微生物遗传学M.G.第五章 真菌遗传
《微生物遗传》课件
04
自然选育
利用自然变异选择有益的变异体，通过遗传稳定性和生产性状的鉴定，培育出新的菌种。
微生物遗传学应用
05
工业发酵是微生物遗传学应用的重要领域之一，通过利用微生物的遗传特性，实现大规模生产各类发酵产品，如酒精、醋酸、酵母、抗生素等。
工业发酵中，通过遗传育种和基因工程手段改良微生物菌种，提高发酵效率和产物质量，降低生产成本。
详细描述
总结词
介绍基因表达的概念、基因表达的调控机制以及基因表达的改变对微生物的影响。
详细描述
基因表达是DNA中的遗传信息转录为RNA并翻译为蛋白质的过程。基因表达受到多种因素的调控，包括DNA的甲基化、染色质构象以及转录和翻译水平的调控。基因表达的改变可能影响微生物的生长、代谢和致病性等方面。
微生物基因突变与重组
19世纪末期
遗传学奠基人摩尔根提出基因概念，为遗传学的发展奠定了基础。
20世纪初期
DNA双螺旋结构发现，开启了分子生物学时代。
20世纪50年代
人类基因组计划启动，推动了基因组学的发展。
20世纪70年代
微生物遗传物质基础
02
介绍DNA的基本结构，包括碱基、磷酸和脱氧核糖，以及DNA的双螺旋结构。
总结词
工业发酵的微生物菌种通常具有特殊生理功能和代谢途径，通过研究其遗传机制，有助于发现新的发酵产品和工艺。
生物制药是利用微生物或其代谢产物作为药物成分，治疗和预防人类疾病的领域。
通过遗传工程手段，可以改良微生物细胞工厂，高效表达具有药效的蛋白质或其他活性分子。
生物制药中，对微生物的遗传特性和表达调控机制的研究，有助于发现和开发新的药物候选分子。
生物环保是利用微生物的降解和转化能力，处理和治理环境污染的领域。
微生物遗传学第五章 放线菌的遗传
The genome sequence will greatly increase our understanding of microbial life in the soil as well as aiding the generation of new drug candidates by genetic engineering.
用此表型特征，可以鉴定链霉菌中的接合质粒。
含 SCP2 质粒
不含 SCP2质
粒
导致受体菌暂时发育迟缓而造成的，这种现象叫致死接合反应
3.2 2种重要的自主转移质粒
链霉菌中的质粒类型： 线状质粒：如SCP1，和链霉菌的线形染色体一样
在DNA两端具有TIR和5’末端蛋白。 环状质粒：如SCP2， 大多数链霉菌都有质粒，几乎都是自主转移质粒
A3(2)的遗传学分析最为深入。
2. 链霉菌的染色体
2.1链霉菌的染色体DNA
链霉菌只有一条染色体
染色体在菌丝中以多拷贝存 在，而在孢子中以单拷贝形 式存在。
几乎所有链霉菌的染色体都 为线性而非环状。
8,000,000个碱基对
2002年天蓝色链霉菌全基因组测序发表 于《Nature》
8,667,507 base pair linear chromosome of this organism
基因组简要分析
线性染色体、基因内部无内含子 两个末端具有长为24-600Kb的反向重复序列，
TIR(terminal inverted repeat) 与5’末端蛋白 7825个基因，仅有55个假基因，编码区占88.9%，
平均基因长度991bp G+C含量高达72.12% 2000个基因用于维持生长与繁殖 其余基因涉及各种次生代谢，用于对付细胞壁外的
《真菌学》教学大纲
《真菌学》教学大纲一、课程简介《真菌学》是生物学学科中的一门重要课程，主要研究真菌的形态学、分类学、生态学、遗传学以及应用等方面的知识。
