食品微生物学---第8章微生物的遗传与变异

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1、第八章微生物的遗传变异与育种第一节微生物的遗传与变异前言一、遗传变异的物质基础二、遗传信息的传递三、微生物的变异现象四、微生物变异机理第二节微生物的人工诱变第三节　微生物的菌种保藏前言遗传性Heredity和变异性Variation是生物固有的属性之一。各种生物都能将自己的性状传递给子代，产生与自己相似的后代，出现子像父，使物种得以延续。这种现象称为遗传性，但亲代与子代，子代与子代之间往往在形态结构、生理等方面会出现差异、子不像父、子代与子代之间有区别，这种现象称变异性。遗传与变异使物种得以进化。一、遗传变异的物质基础经过三个经典实验：转化实验，病毒重建实验，噬菌体感染实验证实：核酸是一切

2、生物遗传变异的物质基础。大多数微生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒遗传物质是RNA。真核微生物中DNA与碱性蛋白（如组蛋白）共同构成染色体。原核微生物的DNA只是单独存在，呈裸露的核质体状态，除此还有质粒及溶原性噬菌体。遗传功能单位——基因：指DNA分子上的一个微小片段，通常含有1000个左右碱基对。烟草花叶病毒霍氏车前病毒贮存在DNA上的遗传信息是通过DNA的半保留复制、转录、（transcription即以DNA为模板产生RNA的过程）转译（translation即指导蛋白质合成的过程）进行传递的。DNA复制DNA转录RNA（mRNA）转译（tRNA)蛋白质二、遗传信息的传递三、微生

3、物的变异现象微生物可自发地或经过人工诱变而发生变异，主要变异现象如下：1、       形态变异如：原来黑色孢子变以白色孢子、菌落性状变异2、       结构与抗原发生变异如荚膜变异；鞭毛变异：抗原结构变异；芽胞变异等3、       生理特性变异如毒力变异：耐药性变异：4、       代谢发生变异如营养缺陷型变异：5、       条件致死突变型指在某一条件下变异表现出致死效应的突变，而在另一条件下则能正常生长。如温度敏感突变株，它们不能在亲代生长的温度范围内生长，而只能在较低的温度下才能生长。遗传性变异一般包括四个方面选择作用、致突变作用、基因重组、基因工程。四、微生物变异机理生物

4、DNA链中碱基顺序发生偶然改变，而引起的变异。突变位置：这种改变可只涉及一对或少数几对碱基的改变，也可发生染色体缺失、易位、重复和倒置等较大范内的结构改变突变机率：突变在自然情况和人工条件下均可发生。在自然情况下，细菌的突变率不高，只是在10-4—10-9。人工使用强烈理化因素，如同位素、紫外线、亚硝酸等，可使微生物的突变率大大提高，这些理化因素可称为诱发因素或诱变剂。基因突变并无一定的方向，因此必须经过测试和筛选才有实用意义。（一）基因突变genemutation（二）基因重组微生物从外源获得DNA，与其本身DNA链发生重新组合，导致原有的基因改变而发生的变异，称为基因重组。原核生物的基

5、因重组有以下四种方式：转化转导噬菌体转换或溶原性转换接合真核微生物的杂交育种主要有两种方式：有性杂交准性生殖1、转化transformation指受体细菌直接摄取供体细菌游离的DNA片段，整合（同源区基因交换重组）后改变了受体菌基因组的过程。故常发生在同一物种和近缘物种之间。转化现象是由格烈弗斯（Criffith）在1928年首次发现的。当时的实验步骤与结果如下：影响转化率的3个内在因素：（1）受体细胞的感受态，它决定转化因子能否进入受体细胞。（2）受体菌的限制酶系统，它决定转化因子在整合前是否被分解。（3）受体与供体染色体的同源性，它决定转化因子的整合。转化实验结果表明：受体细菌（Ⅱ型）

6、从周围环境中吸取了供体菌（Ⅲ型）的DNA，并把它整合到自己的遗传物质中，因此获得新的遗传特性，发生菌型转化。2、转导transduction以噬菌体为媒介，把一个细菌的遗传物质转移到另一个细菌（受体）内，导致受体细菌基因型的改变，这一过程称转导。只有温和性噬菌体才能转导。3、噬菌体转换或称溶源性转换当温和噬菌体感染宿主之后，噬菌体的基因整合于宿主基因组中，寄主的性状即可发生变异。4、接合供体菌（雄性菌）通过其性纤毛而与受体菌（雌性细菌）接触，将遗传物质直接转移至受体菌的过程为接合。5、真核微生物的杂交育种（1）有性杂交有性杂交是有性细胞间接合和重组的过程。其原理与高等生物相同，其产生的子囊

7、孢子即有性杂交过程。（2）准性生殖perazexualrepoduction真菌中不产生有性孢子的一种导致基因重组过程。是比较原始的一种繁殖方式。通过准性生殖使不产生有性孢子的霉菌进行细胞核的融合和遗传因子的重组，完成杂交过程，主要存在半知菌类。包括以下阶段：A、菌丝联结；B、异核体形成；C、形成双倍体；D、分离子产生；特点：A、重组体细胞和一般营养细胞没明显差别；B、不产生特殊器官；C、染色体交换和染色体减数不规则；（