微生物遗传变异和育种

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1、第八章微生物遗传与变异表型饰变：表型的差异只与环境有关特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为遗传型变异（基因变异、基因突变）：遗传物质改变，导致表型改变特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常为10-6-10-9）基因是生物体内具有自主复制能力的最小遗传功能单位，其物质基础是一条以直线排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。基因组是指存在于细胞或病毒中的所有基因。由于现在发现许多非编码序列具有重要的功能，因此目前基因组的含义实际上是指细胞中基因以及非基因的DNA序列组成的总称，包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能还尚不清楚的DNA序列。第二节微生物的基因组结构

2、原核生物基因的特点遗传信息的连续性功能相关的结构基因组成操纵子结构结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝基因组的重复序列少而短真核生物的基因的特点基因的不连续性：内含子、外显子。转录和转译在细胞中有空间分隔。高度拷贝和重复顺序：遗传丰余(geneticredundancy)。2、单细胞真核微生物—啤酒酵母基因组质粒：游离于原核生物基因组以外，具有独立复制能力的细胞质遗传因子，存在于各种微生物细胞中。转座子：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。第二节质粒和转座因子质粒和转座因子都是细胞中除染色体以外的遗传因子。致育因子（F质粒）：大肠杆菌等部分细

3、菌内存在，决定其性别并具有转移能力的质粒。（F+，F-，Hfr，F’）抗性因子（R质粒）：表现为抗药性和抗重金属两类。Col质粒：细菌素：部分细菌由质粒编码的蛋白质产生的能抑制或杀死其他近源细菌的代谢产物。用于“残害手足”根据质粒编码的功能和赋予宿主的表型效应分类:毒性质粒：质粒具有编码毒素的基因，引起致病菌的致病性。Ti质粒：诱癌质粒，导致植物产生根癌，膨大等现象；用于植物基因工程。Ri质粒：发根质粒，诱发双子叶植物患毛根瘤，大量称为毛状根的不定根。月季根癌代谢质粒质粒上携带有降解某些基质的酶的基因。仅在假单胞菌（Pseudomonas）中发现。具有降解复杂有毒化合物的能力。“超级菌”

4、。它们存在的生物学意义，目前几乎不了解。在应用上，很多隐秘质粒被加以改造作为基因工程的载体（一般加上抗性基因）隐秘质粒隐秘质粒不显示任何表型效应，它们的存在只有通过物理的方法，例如用凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现。三、质粒的不亲和性能在同一种细菌中并存的质粒属于不同的不亲和群，反之同一不亲和群。第四节基因突变和修复基因突变：基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变,包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，泛指遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。突变率（mutationrate）细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。某一基因的突变一般是独立发生的，他的

5、突变率不影响其他基因的突变。通常突变发生的几率为10-6～10-9一、基因突变的类型及其分离碱基变化类型：同义突变、错义突变、无义突变、移码突变突变株的表型变化：●营养缺陷型微生物遗传学中重要的选择标记和育种手段。hisC-和hisC+影印法分离营养缺陷型●抗药性突变型strr和ampr●条件致死突变型常用的条件致死突变是温度敏感突变，用ts表示。●形态突变型细胞和菌落形态、颜色、噬菌斑等DNA重组技术中的蓝白筛选。●产量突变型1.自发性2.不对应性细胞可自发的产生突变突变性状与引起突变的原因间无直接对应关系3.稀有性突变几率为10-6～10-95.独立性4.规律性诱变剂的使用可大大提高

6、突变几率6.可诱变性7.遗传和可逆性正向突变/回复突变二、基因突变的分子基础分子基础由腺嘌呤碱基互变异构导致的自发突变（ＡＴ→ＧＣ）DNA聚合酶产生的错误、DNA物理损伤、重组和转座等。转换、颠换RNA基因组的突变：RNA复制酶RNA修复机制诱发突变通过物理、化学和生物因子能够提高其突变频率，这一类物质称为诱变剂。常用的诱变剂：碱基类似物：碱基错配插入染料：移码突变直接与DNA碱基起化学反应的诱变剂：EMS、DES、NTG辐射和热：置换突变、SOS错误倾向修复生物诱变因子：转座子Ames实验—诱变剂与致癌物质“生物化学统一性”法则：人和细菌在DNA的结构及特性方面是一致的，能使微生物发生

7、突变的诱变剂必然也会作用于人的DNA，使其发生突变，最后造成癌变或其他不良的后果。美国加利福尼亚大学的BruceAmes教授于1966年发明，因此称为Ames试验检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphmurium)组氨酸营养缺陷型菌株(his-)的回复突变率。Ames试验潜在的某种化学诱变剂使得回复突变作用增强UV导致遗传物质产生嘧啶二聚体（TT、TC、CC），造成局部DNA分子无法配对，引起微生物的死亡或突变。一般微生物