本课程旨在帮助学生全面了解真菌的基本特征、分类和生态习性，掌握真菌的遗传和繁殖特点，以及在实际生产和生活中的各种应用。
通过本课程的学习，学生将具备扎实的真菌学基础知识，为进一步从事相关领域的研究和实践工作打下坚实的基础。
二、课程目标1、掌握真菌的基本概念、分类及形态特征；2、了解真菌的生态习性和繁殖特点；3、掌握真菌在生产和生活中的应用；4、培养学生的独立思考能力、创新实践能力和综合运用知识的能力。
三、教学内容第一章绪论1、真菌学的定义和研究内容；2、真菌在自然界和人类生活中的重要性；3、真菌学的发展历程和未来趋势。
第二章真菌的形态学1、真菌的形态特征；2、真菌的结构和组成；3、真菌的繁殖方式。
第三章真菌的分类学1、真菌的分类方法；2、常见真菌的种类和特征；3、真菌的命名规则和方法。
第四章真菌的生态习性1、真菌在自然界中的分布和多样性；2、真菌与环境的关系；3、真菌在生态系统中的作用。
第五章真菌的遗传学1、真菌的遗传物质和基因组结构；2、真菌的基因表达和调控；3、真菌的变异和进化。
第六章真菌的应用1、真菌在农业生产中的应用；2、真菌在食品工业中的应用；3、真菌在医药行业中的应用；4、真菌在环境保护中的应用。
四、教学方法本课程采用多媒体教学、课堂讲解、实验操作和案例分析等多种教学方法，旨在帮助学生全面掌握课程内容，提高实际操作能力和解决问题的能力。
五、考核方式本课程的考核方式包括平时作业、课堂讨论、实验操作和期末考试等多种形式，旨在全面评价学生的学习效果和综合能力。
一、课程简介《博弈论》是经济学、管理学、心理学、政治学等多个学科的重要分支，主要研究决策过程中各方之间的相互影响和策略互动，以及如何通过策略选择达到最优结果。
本课程旨在让学生掌握博弈论的基本概念、分析方法和实际应用，提高学生在决策分析、策略优化等方面的综合素质。
微生物遗传学M.G.第五章 真菌遗传
L型：4.5kb的基因组，称为L-dsRNA,含有2个ORF, 分别编码外壳蛋白和RNA聚合酶。 M型：含有2个相同的1.8kb RNA基因组，称为MdsRNA，编码毒素蛋白
L型 M型
M-dsRNA, 1.8kb ,2个 1个：毒素蛋白
有
基因组 基 因
外壳蛋白
L-dsRNA, 4.5kb 2个：RNA聚合酶 外壳蛋白 有
产生毒素的酵母称为嗜杀株（killer）。 不产毒素、对毒素敏感的酵母称为敏感株。 既不产毒素又对毒素不敏感的称为中性株。
3、 嗜杀毒素的来源：
来自2种能自我复制的细胞质遗传因子－双 链线状RNA。有M型和L型之分。 RNA外通常有蛋白质外壳包裹，象病毒粒子 一样存在于细胞质中。但与病毒不同，不具 有体外侵染的特性，故既称为嗜杀质粒又称 为类病毒颗粒。 外壳蛋白：M型和L型相同，由L-dsRNA编 码。
图7－4 酵母端粒结构
3．复制起点
酵母的复制起点是指染色体上控制DNA复制 起始的一小段DNA序列，通常称为自主复制 序列（ARS）。酿酒酵母基因组中约有400个 ARS，平均 40kb长的 DNA上就有一个ARS。
ARS:Autonomously Replicatory Sequence
ARS 结构:
酿酒酵母ARS长度为100～200bp,富含AT碱基。分 为A、B、C三个结构域，A、B 2个结构域最重要。 结构域A由11个核苷酸组成了保守序列，称为 ARS共有序列，简称ACS。所有的ARS中都含有完 全相同或非常相近的ACS。 ACS内单一碱基突变 就能降低或消除复制起始功能，证明它是ARS的 必须因子。但ARS的活性需要B结构域。 ARS-结合蛋白 ARS 具有启动染色体复制的活性
