微生物遗传变异与菌种选育

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1、第五章微生物遗传变异与菌种选育西昌学院轻化工程工学院遗传：具有一定遗传型的个体在一定的培养条件下生长时，子代培养物会表现出与亲代培养物相同的特征，这就是遗传现象。变异：当遗传型发生改变，也就是说当生物体内的遗传物质发生结构上的变化时，生物体就表现出变异现象。第一节遗传变异的物质基础1.证明遗传物质的三个经典实验转化实验－－－遗传物质是DNA;噬菌体感染实验－－－证明DNA是遗传物质，且其中含有合成蛋白质的遗传信息;植物病毒重建实验－－－遗传物质是RNA;2.DNA的结构与复制第二节微生物的基因突变广义的突变

2、染色体畸变基因突变（狭义突变）基因突变：由于DNA链中一对或少数几对碱基发生改变，而导致核苷酸序列突然发生稳定的、可遗传的变化。1.突变类型野生型菌株：具有天然的、非突变性状的微生物。突变型菌株：发生了突变的微生物。1.1按突变所带来的表型改变形态突变型（如细菌的鞭毛、芽孢或荚膜的有无）致死突变型（合成关键性酶的基因发生突变，表现出致死突变）条件致死突变（如温度敏感型）生化突变营养缺陷型（缺乏合成必须营养物质的突变型）抗性突变型（对某种外界因素抗性提高）1.2按突变的条件和原因自发诱变诱发突变2.突变的特点不

3、对应性自发性稀有性独立性诱变性稳定性可逆性3.基因突变的机理与菌种的选育碱基置换：由于某种化学诱变剂的作用，使DNA分子中一对碱基被另一对碱基所取代。移码突变：指诱变剂使DNA分子中的一个或少数几个核苷酸的增添（插入）或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。碱基置换a.转换：DNA链中原有的一个嘧啶被另一个嘧啶所置换，或一个嘌呤被另一个嘌呤所置换；b.颠换：DNA链中原有的一个嘧啶被一个嘌呤所置换，或一个嘌呤被一个嘧啶所置换；正常DNA链上的三联密码子第三个密码子中增添一个碱基后的

4、三联密码子在第二个密码子上缺失一个碱基A后引起的变化移码突变3.1诱发突变的机理诱变剂：能显著提高突变的几率的物理或化学因子称为诱变剂。诱变剂的种类很多，作用的方式也多种多样，但其最终都通过改变遗传物质的结构而导致突变的发生。诱变剂作用于微生物细胞后可产生不同的诱变效应，有些诱变剂能产生多种诱变效应。3.2.1辐射类诱变很多波长较短地射线，如紫外线、x射线、γ射线以及快中子等都有强烈地诱变作用，其中最有效地是波长为260nm左右地紫外线。紫外线作用于DNA引起结构的变化：DNA链的断链DNA分子内和分子间产生

5、交联作用核酸和蛋白质产生交联作用形成嘧啶水合物和嘧啶二聚体（链内或链间）紫外线的主要作用是使同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体。光复活作用：经紫外线照射后的微生物暴露于可见光下时，可明显的降低其死亡率的现象。切割修复作用：不需要可见光的作用，可以修复因形成嘧啶二聚体或因碱基错配等引起的多种DNA损伤。对紫外线诱变的修复：3.2.2碱基类似物诱变剂诱变物质通过代谢渗入到DNA分子中去间接地引起碱基对的转换。诱发这类变异的化学物质主要是一些碱基的类似物，例如5-BU。3.2.2碱基类似物诱变剂(5

6、-BU)A:TA:BUk(酮式)G:BUe(烯醇式)A:TA:BUkG:CG:BUeG:CG:CA:BUG:CA:TA:BUA:TA:TG:CA:TG:C3.2.3引起DNA碱基发生化学变化的诱变剂直接与DNA分子中碱基发生化学反应，改变这些碱基的性状，使DNA在下一轮的复制中出现错误配对现象。例如:亚硝酸。G:CG:UA:UA:UA:TC:HT:HT:AC:HC:GG:CG:CT:AT:AA:TC:G3.2自发突变与自然选育在没有人为因素参与的自然条件下，微生物细胞群体能以一定的频率（通常在10－4－10－

7、11之间）产生随机突变体。微生物自身代谢产物的诱变效应互变异构效应4.诱变育种诱变育种：利用物理和化学诱变剂对微生物细胞群体进行适当的处理，使之发生基因突变，并用有效的方法从诱变后的群体中选出优良正突变体，这就是诱变育种。4.1选择出发菌株出发菌株指的是用于进行诱变育种的原始菌株。从自然界中直接分离出的野生型菌株生产中筛选出来的自然突变菌株诱变处理过的突变菌株4.2选择诱变剂与诱变剂量通常诱变剂的选择：根据经验以及使用的方便与否来选择所使用的诱变剂。在辐射类诱变剂中，紫外线是最常使用的；在化学诱变剂中，硫酸二

8、乙酯、甲基磺酸二乙酯、亚硝基胍等通常效果较好。4.2选择诱变剂与诱变剂量确定诱变剂量：需要考虑多种因素，如诱变剂的种类、处理方式、菌种对诱变剂的敏感程度、菌种的变异特性等。由于各种诱变剂的剂量单位不同，常采用杀菌率来表示各种诱变剂的的相对剂量。4.3诱变菌的准备和诱变处理诱变菌的准备：进行诱变处理之前,一般要先用无菌水将待诱变的菌株制成菌悬液，并使菌悬液中的菌体尽量呈分散的单个细胞状。诱变处理：根据