微生物遗传变异与育种(I)

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1、Chap.7微生物遗传变异和育种微生物遗传学研究意义1）微生物学的主要分支2）为生命遗传现象的解释提供依据3）是分子生物学发展的基础学科4）促进工业微生物菌种的选育§.1遗传变异的物质基础一、证明遗传物质的三个典型实验----细菌转化实验----噬菌体感染实验----植物病毒的重建实验1、细菌转化实验----动物试验(Grifith,1928)----细菌培养实验■S（死）+R（活）S（少量活）+R（活）■S（无细胞提取液）+R（活）S（少量活）+R（活）----细菌培养试验（Avery，1944）(DNA是遗传

2、物质的第一个证明者)2．噬菌体感染实验(Hershey;Chase,1952)3．植物病毒的重建实验(Fraenkel-Conrat,1956)二、遗传物质在细胞内的存在部位和方式（一）真核与原核微生物遗传物质比较●原核与真核微生物基因组大小细菌染色体数目与形状●细菌染色体结构真核微生物染色体结构(示核小体）真核生物基因结构(仅外显子有编码功能)真核微生物基因表达控制（二）原核生物的质粒质粒：游离于染色体外，独立复制的dsDNA分子。(环状、共价、闭合?)●质粒的特点1）大小：大质粒：>60kb、1/cell小质粒

3、：10-20/cell2）自主复制能力：型复制、滚环复制数量控制：严紧型；松弛型3）转移性：Tra区基因：附加体：某些质粒既可整合进宿主染色体，又可与染色体脱离，称之。4）质粒的消除：----理化因子----原生质体诱导法5）不相容性：两种亲缘关系相近的质粒不能稳定地存在于同一个细胞中。（G-菌的部分不相容群）●质粒的遗传表型1）F质粒（致育因子）Tra基因：编码转移相关蛋白；合成性纤毛2）R质粒（抗药因子）----RTF基因（抗性转移因子）----抗性决定子（抗抗生素、抗药、抗重金属）3）Col质粒（大肠杆菌

4、素因子）----产大肠杆菌素细菌素：由细菌质粒编码产生的只能抑制或杀灭近缘细菌或同种不同菌株的蛋白质。Col质粒类型：非接合型(colE1)：松弛型接合型(colIb)：严紧型4）Ti质粒：合成冠瘿碱、大型质粒5）Ri质粒：产生根毛、大型质粒7）降解质粒：降解、接合8）致病性质粒：溶血素、肠毒素（S.aureus）9）共生固氮质粒：结瘤基因（nod）固氮基因（nif）10）隐蔽质粒：---未有明确表型●工程质粒----pBR322主要特点：1）分子量小2）稳定、松弛型复制3）可大量扩增4）容易分离5）可携带小于10

5、kb外源DNA6）带有2个选择标记;7）多个单一酶切位点8）容易转化●利用选择标记鉴别携带外源片段的转化子(双抗菌素对照筛选）建议读物§.2基因突变和诱变育种一、基因突变●野生型菌株：从自然界分离获得的菌株，称之为。●基本培养基(MM)：满足野生型菌株生长最低营养要求的合成培养基。（一）突变类型●营养缺陷型：野生型菌株由于突变而丧失了某种营养合成能力，而无法在基本培养基上生长的变异类型。表示：基因：his+，his-；表型：His+，His–完全培养基：满足各种营缺型菌株生长营养要求的天然或半组合培养基。●抗性突

6、变型：野生型菌株由于突变而产了对某些化学药物或致死物理因子抗性变异类型。表示：基因：strr、strs；tetr、tets；表型：Strr，Strs●条件致死突变型：某些菌株或病毒经基因突变后，在某种条件可生长并实现表型，而在另一条件却无法生长繁殖的突变类型。(如温度敏感突变株：Ts）●形态突变株●抗原突变株●产量突变株●突变株类型划分：----选择性突变株：营养缺陷型、抗性突变型、条件致死突变型----非选择突变株：形态、抗原、产量突变型（二）突变率及其捡出●突变率：某一细胞在每一世代中发生突变的几率。常用单位群

7、体中每一世代产生的突变株的数目来表示。●突变株的捡出及突变率的计算1)捡出方法：营养缺陷型;抗药性突变等选择性突变类型2)突变率测定突变菌数/总菌数（三）基因突变的自发性与不对称性●突变的自发性：基因可自发产生突变。（辐射、自身有害物质、碱基配对错误）●突变的不对应性：突变性状与引起突变的环境因素无直接对应关系。●平板影印培养试验(Lederberg)（四）基因突变及其机制1、诱发突变(点突变,畸变)1)点突变(1)碱基置换---转换---颠换●可能的突变型：错义突变无义突变同义突变●相关的诱变剂－－直接引起置换：

8、亚硝酸、亚硝基胍、羟胺、烷化剂－－间接引起置换：碱基类似物（5－BU,5-AU)2）移码突变DNA序列中插入或缺失少数核苷酸，从而使该处后面遗传密码的阅读框架发生改变的突变。2）染色体畸变DNA分子的大段损伤，包括缺失、重复、插入、易位（转座）和倒拉等。●转座：DNA分子通过非同源重组方式，从染色体的某一部位转移到另一部位的现象。●转座因子凡具有转座作用的D