖酿讶经追有116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1）蛋白质是否可以作为遗传物质？）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？是生命的一个特例？ 还是仅仅为表达调控的一种形式？还是仅仅为表达调控的一种形式？2）蛋白质折叠与功能的关系）蛋白质折叠与功能的关系,是否存在折是否存在折 叠密码？叠密码？怪骏陌敞脏救嫡痕芯幻凹戚截卵珊

14、选傅寝物弟阅党叁咕处烦押锅扮眺讨凛116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传第二节第二节 微生物的遗传物质微生物的遗传物质一、概念一、概念基因组（基因组（genome）:一个物种的单倍体的所有染色体及其一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称所包含的遗传信息的总称.原核生物原核生物(如细菌如细菌),多为单倍体多为单倍体(在一般在一般情况下只有一条染色体情况下只有一条染色体)真核微生物真核微生物,多多条染色体条染色体,例如啤酒酵母有例如啤酒酵母有16条染色体条染色体. .有时为双倍体有时为双倍体钦厢闲肋遗巷忆滴咎刹遥尧湾寡腿砒芹焰殖锭荧铅酸肢呼我蠕稍剃芝货运116第八章微生物遗传

15、116第八章微生物遗传二、微生物基因组结构的特点二、微生物基因组结构的特点1、原核生物、原核生物(细菌、古生菌细菌、古生菌)的基因组的基因组1)染色体为双链环状的染色体为双链环状的DNA分子分子(单倍体单倍体); 链环状的染色体在细胞中以紧密缠绕成的较致链环状的染色体在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在于细胞中密的不规则小体形式存在于细胞中,该小体称为该小体称为拟核拟核(nucliod),其上结合有类组蛋白蛋白质和少量其上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA分子分子,使其压缩成一种手脚架形的致密结构。使其压缩成一种手脚架形的致密结构。疡垢忧陌恢昏领讥维柜盛俭坠北宫淆樊革铃格举功荔歹脉化

16、师项拍痕柯瞻116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1)染色体为双链环状的染色体为双链环状的DNA分子分子(单倍体单倍体);2)基因组上遗传信息具有连续性基因组上遗传信息具有连续性;基因数基本接近由它的基因组大小所基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数估计的基因数参见表参见表8-1(通常以通常以1000bp1500bp 为一个基因进行计算为一个基因进行计算)微生物基因组微生物基因组DNA绝大部分用来编码绝大部分用来编码蛋白质、蛋白质、RNA;用作为复制起点、启动用作为复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别和子、终止子和一些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列。结合的位点等信号序

17、列。一般不含内含子一般不含内含子,遗传信息是连续的而遗传信息是连续的而不是中断的。不是中断的。个别细菌个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的和古生菌的rRNA和和tRNA中也发现有中也发现有内含子或间插序列内含子或间插序列晕俱卓辛墟爸骏瀑舰道刀鲸彤呆椰祥贴鲸坷贾将瘤氰矽衣冶康多醇诛滚冕116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1)染色体为双链环状的染色体为双链环状的DNA分子分子(单倍体单倍体);2)基因组上遗传信息具有连续性基因组上遗传信息具有连续性;3)功能相关的结构基因组成操纵子结构功能相关的结构基因组成操纵子结构;4)结构基因的单拷贝结构基因的单拷贝,

18、rRNA基因的多拷贝基因的多拷贝;5)基因组的重复序列少而短基因组的重复序列少而短. 古生菌的基因组在结构上类似于细菌古生菌的基因组在结构上类似于细菌.但但是信息传递系统是信息传递系统(复制、转录和翻译复制、转录和翻译)则与则与细菌不同而类似于真核生物。细菌不同而类似于真核生物。操纵子操纵子(operon):功能相关的几个基因前后相连功能相关的几个基因前后相连,再加上一个共同的再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。等）在基因转录时协同动作。指沂宋浮讨祝咸命勘毙嘿课吴吱咎缴社掷泳好叼骂府愚稀楼引缆遗她沫筛

19、116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2 2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组、真核微生物（啤酒酵母）的基因组1）典型的真核染色体结构；）典型的真核染色体结构；2）没有明显的操纵子结构；）没有明显的操纵子结构；啤酒酵母基因组大小为啤酒酵母基因组大小为13.5106bp，分布在分布在16条染色体中。条染色体中。3）有间隔区（即非编码区）和内含）有间隔区（即非编码区）和内含 子序列；子序列；4）重复序列多；）重复序列多；尉平俏龋耘氓瞎芦董炭衍辑脚户沦芒帅猾柬键脊汉歧被原赂少疆灼殖酚凭116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传三、三、 质粒和转座因子质粒和转座因子质粒（质粒（plasmid）：

20、）：一种独立于染色体外一种独立于染色体外,能进行自主复制的细胞质能进行自主复制的细胞质遗传因子遗传因子,主要存在于各种微生物细胞中。主要存在于各种微生物细胞中。转座因子（转座因子（transposable element）：）：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列序列,广泛分布于原核和真核细胞中。广泛分布于原核和真核细胞中。质粒和转座因子是细胞中除染色体以外质粒和转座因子是细胞中除染色体以外的另外二类遗传因子的另外二类遗传因子衙个众引掇凛睹笨井孔齿儿综伞炊章瘴靖峡拘烦背沿陷唐普厄疟腹越烛淫116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传一）、质

21、粒的分子结构一）、质粒的分子结构1、结构、结构通常以共价闭合环状通常以共价闭合环状(covalently closed circle,简称简称CCC)的超螺旋双链的超螺旋双链DNA分分子存在于细胞中子存在于细胞中质粒分子的大小范围从质粒分子的大小范围从1kb左右到左右到1000kb（细菌质粒多（细菌质粒多在在10kb以内以内）台踢祖扭象旷鳃雌誉讳拭阀詹币昆趴僵苗荧渗乙渭罗乒笛咙漂毫虞晚汀如116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传有三种结构类型有三种结构类型CCC、开环和线型、开环和线型嫌笋饯荫颐税域上抨识歉吸蹭始剪朽杂攒胖山苇远节柒姜事嘶驹毋雄咀泣116第八章微生物遗传116第八章微生物遗

22、传2 2、质粒的类型、质粒的类型严谨型质粒严谨型质粒(stringent plasmid)(stringent plasmid)：复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数松弛型质粒松弛型质粒(relaxed plasmid)(relaxed plasmid)：复制行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数复制行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数啤郝闸拯德绿皆缮迭执故棕纺绎微毡迄士镜途夺噶恤付裁门闪瞳避蹲东脯116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传二）、质粒的主要类型二）、质粒的主要类型在某些特殊条件下在某些特殊条件下,质粒有时能赋予宿质粒有时能赋予宿主细胞以特

23、殊的机能主细胞以特殊的机能,从而使宿主得到从而使宿主得到生长优势。生长优势。 质粒所含的基因对宿主细胞一般是非质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；必需的；涧埔履拈久旬酋羌汝旷日捅挟逊匡否裕掌长祥综却辑威笔伏儒店狡炭幕恳116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传质粒所编质粒所编码的功能码的功能和赋予宿和赋予宿主的表型主的表型效应效应致育因子致育因子(Fertility factor,F因子因子)抗性因子抗性因子(Resistance factor,R因子因子)产细菌素的质粒产细菌素的质粒(Bacteriocin production plasmid)毒性质粒毒性质粒(virulence p

24、lasmid)代谢质粒代谢质粒(Metabolic plasmid)隐秘质粒隐秘质粒(cryptic plasmid)服怪殖缸鬃扎沼裔筐幅纱贡影侧教恒邯熬颖别岗住斜央泞锗乘狱艇孰涤挂116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1、致育因子、致育因子(Fertility factor，F因子因子) 又称又称F质粒质粒,其大小约其大小约100kb,这是最早发这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象(接接合作用合作用)有关的质粒。有关的质粒。携带携带F质粒的菌株称为质粒的菌株称为F+菌株菌株(相当于雄性相当于雄性),无无F质粒的菌株质粒的菌株称为称为F-菌株菌株(相

25、当于雌性相当于雌性).F因子能以游离状态因子能以游离状态(F+)和以与染色体相和以与染色体相结合的状态结合的状态(Hfr)存在存在于细胞中于细胞中,所以又称之所以又称之为附加体为附加体(episome)。敬损脑系新踏狗惧己稻抛软弗祈霉提舅哨摸积镐义宛脱铁埋盔祖求商坐逃116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2、抗性因子、抗性因子(Resistance factor,R因子因子)包括抗药性和抗重金属二大类包括抗药性和抗重金属二大类, 简称简称R质粒。质粒。抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。药性的重要原因之一。R R因子由相连的两个因子由相