真菌遗传学研究
真菌遗传学研究真菌是一类广泛存在于地球上的生物，包括在食品、药物和工业生产等方面均具有重要的应用价值。
然而，随着人们对真菌的研究不断深入，越来越多的问题也被揭露了出来。
其中，真菌的遗传学问题引起了广泛关注。
本文将从真菌遗传学的基本概念、研究内容和应用前景等角度来探讨这一领域的研究进展。
一、真菌遗传学的基本概念真菌遗传学是研究真菌遗传变异、遗传规律以及遗传信息传递和表达的一门学科。
与其他生物的遗传规律相似，真菌遗传学同样包括基因水平、染色体水平、细胞水平和群体水平等多个层面。
其中，基因水平主要研究基因的分布、结构和功能等问题；染色体水平则关注于染色体的变异、相互作用和遗传修饰等问题；细胞水平则探讨了真菌遗传信息传递和表达的分子机制；群体水平则关注于真菌遗传多样性的分布、演化和生态适应等问题。
二、真菌遗传学的研究内容1. 真菌基因组学真菌基因组学是研究真菌基因组结构、功能以及与生物学过程相关的分子机制。
近些年来，随着第二代测序技术的普及和发展，真菌基因组学研究实现了质的飞跃。
目前，全基因组测序已经成为真菌遗传学的重要工具，不仅可以帮助鉴定基因组中的基因数量和结构，还可以深入探究基因在不同环境下的表达和调控机制。
2. 真菌遗传多样性真菌是一类生态系统中极为重要的组成部分，因此了解真菌遗传多样性对于维护生态系统平衡和生态安全具有重要意义。
学术界对于真菌遗传多样性的研究主要聚焦于物种分布和复杂的进化关系等方面。
近些年来，随着核糖体RNA分子标记技术的应用，真菌遗传多样性研究取得了不小的进展。
3. 真菌遗传工程真菌遗传工程利用分子生物学技术修改真菌基因组或基因表达方式，以改变其生物特性或生产能力。
真菌遗传工程技术不仅可以用于生产药物、酶类、醱酵食品和生物柴油等方面，还可以用于真菌的生态修复和生物防治等领域，具有广阔的应用前景。
三、真菌遗传学的应用前景随着真菌遗传学研究的深入，应用前景日渐广阔。
目前，真菌遗传学在食品和药物生产方面已经取得了很多创新性成果，如真菌发酵生产的马铃薯醇、神经肽等物质已经广泛应用于医学和生命科学领域。
真菌分子生物学和遗传学研究
真菌分子生物学和遗传学研究第一章：概述真菌是一类包括酵母、霉菌、子囊菌、夏威夷菌等多种生物的总称。
真菌具有广泛的生物学功能和应用价值，它们是自然界的重要分解者，可以分解食品、化学纤维、纸张等有机物质，并在环境保护、医学、食品、农业、工业等领域有着广泛的应用。
真菌的分子生物学和遗传学研究是了解和应用真菌的基础。
第二章：真菌分子生物学研究1.基因组学随着高通量测序和生物信息学技术的不断发展，真菌基因组学研究取得了长足进展。
已经对多种真菌的基因组进行了全面测序，如酿酒酵母、多面体霉、拟青霉、枯草芽孢杆菌等。
这些基因组的测序数据为真菌的分子生物学和遗传学研究提供了丰富的信息和工具。
2.转录组学转录组学是研究生物体基因转录活动的学科，通过对某一时间点或条件下的RNA分析，可以了解基因表达的变化情况。
真菌转录组学研究已经广泛开展，如对真菌逆境应答、真菌发酵代谢等方面的转录组学研究。
3.蛋白质组学蛋白质组学是在基因组学和转录组学基础上，研究生物体内所有蛋白质的数量、种类、结构和功能等方面的学科。
真菌蛋白质组学研究已经在生物学研究、医学诊断、新药发现等方面得到了广泛应用。
第三章：真菌遗传学研究1.基因编辑技术CRISPR-Cas9基因编辑技术是一种现代化分子遗传学技术，可以编辑真菌基因，实现基因靶向修饰或编辑。
这项技术已经在酿酒酵母、拟青霉等多种真菌中成功应用，并在基因工程和新药发现方面具有广阔的应用前景。
