微生物遗传与育种

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1、微生物遗传与育种天津科技大学生物工程学院第一讲教材和主要参考书教材：1.陈三凤.现代微生物遗传学.化学工业出版社，2003主要参考书：1.沈萍、陈向东.微生物学(第2版).高等教育出版社，20062.赵寿元、乔守怡.现代遗传学.高等教育出版社，20013.盛祖嘉.微生物遗传学(第3版).科学出版社，20074.施巧琴吴松刚.工业微生物遗传育种学（第三版）.科学出版社，20055.汪天虹.微生物分子育种原理与技术.化学工业出版社，20056.Prescottetal.《Microbiology》5thed.McGraw-Hill2内容第一章绪论(1.5h)第二章微生物遗传物质（4.

2、5h）第三章质粒(2h)第四章微生物的转座因子(2h)第五章微生物基因表达的调控(2h)第六章微生物遗传重组(2h)第七章噬菌体与病毒(2h)第八章各类微生物遗传(4h)第九章基因工程与育种(2h)3微生物遗传学理论课的要求掌握基本概念熟悉经典实验了解广泛背景领悟科研方法4第一章绪论第一节微生物遗传学发展简史第二节朊病毒的发现和思考第三节微生物作为遗传学材料的优越性第四节微生物遗传控制与发酵工业5第一节微生物遗传学的发展简史微生物遗传学是一门以病毒、细菌、放线菌、小型真菌、单细胞藻类及原生动物为研究对象的遗传学的分支学科。1940年代以前：遗传学的基本研究只限于动物和植物；微生

3、物遗传学的研究是不系统的、局限的；生物对象：只限于进行有性生殖，特别是产生有性孢子的微生物（酵母菌、草履虫、脉孢菌）；研究内容：只限于形式遗传学分析（基因重组和定位）6一.脉孢菌营养缺陷型的发现和基因原初功能的研究1941年，G.Beadle和E.Tatum用X-射线处理粗糙脉孢菌(Neurosporacrassa)的分生孢子得到预期的营养缺陷型(auxotroph)，证明了某些代谢途径的阻断与某些突变基因之间的对应关系对基因功能实质做了进一步的研究，提出一个基因一种酶学说（OneGene-OneEnzymeHypothesis）1940年代以后，以下五方面的工作促使微生物遗传学

4、发展成为一门独立的学科：7BeadleandTatum:一个基因---一种酶OneGene---OneEnzymeXraysMMCMMMVitaminsAminoacidsPurinesandpyrimidines用X射线诱导处理粗糙脉孢菌，筛选出被诱导的突变体来进行实验。根据遗传分析和大量研究，他们认为基因发生突变，就可能导致酶活性的丧失。8红色链孢霉实验突变品系基本基本培养基加培养基鸟氨酸瓜氨酸精氨酸arg－－－＋cit－－＋＋orn－＋＋＋arg(精氨酸缺陷)，orn(鸟氨酸缺陷),cit(瓜氨酸缺陷)－:表示不生长；＋：表示生长91941Beadle&Tatum提出：“o

5、negeneoneenzyme”hypothesis乙酰鸟鸟氨酸精精氨琥珀精氨琥珀氨酸酶氨甲酰酶酸合成酶酸裂解酶↓↓↓↓N-乙酰鸟氨酸瓜氨酸精氨精氨酸鸟氨酸琥珀酸氨甲酰磷酸天冬氨酸精氨酸生物合成途径10重要意义开辟了生化遗传学研究的广阔领域，为基因作用机制的研究确立了基础，为阐明代谢途径提供了有效的方法；提出一个基因一种酶学说，可认为是分子遗传学的前奏；利用营养缺陷型探索代谢途径这一思想方法，在微生物遗传学得到广泛的应用，包括基因重组、发育、分化、形态建成等；由于营养缺陷型的发现，使得细菌的基因重组得以发现.11二.细菌抗药性突变的研究细菌的抗性是基因突变的结果，还是适应的结果？

6、1943年，SalvadorLuria&MaxDelbruck用严密的实验证实细菌的抗性是基因突变的结果重要意义使人们认识到，可能所有的生物都有着相同的遗传变异规律；严密的实验方法，开始被应用到微生物遗传学领域，特别是细菌的变异的研究中去。12变量实验（fluctuationanalysis）SalvadorLuria&MaxDelbrück(1943)SalvadorLuriaMaxDelbrückTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine196913变量实验（fluctuationanalysis）SalvadorLuria&MaxDelbrück

7、(1943)对噬菌体T1敏感的E.coli对数期培养物，稀释至103/mL,分装两试管，各10mL与甲管分装的各小管同时保温24~36h甲管乙管14结果:来自甲管的50皿中，各皿间抗性菌落数相差悬殊，而来自乙管的则各皿数目基本相等。这说明大肠杆菌抗噬菌体性状突变，不是由于环境因素——噬菌体诱导出来的，而是在它们接触噬菌体前，在某一次细胞分裂过程中随机地自发产生的。解释:噬菌体在这里仅起到淘汰原始的未突变的敏感菌和甄别抗噬菌体突变型的作用。结果:15三.细菌接合和基因重组的发现19