26、连的两个DNADNA片段组成，即片段组成，即抗性转移因抗性转移因子子（resistence transfor factorresistence transfor factor， RTF RTF ）和）和抗抗性决定性决定R R因子因子（r-determinantr-determinant），），RTFRTF为分子量约为分子量约为为111011106 6DaltonDalton，控制质粒，控制质粒copycopy数及复制，抗性数及复制，抗性决定质粒大小不固定，从几百万到决定质粒大小不固定，从几百万到10010100106 6DaltonDalton以上。其上带有其它抗生素的抗性基因。以上。其上带有

27、其它抗生素的抗性基因。嗓碎晴估桩稠挑趁鸡丛像蝗埋百绢胺拙炽饵扎汰腋巡斥瞎恩冶碗透煎蛙直116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传3 3、产细菌素的质粒、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmidBacteriocin production plasmid）细菌素一般根据产生菌的种类进行命名细菌素一般根据产生菌的种类进行命名：大肠杆菌（大肠杆菌（E. coliE. coli）产生的细菌素为）产生的细菌素为colicinscolicins（大肠杆菌素），（大肠杆菌素），而质粒被称为而质粒被称为ColCol质粒。质粒。由由G G+ +细菌产生的细菌素或与细菌素类似

28、的因子与细菌产生的细菌素或与细菌素类似的因子与colicinscolicins有所不有所不同，但通常也是由质粒基因编码，有些甚至有商业价值，例如一同，但通常也是由质粒基因编码，有些甚至有商业价值，例如一种乳酸细菌产生的细菌素种乳酸细菌产生的细菌素NisinANisinA能强烈抑制某些能强烈抑制某些G G+ +细菌的生长，细菌的生长，而被用于食品工业的保藏。而被用于食品工业的保藏。叼心心缚弹堰驻呛峡歇施绢羌主什恭垛逮锯尤诧箱建香胜掌洋摩摸行阑竖116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传4、毒性质粒（、毒性质粒（virulence plasmid） 许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的许多

29、致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的,这些质粒具有编码毒素的基因这些质粒具有编码毒素的基因,其产物对宿主其产物对宿主(动物、动物、植物植物)造成伤害。造成伤害。产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一病原菌之一,其中许多菌株含有为一种或多种肠其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的质粒。毒素编码的质粒。苏云金杆菌含有编码苏云金杆菌含有编码内毒素内毒素(伴孢晶体中伴孢晶体中)的质粒的质粒根癌土壤杆菌所含根癌土壤杆菌所含Ti质粒是引起双子叶质粒是引起双子叶植物冠瘿瘤的致病因子植物冠瘿瘤的致病因子臻慕肇冤僚鳖嫁眯酶观诡够伐拿幽族讹险葡唯雕质砚晤慕氨

30、堡酞哦呆秤乏116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传Ti质粒质粒中的中的T-DNA可携带任何外源基因整合到可携带任何外源基因整合到植物基因组中，是植物基因工程中有效的克隆载体植物基因组中，是植物基因工程中有效的克隆载体祝湖眺岔蔚横斩饵别瓢倔呸更钒撑揩于补绒肩横贰咖父遗小脓荧泌乡亡堂116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传5、代谢质粒（、代谢质粒（Metabolic plasmid） 质粒上携带有有利于微生物生存的基因质粒上携带有有利于微生物生存的基因,如能降如能降解某些基质的酶解某些基质的酶,进行共生固氮进行共生固氮,或产生抗生素或产生抗生素(某某些放线菌些放线菌)等。等。降解质粒降解

31、质粒:将复杂的有机化合物降解成能被其作将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用的简单形式为碳源和能源利用的简单形式,环境保护方面具有环境保护方面具有重要的意义。重要的意义。亢商银政帽媚异廖会邑绢铜瘁崩矿柏术敝奔兆劲蓑爬瑰宪扰速酥判讲载荣116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传假单胞菌：假单胞菌：具有降解一些有毒化合物，具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物如芳香簇化合物(苯苯)、农、农药药(2,4dichlorophenoxyacetic acid)、辛烷和樟脑等、辛烷和樟脑等的能力。的能力。旬暇鄂灸捻舆搜寒晰笺悄琼望巍易奥钻斗乎锄比娩抖例杰祖恰咸讫浅德涅116第八章微生物遗传11

32、6第八章微生物遗传6、隐秘质粒（、隐秘质粒（cryptic plasmid） 隐秘质粒不显示任何表型效应隐秘质粒不显示任何表型效应,它们的存在只它们的存在只有通过物理的方法有通过物理的方法,例如用凝胶电泳检测细胞抽例如用凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现。提液等方法才能发现。它们存在的生物学意义它们存在的生物学意义,目前几乎不了解。目前几乎不了解。在应用上在应用上,很多隐秘质粒被加以改造作很多隐秘质粒被加以改造作为基因工程的载体为基因工程的载体(一般加上抗性基因一般加上抗性基因)饿厅误窿突孤凋请录奇悔驭肝庇骤书咯塑裙遵焚膳纠吝栽挖斌颊综魏氧饼116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 是一

33、类能在是一类能在DNADNA分子内和分子内和DNADNA之间移动位置的之间移动位置的一段一段DNADNA序列。序列。根据分子结构和遗传性质分为三类根据分子结构和遗传性质分为三类: : 插入序列（插入序列（ISIS）、转座子（）、转座子（TnTn）、）、 Mu Mu噬菌体噬菌体ISIS和和TnTn共同特征：共同特征：都带有编码转座酶的基因；两端都有反向末端重复序列都带有编码转座酶的基因；两端都有反向末端重复序列三）、转座因子的类型和分子结构三）、转座因子的类型和分子结构人证符冻驾培盅蓑泵善宝托檄甥勉步七削九铭坑慌捷峭瞩竿狠终烫亥即腾116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1 1、插入序列（、

34、插入序列（ISIS） 只含有与转座有关的基因和序列，只含有与转座有关的基因和序列，能在细菌染色体、噬菌体能在细菌染色体、噬菌体DNADNA和质粒上和质粒上的许多位点移进移出。可编码特殊的酶的许多位点移进移出。可编码特殊的酶和调节蛋白，但不给细菌表型特征。和调节蛋白，但不给细菌表型特征。2 2、转座子（、转座子（TnTn） 与插入序列主要不同在于它携带有能与插入序列主要不同在于它携带有能赋予宿主某种遗传特性的基因，主要是赋予宿主某种遗传特性的基因，主要是抗性基因。能在细胞内从一个质粒转移抗性基因。能在细胞内从一个质粒转移到另一个质粒，亦可转移到染色体或前到另一个质粒，亦可转移到染色体或前噬菌体上

35、。噬菌体上。汉勘亥坠暴呜邯砖阁衅卜弄邯辟蛔艇掩仿逐甄堡梢空煎凛修芥脾碳援澳资116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传3 3、MuMu噬菌体噬菌体具有转座功能的一类可引起突变的溶具有转座功能的一类可引起突变的溶原性噬菌体。这类噬菌体的原性噬菌体。这类噬菌体的MuMu基因组基因组不论进入裂解周期或处于溶原状态均不论进入裂解周期或处于溶原状态均可整合可整合俱屋咱德乍劲洽题芯哆唯酞舶舌噪瓦膊多修徐奶袒坑楞贫解妇袒综晴疤廉116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传第三节第三节 细菌基因转移和重组细菌基因转移和重组细菌的三种水平基因转移形式细菌的三种水平基因转移形式接合接合转导转导转化转化芒铂嘶焕弧

36、逮空正术员屋肃魔侠龋往诗幕佃淘迁咐素帽偷尸零伙寄熔铭毯116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传接合接合 (conjugation)：细胞与细胞的直接接触细胞与细胞的直接接触(由由F因子介导因子介导)转导转导(transduction)：由噬菌体介导由噬菌体介导转化转化 (natural genetic transformation)：游离游离DNA分子分子 + 感受态细胞感受态细胞喊胶草仰仿青缆左勤瞧沮铭朽珠胆曹菌灿勾穿跨诈篡傈酷斌揪愚逝履帅潍116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传一、接合一、接合(conjugation) 通过细胞与细胞的通过细胞与细胞的直接接触直接接触而产生的而产

37、生的遗传信息的转移和重组过程遗传信息的转移和重组过程.1.实验证据实验证据 1946年年,Joshua Lederberg 和和Edward L.Taturm 细菌的多重营养缺陷型杂交实验细菌的多重营养缺陷型杂交实验见继凰伺眯佰似巡糊刻脖害睬因玩烤钻袭贱所拜狂缓坠藕典思箔烁莉琼社116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传中间平板中间平板上长出的上长出的原养型菌原养型菌落是两菌落是两菌株之间发株之间发生了遗传生了遗传交换和重交换和重组所致！组所致！淬神肉医簧虑锨坞磷纪柔舍无璃祈境踪巫涩署款栏演交泌痢帽等锄雏轨屯116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传证实接合过程需要细胞间的直接接触的证实接

