微生物的遗传变异和育种张传富

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1、第八章微生物的遗传变异和育种第一节遗传变异的物质基础第二节基因突变和诱变育种第三节基因重组第四节基因工程第五节菌种的衰退、复壮和保藏第一节遗传变异的物质基础一、三个经典实验（一）经典转化试验F．Griffith（1928年）肺炎双球菌，可使人患肺炎，也可使小白鼠患败血症而死亡。它有多种菌株，其中具有荚膜，且菌落表面光滑（smoth）的致病菌株,称S型;另一种不形成荚膜,菌落粗糙（rough）,无致病性,称R型。F．Griffith作了3组实验如下图后来，有三位科学家将第三组实验进行如下改进：从高温灭活的S型细

2、菌中提取几种细胞成分(如DNA、蛋白质、荚膜多糖等)分别进行转化实验——Avery实验，如图示：以上实验说明：高温灭活的S型肺炎球菌的细胞内存在一种物质，能以某种方式进入R型细胞使其表达出荚膜性状。其中Avery实验进一步证明转化因子是DNA。（二）噬菌体感染试验1952年，A.D.Hershey和M.Chase将E.coli分别培养在以放射性32PO43-或35SO42-作为磷源或硫源的组合培养基中，得到两种噬菌体:一种含32P-DNA为核心的噬菌体，一种含35S-蛋白质外壳的噬菌体。实验如下图噬菌体感染实

3、验Pr只含S不含PDNA只含P不含S原理步骤1：用含同位素Ｓ35,P32的培养基培养大肠杆菌2：让T2感染上述大肠杆菌使其打是S35P32标记3：吸附10分钟后搅动离心上清液沉淀结果：上清液中含15%放射击性；沉淀中含85%放射性（三）植物病毒的重建试验烟草花叶病毒（TMV）是一种只含RNA的植物病毒，其中94%是蛋白质外壳，6%是RNA。可在烟草上引起病斑。把TMV放在水和苯酚中震荡，可将病毒的蛋白质外壳和RNA分开，分开的蛋白质外壳和RNA分子又能重新组合成具有感染力的完整病毒粒子。另一株与TMV近缘的霍

4、氏车前花叶病毒（HRV），也可引起病斑。但两种病斑的表征不同。1956年，Fraenkel-conrat利用这两株植物病毒的核酸和蛋白质的拆、合及相互对换进行实验如下图。植物病毒的重建实验TMVHRVHRVTMV原始株拆开重建感染分离纯化（一）七个水平细胞水平细胞核水平染色体水平核酸水平基因水平密码子水平核苷酸水平二、遗传物质存在的部位和方式质粒：凡游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子。质粒特点：从结构上看为超螺旋结构从大小上看，相对分子质量为106～108（相当核基

5、因组的1％）从功能上看，质粒上存在核内没有的基因，赋予了原核生物并非必不可少的特殊功能，如：产毒、接合、抗药、固氮等。从存在形式上看，是一种复制子，分为严紧型复制（与核染色体的复制同步）与松弛型复制（不与核染色体的复制同步）。（二）原核生物的质粒少量质粒可在不同菌株间转移，如：F因子或R因子等。有些质粒具有与核染色体发生整合或脱离的功能，称附加体.如F因子。此外，质粒还有基因重组功能，可在质粒间、质粒与核染色体之间发生基因重组。一些有代表性的质粒：F因子、R因子、Col质粒、Ti质粒、巨大质粒、Ti质粒。F因

6、子：又称性因子，是E.coli等细菌决定性别的质粒，当然除E.coli外，亦发现其他菌也有此质粒。如假单胞菌属、链球菌属。有性菌毛的细菌体内均含性质粒，且性菌毛根数与性质粒数目相等（1-4），故属于松弛型。R因子：亦称抗药质粒、R质粒存在于细菌中，使菌体具有抗药性的质粒。最初是在痢疾杆菌中提取出来。Col质粒：又称大肠杆菌素质粒，许多细菌都能产生使其他原核生物抑制或致死的蛋白质类细菌毒素。大肠杆菌素都是由Col质粒编码。Ti质粒：亦称诱癌质粒主要存在于根癌菌株中，由Ti质粒引起植物的根癌。巨大质粒：比一般质粒

7、大几十倍至几百倍。其他质粒：降解性质粒只存在于假单胞菌属，能够编码可降解复杂物质的酶类。返回目录几个重要概念：基因突变：简称突变，是遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传性的变化，可自发或诱导产生。野生型菌株：从自然界分离到的菌株，简称野生型。突变株：即野生型经突变后形成的带有新性状的菌株。第二节基因突变和诱变育种一、基因突变（一）突变类型根据突变的菌株能否在选择性培养基上加以鉴别，可分为：选择性突变和非选择性突变两大类。前者在选择性培养基上通过表型就可以区别开，主要有：营养缺陷型、抗性突变型、条件致死突变

8、型；后者在选择培养基上不能用表型区别开，主要有：形态突变型、抗原突变型、产量突变型。——选择性突变营养缺陷型：由于野生型基因发生突变，而丧失了合成某一种或某几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，无法在基本培养基上生长，此类菌株称为营养缺陷型。抗性突变型：由于基因突变，野生型菌株产生了对某种理化因子抗性的突变类型。如一些抗生素抗药性菌株。条件致死突变型：菌株在基因突变后，在一定条件下可正常地生长、繁殖并呈