2.表观遗传学表观遗传学研究的是除DNA序列外，遗传变异可以影响基因表达和功能的其他遗传因素。
表观遗传学在真菌分子生物学和遗传学研究中得到了广泛应用，如DNA甲基化、染色质修饰和非编码RNA等方面的研究。
3.基因连锁和遗传图谱基因连锁和遗传图谱是通过对同一种真菌中个体DNA序列的比对，找到基因间的相关性，构建出真菌基因组中各个基因的相对位置和连锁关系，为基因功能研究和基因定位提供依据。
第四章：应用与前景真菌分子生物学和遗传学研究为真菌在医学、生物学、环境保护、农业、食品等领域的应用提供了基础。
微生物遗传丝状真菌的遗传38页PPT
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
微生物遗传丝状真菌的遗传
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向
微生物遗传丝状真菌的遗传
真菌的分类是按如下等级依次排列的：界、 门、纲、目、科、属、种。
种是真菌分类的基本单位，许多种归为属。
种以下设亚种、变种、变型各级。
还可根据对寄主的适应性分为专化型、生理 小种。
书写各分类等级的学名时，都有标 准化的字尾
门—Mycota 纲—Mycetes 目—ales 科—aceae 属和种的名称没有标准字尾。
菌体形态
菌落形态 繁殖方式 细胞壁组成
对氧的要求
好氧或兼性好氧
专性好氧
4.1.4 丝状真菌与放线菌的异同
特征
菌体形态
放线菌
为菌丝体，有气生菌丝和营养 菌丝之分，菌丝宽度为0.3～ 1.0μm 有核质体，无核膜，无线粒体
霉菌
与放线菌同，但菌丝宽度远 较放线菌大，为3～10μm 有完整的核、线粒体等
细胞器
4.1.2 真菌
全世界有真菌150万种，已被描述的约7万 种。已报道的属达1万以上，种超过10万个。 其营养体除少数低等类型为单细胞外，大 多是由纤细管状菌丝构成的菌丝体。
低等真菌的菌丝无隔膜，高等真菌的菌丝 都有隔膜，前者称为无隔菌丝，后者称有 隔菌丝。
真菌通常又分为三类，即酵母菌、霉菌和蕈 菌（大型真菌,mushroom，macrofungi）
粗糙脉孢霉 （Neurospora crassa）
属子囊菌纲，又称红色面包霉。 有的表现出单一型无性世代。 菌丝多核，附有桔色分生孢子。 是20世纪现代遗传学和分子生 物学研究的模式物种。 粗糙脉孢菌基因组约有38 Mb， 有7条染色体，可能含有10082 个蛋白质编码基因，已注释 1100个基因
构巢曲霉基因组约31 Mb，分布于8条染色体， 含11 000～12 000基因。
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着丝粒序列分为3个区：5’ CDE I， CDE II， CDE III。 其中CDE II 中AT含量超过 90 ％，容易 弯曲。
每一着丝粒上附着一条纺锤丝。 下图为酵母菌中3个不同的着丝粒序列：
CEN3:
88bp(93%AT) TGATTTCCGAA
ATAAGTCACATGAT
第五章 真菌遗传
第一节 酵母菌遗传
第二节
丝状真菌的 准性生殖
第一节
酵母菌遗传
一、 二、 三、
酵母菌染色体结构 酵母菌的质粒 酵母菌接合型遗传
酵母属真核微生物，具有所有的膜结构，但 其基因组比真核生物小得多，只是E.coli基 因组得2.6倍，可以象细菌一样分裂，在平板 上形成单一的菌落，是在分子水平上研究真 核生物遗传学的模式系统。 酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）全基 因组测序工作已于1996年告终，单倍体细胞 含有16条染色体，总长度为1.2X107 bp。最 短的染色体仅230kb,最长的达1532kb，共有 5885个编码蛋白质的ORF。