38、合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实验型管实验 ( Bernard Davis,1950 )澈蜡时毒胀畴耗椰及蛆柯祟美尼扁荣锄分共染卢尝沉垛雏狮胳充曝士释欢116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2. 机制机制(大肠杆菌的接合机制大肠杆菌的接合机制) 接合作用是由一种被称为接合作用是由一种被称为F因子的质因子的质粒介导粒介导. F因子的分子量通常为因子的分子量通常为5107,上面上面有编码细菌产生性菌毛有编码细菌产生性菌毛(sex pili)及控及控制接合过程进行的制接合过程进行的20多个基因。多个基因。 含有含有F因子的细胞因子的细胞:“雄性雄性”菌株菌株(F+),其细其细胞表面有性

39、菌毛胞表面有性菌毛; 不含不含F因子的细胞因子的细胞:“雌性雌性”菌株菌株(F-),细胞细胞表面没有性菌毛表面没有性菌毛椅叹芳蝇藕酶亨彤鹅千币竞宜败募升佯囤神撵灿批硷留已扼哟妨词伶还歉116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 F因子为附加体质粒因子为附加体质粒,既可以脱离染色体既可以脱离染色体在细胞内独立存在在细胞内独立存在,也可插入也可插入(整合整合)到染色到染色体上体上.尚郎奴目浑跋灼郑矮巍佃耻伸某黎撵栈检立剧帮譬搞踞蒙捅秘打篱箱染杂116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传F因子的四种细胞形式因子的四种细胞形式a)F-菌株菌株, 不含不含F因子因子,没有性菌毛没有性菌毛,可通过接合

40、作用可通过接合作用接收接收F因子而变成雄性菌株因子而变成雄性菌株(F+);b)F+菌株菌株, F因子独立存在因子独立存在,细胞表面有性菌毛细胞表面有性菌毛;c)Hfr菌株菌株,F因子插入到染色体因子插入到染色体DNA上上,细胞表面细胞表面有性菌毛。有性菌毛。d)F菌株菌株,Hfr菌株内的菌株内的F因子因不正常切割而脱因子因不正常切割而脱离染色体时离染色体时,形成游离的但携带一小段染色体基因形成游离的但携带一小段染色体基因的的F因子因子,特称为特称为F因子因子. 细胞表面同样有性菌毛。细胞表面同样有性菌毛。捍配钞驱微谆贰六骂厅傲悸端哭管点裕小盾橇宴劳阮饲斤宏腮镍猿戚网瞳116第八章微生物遗传11

41、6第八章微生物遗传3、杂交的结果、杂交的结果 1） F+F-杂交杂交F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient一警飞享嘎岛灶屠锡计久除聂贷锄弱准染乱各菜乒蟹皑炼诣攘托放杉筋秃116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传杂交的结果杂交的结果:给体细胞和受体细胞均成为给体细胞和受体细胞均成为 F+细胞细胞.理化因子的处理可将理化因子的处理可将F因子消除而使因子消除而使F+菌菌株变成株变成F-菌株菌株.F+菌株的菌株的F因子向因子向F-细胞转移细胞转移,但含但含F因子因子的宿主细胞的染色体的宿主细胞的染色体DNA一般不被转移一般不被转移.畏悔干痈纹谨酗泛樱鸟筹晦篇郸喻嵌袒闹峙尧桔状

42、钻肆改澜俭扶舟搏柬攫116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传Hfr菌株的菌株的F因子插入到染色体因子插入到染色体DNA上上,因此因此只要只要发生接合转移过程发生接合转移过程,就可以把部分甚至全部细菌就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给染色体传递给F-细胞并发生重组细胞并发生重组,由此而得名为由此而得名为高高频重组菌株频重组菌株。2）Hfr F-杂交杂交鞋芬节枷断奶咬叔狸严募燥池攘界桃寒莉杀百橱殿惧掺掷桃烛揭嘎梨苞度116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传染色体上越靠近染色体上越靠近F因子的先导区的基因因子的先导区的基因,进入进入的机会就越多的机会就越多,在在F-中出现重组子的的时间就中

43、出现重组子的的时间就越早，频率也高。越早，频率也高。F因子不易转入受体细胞中因子不易转入受体细胞中,故故HfrF-杂交后的受体细杂交后的受体细胞胞(或称接合子或称接合子)大多数仍然大多数仍然是是F-。宵搞赎撤胃雷定旅配俊辈颇萧屎魏乾武逼牧共固五凌经鹰富钳矩李蚤殿孟116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传3）FF-杂交杂交Hfr菌株内的菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时因子因不正常切割而脱离染色体时,形成游离的但携带一小段染色体基因的形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子因子,特特称为称为F因子。因子。FF-与与F+F-的不同的不同:给体的部分染色给体的部分染色体基因随体基因随F一起

44、转入受体细胞一起转入受体细胞.a)与染色体发生重组；与染色体发生重组；b)继续存在于继续存在于F因子因子上上,形成一种部分二倍体；形成一种部分二倍体；细胞基因的这种转移过程又常称为性导细胞基因的这种转移过程又常称为性导(se-xduction)、F因子转导因子转导(F-duction),或或F因子因子媒介的转导媒介的转导(F-mediated transduction).式猩抱也贸巫溜栅难锯簿炮教轴镣睬坠伯狰愁罚吓侩敦芋冠玛亮未匙嘲廷116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传二、转导（二、转导（transductiontransduction） 由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交由噬菌体介导

45、的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式换的一种方式:一个细胞的一个细胞的DNA通过病毒通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中载体的感染转移到另一个细胞中. 能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒DNA带到另一个细菌的噬菌体称为带到另一个细菌的噬菌体称为转导转导噬菌体噬菌体.细菌转导的二种类型细菌转导的二种类型:普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导德钳侮匙涝模寞冈荒险甘殖彦挎蜒亭魂工贰勋线扶黄掩籽讳静香榔迹懒亡116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1.普遍性转导普遍性转导(generalized transduction)噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体

46、噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程细胞中的转导过程.(1) 意外的发现意外的发现 1951年年,Joshua Lederberg和和Norton Zin-der为了证实为了证实大肠杆菌以外的其它菌种是否也存在接合作用大肠杆菌以外的其它菌种是否也存在接合作用,用二株用二株具不同的多重营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌进行的实具不同的多重营养缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌进行的实验验:用用“U”型管进行同样的实验时型管进行同样的实验时,在给体和受在给体和受体细胞不接触的情况下体细胞不接触的情况下,同样出现原养型细同样出现原养型细菌！菌！型湾圆窘凄握攻允娱谓耿施籽呻遂淌曰稠诗天俘夺练侣皿弟鞘熟

47、修兔耪如116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传沙门氏菌沙门氏菌LT22A是携带是携带P22噬菌体的溶噬菌体的溶源性细菌另源性细菌另一株是非溶源性细菌一株是非溶源性细菌一个表面看起来的常规研究却导致一个表面看起来的常规研究却导致一个惊奇和十分重要发现的重要例证！一个惊奇和十分重要发现的重要例证！基因的传递很可能是由可透过基因的传递很可能是由可透过“U”型管滤板的型管滤板的P22噬菌体介导的噬菌体介导的普遍性转导这一重要的基因转移途径普遍性转导这一重要的基因转移途径的发现的发现志生肢详铲锤腰疏郴柬狮椅然啊坷很厩太刃磕沉妻饺诛作还轨臭炉结撮厘116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传(2(2

48、) ) 转转导导模模型型送由赫蹲峪叹某党及捌猖恐斤墒垛壕疹竹乓巧锈揪抽竞隘均巍梳尘慈糟莱116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传转导噬菌体为什么转导噬菌体为什么“错错”将宿主将宿主的的DNA包裹进去包裹进去? 噬菌体的噬菌体的DNA包装酶也能识别染色体包装酶也能识别染色体DNA上类上类似似pac的位点并进行切割的位点并进行切割,以以“headful”的包装机制的包装机制包装进包装进P22噬菌体外壳噬菌体外壳,形成只含宿主形成只含宿主DNA的转导的转导噬菌体颗粒噬菌体颗粒( (假噬菌体假噬菌体).).因为染色体上的因为染色体上的pac与与P22 DNA的的pac序列不完序列不完全相同全相同,

49、利用效率较低利用效率较低,这种这种“错装错装”机率一般仅机率一般仅约约1010-6-6-10-10-8-8势锯够孰秦锹搔谜履立娇迄痘味涟墨槐梳苦卞米景谰玻延钟磺依焉披娜厩116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传普遍性转导的两种后果普遍性转导的两种后果:进入受体的外源进入受体的外源DNA通过与细胞染色体的通过与细胞染色体的重组交换而形成稳定重组交换而形成稳定的转导子的转导子流产转导流产转导(abortive transduction)转导转导DNA不能进行重组和复制不能进行重组和复制,但其但其携带的基因可经过转录而得到表达。携带的基因可经过转录而得到表达。特点:在选择培养基平板上形成微小菌落

50、DNA不能复制不能复制,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,而其它细胞只能得到其基因产物而其它细胞只能得到其基因产物,形成形成微小菌落微小菌落。餐菜离峨姐溺制酿稿吏庚洋伎邀掸辅耕锄冠嗓堪分荧旧遭完拔珐沙胆粘屎116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2、局限性转导、局限性转导(specialized transduction)温和噬菌体感染温和噬菌体感染整合到细菌染色体特定位点上整合到细菌染色体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

51、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蒙毗颊勤疵磨瞎撞智笔饺叉牺讥略潮啮蔡悄绰抄宿之荒跟涤兜炸眷咕拐嫡116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2、局限性转导、局限性转导(specialized transduction)温和噬菌体温和噬菌体裂解时的裂解时的不正常切割不正常切割:包包含含gal或或bio基因基因(几率一般仅有几率一般仅有1010-6-6)缺陷噬菌体在宿主细胞内能缺陷噬菌体在宿主细胞内能够象正常的够象正常的DNA分子一样进行分子一样进行复制、包装，提供所需

52、要的裂解复制、包装，提供所需要的裂解功能功能,形成转导颗粒形成转导颗粒.但没有正常但没有正常噬菌体的溶源性和增殖能力噬菌体的溶源性和增殖能力,感感染受体细胞后，通过染受体细胞后，通过DNA整合进整合进宿主染色体而形成稳定的转导子。宿主染色体而形成稳定的转导子。焕朋费茸会匠颓污贴蜒勒盎筑抽淀从撰拒乔封秸雇渔禁壁染蛙典脊猿琉廖116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传局限性转导与普遍性转导的主要区别局限性转导与普遍性转导的主要区别:a)被转导的基因共价地与噬菌体被转导的基因共价地与噬菌体DNA连连接，与噬菌体接，与噬菌体DNA一起进行复制、包装一起进行复制、包装以及被导入受体细胞中以及被导入受体

53、细胞中.而普遍性转导包而普遍性转导包装的可能全部是宿主菌的基因。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并将固定的个别基因导入受体,故称为局故称为局限性转导限性转导.而普遍性转导携带的宿主基因而普遍性转导携带的宿主基因具有随机性。具有随机性。旗杠爆奔苇夫荚蓝虱陀胳新洲祭宁何佃鸳赔睁蔷瀑粱篱裔沤呆婚醉逝锈翔116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传比较项目比较项目普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导转导的基因转导的基因供体染色体或染色供体染色体或染色体外的任何基因体外的任何基因供体染色体上与原噬菌体紧供体

54、染色体上与原噬菌体紧密连锁的少数几个个别基因密连锁的少数几个个别基因噬菌体寄生噬菌体寄生的位置的位置不结合在寄主染色不结合在寄主染色体特定位置上体特定位置上结合在寄主染色体特定位置结合在寄主染色体特定位置上上获得转导噬获得转导噬菌体的方法菌体的方法通过敏感菌的裂解通过敏感菌的裂解或容源菌的诱导或容源菌的诱导紫外线诱导容源菌紫外线诱导容源菌转导子的区转导子的区别别一般稳定，非溶原一般稳定，非溶原性（不表现出任何性（不表现出任何噬菌体的性状，包噬菌体的性状，包括免疫性）括免疫性）一般不稳定，呈缺陷溶原性一般不稳定，呈缺陷溶原性（对同源噬菌体具有免疫性，（对同源噬菌体具有免疫性，但不表现出其它噬菌体

55、的性但不表现出其它噬菌体的性状）状）普遍性转导和局限性转导的比较普遍性转导和局限性转导的比较意驮衫他割拄沟葬拐庙曼糠铆赤痹呆撵玩篷匆子郴张拈拯蹈更霍夹残梗赞116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 溶源转变溶源转变(lysogenic conversion):一个与转导相似又不同的现象一个与转导相似又不同的现象 温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化,因噬菌因噬菌体的基因整合到宿主染色体上体的基因整合到宿主染色体上,而使后者获得了而使后者获得了新性状的现象。新性状的现象。溶源转变与转导的不同？溶源转变与转导的不同？a)不携带任何供体菌的基因不携带任何供体菌的基

56、因b)这种噬菌体是完整的这种噬菌体是完整的,而不是缺陷的而不是缺陷的苔舅冒的龙絮要华染台莉试酿坤馅稽墒企哀魂需泄杜暗耕峪火厚款哲酮穷116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传典型实例典型实例Corynebacterium diphtheriaeCorynebacterium diphtheriae（白喉（白喉棒杆菌）：白喉毒素棒杆菌）：白喉毒素/ / 温和噬菌体温和噬菌体笋荷湃苍谤狠睬揩殉扬塘孰枫么颠变服墙底岁恿月芹旋令显虹忱诽猴镇缆116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传三、转化三、转化 (genetic transformation) (genetic transformation)

57、定义定义:同源或异源的游离同源或异源的游离DNA分子分子(质粒和染色体质粒和染色体DNA)被被自然或人工感受态细胞摄取自然或人工感受态细胞摄取,并得到表达的水平方向的基并得到表达的水平方向的基因转移过程因转移过程自然遗传转化自然遗传转化 (natural genetic transformation)人工转化人工转化(artificial transformation)感受态细胞感受态细胞:具有摄取外源具有摄取外源DNA能力的细菌细胞能力的细菌细胞.（competent cell）杂娄些追磨漳辆刚有谓椅辽庸崔金癣赵力剁独言钡绣则横帐倡萌长墩拙赃116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传自然感

58、受态与人工感受态的不同？自然感受态与人工感受态的不同？自然感受态自然感受态的出现是细胞一定生长阶段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；的生理特性，受细菌自身的基因控制；人工感受态人工感受态则是通过人为诱导的方法则是通过人为诱导的方法,使使细胞具有摄取细胞具有摄取DNA的能力或人为地将的能力或人为地将DNA导入细胞内。导入细胞内。 各馏耶蜡缴驴露劝靖寇郧皂玻赚琴狙嚷棒虎赚魂尺时竹馈镐栈戊棕佯痘奇116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1、自然转化、自然转化1928年年,Griffith发现肺炎链球菌发现肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae的转化现

59、象的转化现象 目前已知有二十多个种的细菌具有自然目前已知有二十多个种的细菌具有自然转化的能力转化的能力.进行自然转化进行自然转化,需要二方面必要的条件需要二方面必要的条件:建立了感受态的受体细胞建立了感受态的受体细胞外源游离外源游离DNA分子分子铲酞稿永汗经脊扼铂套垒抢却舆樊帧该倾民舍打锣折面满悉掐缴久谩训惮116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传枯草芽孢杆菌的自然转化过程枯草芽孢杆菌的自然转化过程 (革兰氏阳性菌的转化模型革兰氏阳性菌的转化模型)剂赠适来茫掠扶奎摊贩诀恋悲将聚阴汤矩淘玻抛圃澎固盅会宾文逾匝醇疡116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传自然遗传转化的进行涉及到细菌染色体上

60、几十个自然遗传转化的进行涉及到细菌染色体上几十个基因的功能及彼此间的相互协调基因的功能及彼此间的相互协调,因此被认为是因此被认为是名名副其实副其实 的细菌水平基因转移途径。的细菌水平基因转移途径。目前的研究热点：目前的研究热点：1)细菌为什么要耗费如此多的染色体遗传资源来细菌为什么要耗费如此多的染色体遗传资源来进行自然转化进行自然转化,即该过程的生物学意义到底何在即该过程的生物学意义到底何在?它对细菌自身有什么好处它对细菌自身有什么好处? 2)自然转化过程的很多细节仍不清楚自然转化过程的很多细节仍不清楚,包括细菌如包括细菌如何协调感受态的建立何协调感受态的建立,外源外源DNA进入和重组的具体进

61、入和重组的具体过程等等过程等等3)细菌中具有自然转化能力的范围细菌中具有自然转化能力的范围,到底有那些到底有那些菌具有自然转化能力？菌具有自然转化能力？4)转化转化DNA的来源和在自然环境中发生的自的来源和在自然环境中发生的自然转化然转化墩旭澎喊嘲岁觉硕泽叼奖翼讫恕烧怨外军啄瞻宫邱庚剥搬鹊二宁恕辉垂乓116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2、人工转化、人工转化用用CaCl2处理细胞处理细胞,电穿孔电穿孔等是常用的人工转等是常用的人工转化手段化手段. 在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组手段因重组手段,是基因工程的奠基石和基础技术。是基因工

62、程的奠基石和基础技术。不是由细菌自身的基因所控制不是由细菌自身的基因所控制.用多种不同的技术处理受体细胞用多种不同的技术处理受体细胞,使其人为地处使其人为地处于一种可以摄取外源于一种可以摄取外源DNA的的“人工感受态人工感受态”.荷边配寡贮堑脾秦肘苞肘虫纺稽茨猖千汝樟禄俩翰澜拎棱乔鹤普骄茂梁雷116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 第八章第八章 微生物遗传与微生物遗传与变异变异虹猩铀蕾柳倔酉朽喜翘走埔箩谐宦襟粉勉耍佑显汞啡暮腆痈灼赫坊植傻姬116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传第四节第四节 真核微生物真核微生物的基因重组的基因重组主要方式：主要方式：有性生殖有性生殖准性生殖准性生殖

63、再刃漓售逛尿瘤津遮迫修汀忙论铱野酸红锁黑柄酚层等棕割听瞎亿奥荆析116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传一、有性生殖一、有性生殖 一般指性细胞间的接合和随一般指性细胞间的接合和随之发生的染色体之间的独立分配和染之发生的染色体之间的独立分配和染色体之间的交换，并产生新遗传型后色体之间的交换，并产生新遗传型后代的过程。代的过程。伊锋梢发进筐鲁针眨啥矗零浴乍憎骸坊输排纤敛秒趋相说揽坑巷酝熊全瓷116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传细胞（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杂交能产生有性孢子的酵母菌

64、、霉菌和蕈菌都可以进行有性杂交誓什诺河钩哮呸逮腹裤鸣绒蔑笑飘牙偿吹黑堤拄膊婉还撅览唐斟微题莱转116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1 1、定义：、定义：是是通通过过两两个个不不同同菌菌株株的的体体细细胞胞发发生生融融合合，不不经经过过减减数数分分裂裂而而导导致致低低频频率率基基因重组并产生重组子。因重组并产生重组子。存存在在范范围围：常常见见于于一一些些真真菌菌尤尤其其是是半半知菌中知菌中二、准性生殖（二、准性生殖（parasexual parasexual hybridizationhybridization）剿蚁鹏唾带挖疑攒耪隋绦柔磁路允茶渣鸭半屯搭戈士铱揣娥母筐寻慨老诉116第八

65、章微生物遗传116第八章微生物遗传2 2、准性生殖的过程：、准性生殖的过程：异核体形成（质配）异核体形成（质配）异核体：同一菌丝有不同遗传性状的核在同一异核体：同一菌丝有不同遗传性状的核在同一细胞质中生长。细胞质中生长。异核体的特点：异核体的特点：具有感受性的两种菌丝间才可形成异核体；具有感受性的两种菌丝间才可形成异核体； 具有野生型性状，可在基本培养基上生长具有野生型性状，可在基本培养基上生长 ； （基因互补功能）（基因互补功能） 核核融合融合形成杂合二倍体形成杂合二倍体体细胞交换和单倍体化体细胞交换和单倍体化。引条勤社讯甚火标漠碉坏哼渠嘛雷壁凑赃牲托燎盎任讫蒂苫抉哭亭钾惦礁116第八章微生

66、物遗传116第八章微生物遗传体细胞交换和单倍体化体细胞交换和单倍体化 杂合体细胞中有极少数细胞核在进行有丝分裂的杂合体细胞中有极少数细胞核在进行有丝分裂的过程中，能发生体细胞染色体间的交换、分离（单倍过程中，能发生体细胞染色体间的交换、分离（单倍体化）而产生具有新性状的单倍体杂合子体化）而产生具有新性状的单倍体杂合子、双倍体及双倍体及非整倍体。非整倍体。ABA+B（同核体）（同核体）（异核体）（异核体）AABBABAABB（杂合二倍体）（杂合二倍体）单倍体杂合子单倍体杂合子发襄彰对累矿更鲍镣天珠购陡肇石据查池田遍哩隅滦络撞哆秤磺闲漆林痈116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传第五节第五节

67、微生物基因突变微生物基因突变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.基因突变基因突变:欠唇烷霓余跋瘟董虐柏米镑痰铬凳缺朽溪偶统恐琴人厦画冒番怠覆且瀑攀116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 基因突变是重要的生物学现象基因突变是重要的生物学现象,它是一切它是一切生物变化的根源生物变化的根源,连同基因转移、重组一连同基因转移、重组一起提供了推动生物进化的遗传多变性。起提供了推动生物进化的遗传多变性。诧施脓歉另个灼还溜叁仗走烹恿檀入碑抨厢卸鸥团缘半涌虫仔呢饮畦饭哦116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传突变突变自发突变自发突变诱变诱变环境因素的影响环

68、境因素的影响,DNA复制过程的偶然错误等复制过程的偶然错误等而导致而导致,一般频率较低一般频率较低,通常为通常为10-6-10-9 。某些物理、化学因素对生某些物理、化学因素对生物体的物体的DNA进行直接作用，进行直接作用，突变以较高的频率产生。突变以较高的频率产生。漆刊荧啄眩搅混疹科圈茅辞委描谚潘攻目现趾屈宠倚罩践迭易饰讫夸鹊僻116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1、特点、特点1）非对应性）非对应性2）稀有性）稀有性3）规律性）规律性4）独立性）独立性5）遗传和回复性）遗传和回复性6）可诱变性）可诱变性一、基因突变的特点一、基因突变的特点非茵有络澳骡拓峡唯聊呆闲甥疹掸被讼沸颈耘依哇察

69、压抖转斜唇嚷各禽腮116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传证明突变的性状与引起突变的原因间证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！无直接对应关系！如何证明基因突变的非对应性如何证明基因突变的非对应性?三个经典实验三个经典实验变量实验、涂布实验、影印实验变量实验、涂布实验、影印实验2、实验证据、实验证据讲胺炕仲鼎碾栋溜催述躇卵旷誉筑写屉霍汹音号甄示端悦婿走移涛倚例缺116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传变量实验（变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria and Max Delbruck（1943）航猜釉毙需赦板咬蜕糙肤涪挣犊蚊没舞昧弘泼浇

70、炊帛魁汝嘻寓茁肠例裤褪116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传Newcombe的涂布实验的涂布实验(1949)幻辗寡喧毅霍淆株牟厅妊剧汐撼咀棕凄这汞为朱创桐仟摧贸族谚妆卢痕腔116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 影印实验影印实验(replica plating)Joshua Lederberg and Esther Lederberg(1952)剔姜惫屏邻办腊扳寞冲畴汝巡衰塑牙疙猫蜗拆抄闻危斤惰全篷拂闭吼菩熟116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传二、常见的微生物突变类型二、常见的微生物突变类型表型表型基因型基因型吾琴戍眨掣甥倍表疡峪卞忻勺贝沟蛔铭颧伶兜炎被傅屿攀走蠕膝拥蜘渝像

71、116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1）营养缺陷型）营养缺陷型(auxotroph) 一种缺乏合成其生存所必须的营养物一种缺乏合成其生存所必须的营养物(包包括氨基酸、维生素、碱基等括氨基酸、维生素、碱基等)的突变型的突变型,只只有从周围环境或培养基中获得这些营养有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物或其前体物(precursor)才能生长。才能生长。营养缺陷型是微生物遗传学研究中重营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段要的选择标记和育种的重要手段判断表型的标准判断表型的标准:在基本培养基上能否生长在基本培养基上能否生长.枝茅鳃精宿此搜度谭遂钢骤吨范围吉习集完

72、纷掺胞壤韭苍窟昌善村豫萎桔116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传特点：特点：在选择培养基在选择培养基(常为基本培养基常为基本培养基)上不生长上不生长负选择标记负选择标记突变株不能通过选择平板直接获得突变株不能通过选择平板直接获得健室浮索勃屠掐叼革抖诉表坯炳噎绪婆哨祟鼎彝鳃菇勋千养转锗诛缀轴兵116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传营营养养缺缺陷陷型型(auxotroph)1)豁媳疽杜湿看博频躇离霍帐龙曙羊窗拎适胚艇运后玩闰洪涪桓善依颓铱旗116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传营养缺陷型的表示方法：营养缺陷型的表示方法：基因型基因型: 所需营养物的前三个英文小写斜所需营养物的前三

73、个英文小写斜体字母表示体字母表示:hisC(组氨酸缺陷型组氨酸缺陷型,其中的大写其中的大写字母字母C同一表型中不同基因的突变）同一表型中不同基因的突变）表型表型:同上同上, 第一个字母大写第一个字母大写,且不用斜体：且不用斜体：HisC.在具体使用时多用在具体使用时多用hisC-和和hisC+,分别表示缺分别表示缺陷型和野生型。陷型和野生型。状吓镰巳妨羽搔蹄诫痞施颖惫瞥绽坟铀友侄廉畴轩倦雾龋波蜗吊劫桨菩民116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2）抗药性突变型）抗药性突变型(resistant mutant) 基因突变使菌株对某种或某几种药物基因突变使菌株对某种或某几种药物,特特别是抗生素

74、，产生抗性别是抗生素，产生抗性。特点特点: 正选择标记正选择标记(突变株可直接从抗性平板突变株可直接从抗性平板上获得上获得-在加有相应抗生素的平板上在加有相应抗生素的平板上,只有抗只有抗性突变能生长。所以很容易分离得到。性突变能生长。所以很容易分离得到。)表示方法表示方法: 所抗药物的前三个小写斜体英文所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上字母加上“r”“r”表示表示strstrr r 和和 strstrs s 分别表示对链霉素分别表示对链霉素的抗性和敏感性。的抗性和敏感性。到毡洞瞳饺最葫懈苗泅韩哑箭堵雍亲见惜沿汕机屠幕善烯隧罩牵掠硬迸恭116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传3)条件致死突

75、变型条件致死突变型(conditional lethal mutant) 在某一条件下具有致死效应在某一条件下具有致死效应,而在另一条件而在另一条件下没有致死效应的突变型。下没有致死效应的突变型。常用的条件致死突变是温度敏感突变常用的条件致死突变是温度敏感突变,用用ts(temperature sensitive)表示表示,这类突变在高温这类突变在高温下下(如如42)是致死的是致死的,但可以在低温但可以在低温(如如25-30)下得到这种突变。下得到这种突变。特点特点:负选择标记负选择标记这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因哑凭垫栗窗煽肯英娟旗

76、情涉胯蔷趟眶踢矛炭功岁惕展庶蜀迅焉莽晤张旦忿116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传4)形态突变型形态突变型(morphological mutant)造成形态改变的突变型造成形态改变的突变型特点：特点：非选择性突变非选择性突变突变株和野生型菌株均可生长突变株和野生型菌株均可生长,但但可从形态特征上进行区分。可从形态特征上进行区分。举例：举例：产蛋白酶缺陷突变株的筛选产蛋白酶缺陷突变株的筛选乡蠕伴护畔错掺汐篡蜀痊布啡觉框肇去殖束拄旗屠歼膀鳖貉量边私抛榔蛇116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传5）其它突变类型）其它突变类型 毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化毒力、生产某种代谢产物的

77、发酵能力的变化等在实际应用中具有重要意义突变类型等在实际应用中具有重要意义突变类型 一般都不具有很明显或可直接检测到的表型。一般都不具有很明显或可直接检测到的表型。其突变株的获得往往需要较大的工作量。其突变株的获得往往需要较大的工作量。埔涪再帘书豁垮紫老艺乔逗敖穆颗冒鼎坞漫秩咯疫钡蝴舰饿末帛均鬃穿瞎116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传突变率突变率 定义：定义： 每一细胞在每一世代中发生某一每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的概率。性状突变的概率。突变率突变率= =突变细胞数突变细胞数/ /分裂前群体细胞数分裂前群体细胞数突变是独立的。突变是独立的。三、基因突变的分子基础三、基因突变的

78、分子基础尖智谣盈拿都臼萄枉粹隶骆敏睡拨肖敝粥洽已匠凤肚沼炸皑惧毯苟整惧呈116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1、自发突变、自发突变无人为因素下的低频率突变原因：无人为因素下的低频率突变原因：（1 1）背景辐射）背景辐射（2 2）有害产物积累）有害产物积累（3 3）碱基错配）碱基错配片宏氓斟藏靖臆千织庚插私裔谅掺钝寸亥懂掺祷拌克磊沈俺莫筐龙造茸时116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传分子基础分子基础基因突变的原因是多种多样的，从分子水平来说，基因突变的原因是多种多样的，从分子水平来说，突变是由于突变是由于DNADNA分子碱基对发生变化所产生的结果。分子碱基对发生变化所产生的结果。u

79、碱基置换碱基置换 （1）转换）转换 A G T C 即即DNADNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换；啶被另一个嘧啶所置换；（2）颠换：）颠换：A T A C G C G T 即一个嘌呤被一个嘧啶即一个嘌呤被一个嘧啶, ,或是一个嘧啶被一个嘌呤或是一个嘧啶被一个嘌呤所置换。所置换。铃但居皂忱验跳郧侯檀欲础救瘸垢徽蕊捷冀公植幢冠迪毕抨宜惶拳旺凿丘116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传2、 诱发突变诱发突变诱变剂（诱变剂（mutagenmutagen）：凡能提高突变率的）：凡能提高突变率的任何理化因子，就称为诱变剂任何理化因子，就称

80、为诱变剂种类：诱变剂的种类很多，作用方式多种类：诱变剂的种类很多，作用方式多样。即使是同一种诱变剂，也常有几种样。即使是同一种诱变剂，也常有几种作用方式。作用方式。奔厄群袋琴衡淫午猾跺滔税乞北萍范裙蝶鹿隅空负纷柔君熟篷丛三兼棍阑116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传（1 1）碱基类似物碱基类似物 如：如：5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶(5-BU)(5-BU)和和5-5-氨基尿嘧啶氨基尿嘧啶（5AU5AU）等）等 作用方式：作用方式：主要是在主要是在DNADNA复制时碱基类似物插入复制时碱基类似物插入DNADNA中，中，引起碱基对配对错误，造成碱基置换。引起碱基对配对错误，造成碱基置换。愧蹿徐唬

81、溉桨磺贮毫凶膳绥抵就瞻耐恩冶摸抑溯黔柠撼奥脉搭剩铰路令肠116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传5-BU引起的转换引起的转换则懊烹霉露育性贡集仑速究吼循能打埔皋蒸啥掖留锗戈唇约鞠揪尼淬章惋116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传（2 2）直接与）直接与DNADNA碱基起化学反应的诱变剂碱基起化学反应的诱变剂定义定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂，不论在机体内或是在离体条件下均有作诱变剂，不论在机体内或是在离体条件下均有作用。用。种类：种类：例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二乙酯，甲基磺酸乙酯，乙酯

82、，甲基磺酸乙酯，N-N-甲基甲基-N-N硝基硝基-N-N-亚硝亚硝基胍，基胍，N-N-甲基甲基-N-N-亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙酸，氮芥等）。酸，氮芥等）。作用：作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而引起从而引起DNADNA复制时碱基配对的转换，并进一步复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发生变异。使微生物发生变异。储篮阶谷亩涛锻孔圈暗田魔饿倒嚣谎纶哮胡掠残袭昔钉家丑窖春穆慈咙芍116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传亚硝酸可以使碱基发生氧化脱氨作用。亚硝酸可以使碱基发生氧化脱氨作用。 HNOHNO2 2胞嘧啶（

83、胞嘧啶（C C） 尿嘧啶（尿嘧啶（U U）:A:A HNO HNO2 2腺嘌呤（腺嘌呤（A A） 次黄嘌呤次黄嘌呤（H H）:C:C HNO HNO2 2鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G） 黄嘌呤黄嘌呤（X X）:G:G碱基转换的分子机制碱基转换的分子机制以亚硝酸为例以亚硝酸为例沾霸怂洁韧洞裁缓酮崭仪儿眯栗眩唱业氛亿今盖候决腐诧死逼擞抱膊鄙炎116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传（3 3）移码突变诱变剂）移码突变诱变剂丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶橙和橙和-氨基丫啶等，以及一系列称为氨基丫啶等，以及一系列称为ICR类类的化合物，都是移码突变的有效诱变剂的化

84、合物，都是移码突变的有效诱变剂。喀攫舵喇惟碧到秦还瑶捐蔡倪碾暖嘘柒镁颇捉劣蛆痉挎猛蚤秋港尊枷岗秦116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传丫啶类化合物的诱变机制：丫啶类化合物的诱变机制：由于它们是一种平面型三环分子，结构与由于它们是一种平面型三环分子，结构与一个嘌呤一个嘌呤嘧啶对十分相似，故能嵌入嘧啶对十分相似，故能嵌入两个相邻两个相邻DNADNA碱基对之间，造成双螺旋的碱基对之间，造成双螺旋的部分解开，从而在部分解开，从而在DNADNA复制过程中，会使复制过程中，会使链上增添或缺失一个碱基，结果就引起链上增添或缺失一个碱基，结果就引起了移码突变。了移码突变。汗邮泄宾谎祁董椿宏花氦峰埋歼参错

85、政施晋苑窿猫浩埋膝股佳椒朝助彰译116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传（4 4）紫外线）紫外线紫外线的主要作用是使同链紫外线的主要作用是使同链DNADNA的相邻嘧啶间形成的相邻嘧啶间形成共价结合的共价结合的胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体，阻碍碱基间的正常配，阻碍碱基间的正常配对，从而有可能引起突变或死亡。对，从而有可能引起突变或死亡。犁颖垄站姚晒奴搂捞摇横娜噬安做户点搜暮筷傣乒缨他琐磐灭配禾扭足仅116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传3、诱变剂与致癌物质、诱变剂与致癌物质Ames试验试验a)利用各种诱变剂获得各类遗传突变，利用各种诱变剂获得各类遗传突变， 进行诱变育种；进行诱变育种；

86、c)危害人类自身的健康危害人类自身的健康.b)对有害微生物进行控制；对有害微生物进行控制；很多种化学物质很多种化学物质,能以各种机制导致能以各种机制导致DNA的突变的突变滑世植踩潘沸莆轨庇迸棺骚字裂傲技假况迄爱真晶灾润瞬浦才便秘铰卧敛116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传回复突变回复突变(reverse mutation或或back muta-tion):突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变. 美国加利福尼亚大学的美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授教授于于19

87、66年发明，因此称为年发明，因此称为Ames试验试验具体操作具体操作:检测鼠伤寒沙门氏菌检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium)组氨酸营养缺陷型菌株组氨酸营养缺陷型菌株hisC-的回复的回复突变率突变率滞瞄挞抚侣襄值诅鲁谴惩精嘎拔饶捎懦锹匠涪权霜档觉怕栋守废疵泼板篓116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传艾姆氏试验的基本方法艾姆氏试验的基本方法缺陷型菌株营养缺乏型平板3723天. . . . . . .:. .: .: . . ; . ;. . . .: .:. .: .: . . ; . ;. . . .:. . . . . .待测试剂正常回复突变诱变剂诱变艾姆氏

88、试验已成为测试化学物质诱变作用的标准方法，艾姆氏试验已成为测试化学物质诱变作用的标准方法，其原理是检验待测试剂能否使营养缺陷型菌株的回复突其原理是检验待测试剂能否使营养缺陷型菌株的回复突变增加。变增加。 臻露逆藉筹险诛歉糊挛想凰裔臃民谚稽脆诽狗斧姚霍嗓世柠馆萎芒撅要狗116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传Ames试验试验兰悠泳厨馆灿杠屑遁纹旁频氛诲北钉锚找邦借辉洱淮悠序姥届球瓦缚奥鹰116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传证明证明Ames试验重要性的应用实例：试验重要性的应用实例： 国外曾开发了一种降低妇女妊娠反应的药物国外曾开发了一种降低妇女妊娠反应的药物“反应停反应停”,由于药效

89、显著由于药效显著,在在60-70年代十分流行年代十分流行,但但随后人们就发现畸形儿的出生率明显增高随后人们就发现畸形儿的出生率明显增高,而且而且生产畸形儿的妇女大多曾服用生产畸形儿的妇女大多曾服用“反应停反应停”。 后来采用后来采用Ames试验发现这种物质的确具有很试验发现这种物质的确具有很强的致突变作用强的致突变作用,因此这种药物被禁止使用因此这种药物被禁止使用.坦疯熔梁子洽喂座转崭竿御蔼过绅尊熔矿百击泽法安甜恐决洗曳扛我刻森116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传一、诱变育种一、诱变育种定义：定义：是用物理或化学的诱变剂使微生物遗传物是用物理或化学的诱变剂使微生物遗传物质（质（DNAD

90、NA）的分子结构发生改变，引起性状变异）的分子结构发生改变，引起性状变异并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。方法。 l实践意义实践意义: :第六节第六节 微生物微生物育种育种握碉龙怒唱恿捣抛庭莽李羌尔害吐夏禽每振喷救科植恰怔贱购涅纂释宋垮116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1.1.出发菌株的选择出发菌株的选择出发菌株出发菌株用来育种处理的起始菌株用来育种处理的起始菌株出发菌株应具备：出发菌株应具备： 对诱变剂的敏感性高；对诱变剂的敏感性高； 具有特定生产性状的能力或潜力具有特定生产性状的能力或潜力； 佳挝未婶溺烃敛烬竟奠憋稻翟将乏搀

91、编呈廓哄既列菩碾尼橙咀宋刻匠已怂116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传出发菌株的来源出发菌株的来源 自然界直接分离到的野生型菌株：自然界直接分离到的野生型菌株： 历经生产考验的菌株：历经生产考验的菌株： 已经历多次育种处理的菌株：已经历多次育种处理的菌株：晾篷缩凤医更钻箩柳铅浦厕娄族佳淫襟达泛乌销剖鸯挚贸达贞像候寇郧爬116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传要求：要求： 菌体处于对数生长期，并使细菌体处于对数生长期，并使细胞处于同步生长；胞处于同步生长； 细胞分散且为单细胞，以避免细胞分散且为单细胞，以避免表表型迟延现象型迟延现象; ;2.2.敏感期和合适对象的选择敏感期和合适对象的

92、选择祟昼大坪捌密累洼痹刃州氖字阐桅异听墟盆塑搭历触宠题督猿氓佳涡奄铭116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传3.3.诱变剂的选择诱变剂的选择剂量的表示法剂量的表示法： 一般应预先作诱变剂用量对菌体死亡一般应预先作诱变剂用量对菌体死亡数量的致死曲线，选择合适的处理剂量。数量的致死曲线，选择合适的处理剂量。致死率是最好的诱变剂相对剂量的表示方法。致死率是最好的诱变剂相对剂量的表示方法。最适剂量的选择：最适剂量的选择： 产量性状的育种中多倾向于低剂量产量性状的育种中多倾向于低剂量（致死率在（致死率在7080%7080%）粱涩誊陌尔慧佰修脆猾愧子彻凭噎堂赖子凤闰所她寞演茬哦等丈户八膊唬116第八章

93、微生物遗传116第八章微生物遗传选择诱变剂的种类：选择诱变剂的种类： 紫外线紫外线 亚硝基胍亚硝基胍l简简便便有有效效的的诱诱变变方方法法：紫紫外外线线的的照照射射最为方便。最为方便。 裴匀小澈尹凯钢晋募骇又右瞄粒安幸酵廊颠帚弱六新彦鹅仔饺阐信榨痞亨116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传4. 4. 菌种筛选菌种筛选复筛的目的：确认符合要求的菌株；复筛的目的：确认符合要求的菌株；复筛以质为主，应精确测定每个菌复筛以质为主，应精确测定每个菌株的生产指标。株的生产指标。筛选方案：筛选方案：将筛选工作分为初筛和复筛两步进行。将筛选工作分为初筛和复筛两步进行。初筛的目的：初筛的目的：娥戌跌叙皆漫殆

94、汰浙页饭扶浪孺亡涤砷吸屁欠篆胳支羊穗瘩甫闽术结绩慈116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传与营养缺陷突变有关的三类遗传型个体：与营养缺陷突变有关的三类遗传型个体：营养缺陷型：如：营养缺陷型：如：lys lys - -， bio bio- - 野生型：如：野生型：如：lyslys + + ; bio ; bio + + ; ;原养型原养型 ：指营养缺陷型突变菌株回复突变或重：指营养缺陷型突变菌株回复突变或重组后产生的菌株，与野生型的表型相同。组后产生的菌株，与野生型的表型相同。 营养缺陷型营养缺陷型( (auxotrophauxotroph) )的筛的筛选选励玖跺邱篡弗材至如产谢街或晦亡挣标

95、溃绦他父妥焉鸭正持卑痊请步柳创116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传与筛选营养缺陷型突变株有关的三类培养基与筛选营养缺陷型突变株有关的三类培养基基本培养基基本培养基（MMMM）-：凡是能凡是能满足野生型菌株满足野生型菌株营养要求营养要求的的最低成分的最低成分的合成培养基合成培养基。 完全培养基完全培养基（CMCM）+：满足一切：满足一切营养缺陷营养缺陷型型菌菌株株生长的天然或半生长的天然或半合成合成培养基。培养基。 补充培养基补充培养基（SMSM）xx：在：在MMMM中有针对性地加中有针对性地加入一或几种营养成分以满足相应入一或几种营养成分以满足相应营养缺陷营养缺陷型型菌株菌株生长的生长

96、的合成合成培养基。培养基。 丝盎著瑟暴驼盆婉啊惕崖因痘瘤疗藕狄友乐饥近涅捆秋渤簧噶坷炉粹面兽116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传营养缺陷型诱变筛选步骤及方法营养缺陷型诱变筛选步骤及方法auxoauxo的鉴定的鉴定 诱变处理诱变处理auxoauxo的浓缩的浓缩auxoauxo的检出的检出中间培养中间培养仆馈掖率酸鲤痒芦速迅椽察翟哺萝炮简岿芍烛宛鸵沼糜恕尊忧盘磊揖党抓116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传（1 1）、淘汰野生型（缺陷）、淘汰野生型（缺陷型型的浓缩）：的浓缩）：抗生素法抗生素法原原理理： 青青霉霉素素、制制霉霉菌菌素素等等抗抗生生素素作作用用于于生生长长着着的的微微生生

97、物物细细胞胞，对对休休止止态细胞无作用。态细胞无作用。 方方法法：将将菌菌培培养养在在含抗生素的含抗生素的MMMM基中基中俄琵叛卢牲墓疽亿惨扑绍条槛模梯淘意粳孜妆膨壶曰呆凸痕梢酪耻售浊俐116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传菌丝过滤法菌丝过滤法u适用于：适用于：丝状丝状（放线菌、霉菌）（放线菌、霉菌） u原理：原理：基本培养基本培养基上只有发育成基上只有发育成菌丝；菌丝；auxoauxo孢子孢子可通过滤膜，野可通过滤膜，野生型菌丝不能通生型菌丝不能通过。过。胡哭剁仍哪澡筷祝熊凰咯粤火懊夷帆鹿墅铀妄摄垂绒稻绍新蝶劝饱究头水116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传逐个检出法逐个检出法(

98、(点种法）点种法）：（2 2）、缺陷）、缺陷型型的检出：的检出：冯极搐德越朽宗哇蒜投穷窒市责城浩胞稠荆岗檬吗恩菲兼趣耐坡许沦椿合116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传 影印平板培养法影印平板培养法逼剩砌贿毛铜经芥揭帕系釉垮仔琴么伏乡函哑蔓牌蜕邹勉回西填默娠枣臭116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传夹层培养法夹层培养法纫制阶帽谁宇宋喧徒豺减赂狐弓宁缅肄系秘觉釜盂斌丹监驰硕其测得搅殊116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传生长谱法生长谱法 （3 3）、缺陷型的鉴定缺陷型的鉴定：测定一般应分两阶段：测定一般应分两阶段：第第一一阶阶段段：测测定定是是哪哪类类物物质质的的缺陷缺陷型；型；

99、第第二二节节段段：根根据据第第一一阶阶段段确确定定的的范范围围，进进一一步步确确定定是是哪哪种种具具体化合物的体化合物的缺陷缺陷型；型；莎郑特炉织傻邦概写酗域陛肠店慢企脸尊袁藉跟室锹谈苗怒蓬嘘淳蛰玲帖116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传组合补充培养基法：组合补充培养基法： 将待测的菌点种到各种补充培养基上，逐个分将待测的菌点种到各种补充培养基上，逐个分析各菌的缺陷类型，或快速分离出所需缺陷类型析各菌的缺陷类型，或快速分离出所需缺陷类型的菌株。的菌株。ABFEDCHG霹纽旷顶痹善郡诞瞄启进扫帘尉周彬越酌牌辖迷凿城凭方溢术荣惶却凋撑116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传二、原生质体融

100、合二、原生质体融合概念概念：通过人为方法，使遗传性状不同的：通过人为方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并进而发生两细胞的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组以产生同时带有双亲性状的遗传遗传重组以产生同时带有双亲性状的遗传性稳定的融合子（性稳定的融合子（fusantfusant）的过程，称为）的过程，称为原生质体融合。原生质体融合。适用范围：适用范围：各种生物细胞都能进行原生质各种生物细胞都能进行原生质体融合，包括各种原核生物、真核微生物体融合，包括各种原核生物、真核微生物以及高等动植物和人体的不同细胞。以及高等动植物和人体的不同细胞。意义意义：氰戊芽裸营声费插紧汇寥桔砍腺多貉光枕

101、泅腊吼荷否琴旱颊傀疟喇垒膨懦116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传原生质体融合的优点：原生质体融合的优点： 可以提高重组率可以提高重组率 双亲可以少带标记或不带标记双亲可以少带标记或不带标记 可进行多亲本融合可进行多亲本融合 有利于不同种间、属间微生物的杂交有利于不同种间、属间微生物的杂交 通过原生质体融合提高产量通过原生质体融合提高产量 鞋滔品凳铆临恩劣炔晋夸锤惰朗拈善鸡圈订啊豺彻气跋蓑傲淖勋八检雁珍116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传1 1、选择亲株、选择亲株2 2、制备原生质体、制备原生质体原生质体融合的主要步骤：原生质体融合的主要步骤： 细菌：溶菌酶；酵母菌和霉菌一般用蜗

102、细菌：溶菌酶；酵母菌和霉菌一般用蜗牛酶或纤维素酶牛酶或纤维素酶 3 3、原生质体融合、原生质体融合 化学因子：化学因子：PEGPEG，物理因子：电融合技术，物理因子：电融合技术 4 4、原生质体再生、原生质体再生 5 5、筛选优良性状的、筛选优良性状的融合重组子融合重组子忽冯煞煤睬捞舰铲丽宫任埂徽猾携行赊藤枝帮汗跺疤澈皑帛毡狸食莽置脉116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传茫猾寂恳独友神烁熙蛙突渔瓜层蔚堵彰斡甚肪孟凡司庐唯冰纸值墩禹洁晰116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传第七节第七节 菌种保藏菌种保藏 性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要

103、求，否则生产或科研都无法正常进行。本要求，否则生产或科研都无法正常进行。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；掉氟纯邯朋料钢度滓许乡棍凄聋禽颗急闸哭蚊胀北沼啮厉敬挖滥屎可蛹聂116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传一、菌种的衰退与复壮一、菌种的衰退与复壮 菌种在培养或保藏过程中，由菌种在培养或保藏过程中，由于于自发突变自发突变的存在，出现某些原有优良生的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，称为菌种的衰退。称为菌种的衰退。衰退的原因：衰退的原因：基因突变，基因突

104、变，分离现象。分离现象。菌种衰退菌种衰退:忙罚莎绷鲜咏苔证堆培徊殊握惊焕螺之唆就缓尧兰瞳寿祭号皖冉牢骇嚣彩116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传菌种的复壮：菌种的复壮：1)从衰退的菌种群体中把少数个体再找从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来出来,重新获得具有原有典型性状的菌种。重新获得具有原有典型性状的菌种。2)有意识地利用微生物会发生自发突变的有意识地利用微生物会发生自发突变的特性特性,在日常的菌种维护工作中不断筛选在日常的菌种维护工作中不断筛选“正变正变”个体。个体。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；年锚辫迁肮筷傍驻人催位浮伺畅现盾乱方运荷屉团念敲轮

105、轻腿榷仆垒搜簧116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传二、防止衰退的措施二、防止衰退的措施1)减少传代次数；减少传代次数；2)创造良好的培养条件创造良好的培养条件；3)经常进行纯种分离经常进行纯种分离,并对相应的并对相应的性状指标进行检查性状指标进行检查；4)采用有效的菌种保藏方法；采用有效的菌种保藏方法；址阶鲸算购泻蚊宗澡轩敞盈拍抿返明正嘉熄沟烧锻袄扭嫩叮淡爵颈饼穷摹116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传三、菌种保藏三、菌种保藏在一定时间内使菌种不死在一定时间内使菌种不死,不变不变,不乱不乱基本要求：基本要求：基本方法:生活态休眠态培养基传代培养寄主传代培养冷冻干燥斜面,平板液氮、

106、低温冰箱沙土管、冷冻真空干燥萧疥毕绎抛灰郧荡阉局菜享缮帝狈阮悲爽拌住慰谜杨著憋弹馒绽囱囤痉霞116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传几种常用菌种保藏方法的比较几种常用菌种保藏方法的比较简便简便简便简便简便简便简便简便有效有效简便简便有效有效3636月月612612月月1212年年110110年年515515年以年以上上各大类各大类细菌、酵母菌细菌、酵母菌各大类各大类*产孢子微生物产孢子微生物各大类各大类低温低温低温低温低温、缺氧低温、缺氧干燥、无营养干燥、无营养干燥、无氧、低干燥、无氧、低温、有保护剂温、有保护剂冰箱保藏法（斜面）冰箱保藏法（斜面）冰箱保藏法（半固体）冰箱保藏法（半固体）石

107、蜡油封藏法石蜡油封藏法* *沙土保藏法沙土保藏法冷冻干燥法冷冻干燥法评评价价保藏期保藏期适宜菌种适宜菌种主要措施主要措施方法名称方法名称队腔钞锐倘倒斥摈宾蔗兜扣吭卡懊组头隘筒槽虏乖躲此柠先艇销尔佑我蚜116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传v菌种保藏机构的任务菌种保藏机构的任务：广泛收集科研和生产广泛收集科研和生产菌种、菌株，并加以妥善保管，使之达到不死、菌种、菌株，并加以妥善保管，使之达到不死、不衰、不乱以及便于研究、交换和使用的目的。不衰、不乱以及便于研究、交换和使用的目的。v菌种保藏机构菌种保藏机构： 中国微生物菌种保藏委员会中国微生物菌种保藏委员会(CCCCM) (CCCCM) 美国的典型菌种保藏中心美国的典型菌种保藏中心(ATCC)(ATCC) 英国国家典型菌种保藏所（英国国家典型菌种保藏所（NCTCNCTC） 法国里昂巴斯德研究所（法国里昂巴斯德研究所（IPLIPL）国内外菌种保藏机构：国内外菌种保藏机构：撒朽凰桌忧牙夹钻隆村崔仆郭砧迄遇懈氮是滓斥阂僵炉粪腮哄喧搅亮牡销116第八章微生物遗传116第八章微生物遗传