一、 酵母菌的质粒
1、 2μ质粒 质粒是独立于染色体DNA复制的遗传成分。 多数酵母中含有一种典型的质粒――2μ质粒。 2μ质粒是环状 dsDNA分子，全长2μm，含有 6,318bp，含4个蛋白编码基因，4种蛋白只参与 复制和重组，不赋予寄主任何表型，属隐秘质 粒。
2、嗜杀现象和嗜杀质粒 某些酵母能产生毒素杀死其它酵母，称为嗜 杀现象。
CEN11:
89bp(94%AT) TGATTTCCGAA
ATAAGTCACATGAT
CEN4:
82bp(93%AT) CDE II TGATTTCCGAA CDE III CDE I
AAAGGTCACATGCT
2．端粒（telomere） 是真核生物线性染色体两端的特殊DNA 与蛋白质的复合体结构，是由DNA重复序列 和蛋白质结合构成的。 端粒DNA是由几个碱基组成的DNA重复 单位通过串联重复而形成。酿酒酵母端粒 DNA的长度约为300bp，5’重复C1~3A, 3’重 复G1~3T。
L型：4.5kb的基因组，称为L-dsRNA,含有2个ORF, 分别编码外壳蛋白和RNA聚合酶。 M型：含有2个相同的1.8kb RNA基因组，称为MdsRNA，编码毒素蛋白
L型 M型
M-dsRNA, 1.8kb ,2个 1个：毒素蛋白
有
基因组 基 因
外壳蛋白
L-dsRNA, 4.5kb 2个：RNA聚合酶 外壳蛋白 有
嗜杀质粒可随酵母菌接合作用广泛传播。
几乎所有酵母细胞中都含有L型类病毒，包 括敏感型酵母，L型无嗜杀性，killer同时具 有 L型和M型2种类病毒。
一、 酵母菌接合型遗传
1. 酿酒酵母生活史 酵母的单倍体细胞有A(a)型和α型之分。接 合型分别由 matA 和 matα2个基因控制。相 同接合型酵母细胞不能发生接合。
这种基因转换是由HO内切酶引发的。
3. 酵母接合型A和α转换的盒式机制
第二节、丝状真菌的准性生殖
一、异核体
1 互养的排除 2 重组体和二倍体的排除 3 异核体的生物学意义及其在遗传育种上的 应用
二、二倍体 三、体细胞重组体的来源 四、单元化过程
一、酵母菌的染色体结构
酵母染色体DNA与组蛋白结合形成核小 体结构，但没有H1 组蛋白。 1．着丝粒（centromere） 着丝粒是真核染色体DNA上一段特殊序列。 在有丝分裂和减数分裂过程中，与纺锤丝结 合，将染色体拉向细胞两极。酿酒酵母着丝 粒属于点着丝粒，序列很短约130 bp，称为 着丝粒序列（CEN）。
酵母细胞可定期的相互转换它们的接合型， 证明所有酵母细胞中同时含有matA 和matα2 个基因,但只有一类基因获得表达。
见图7－13
2. 酵母接合型基因的结构
接合型基因MAT位于3号染色体上，两侧有 两个沉默基因HMLα和 HMRa。参与接合型 转换的基因还有HO (homothalism)。
图7－4 酵母端粒结构
3．复制起点
酵母的复制起点是指染色体上控制DNA复制 起始的一小段DNA序列，通常称为自主复制 序列（ARS）。酿酒酵母基因组中约有400个 ARS，平均 40kb长的 DNA上就有一个ARS。
ARS:Autonomously Replicatory Sequence
ARS 结构:
产生毒素的酵母称为嗜杀株（killer）。 不产毒素、对毒素敏感的酵母称为敏感株。 既不产毒素又对毒素不敏感的称为中性株。
3、 嗜杀毒素的来源：
来自2种能自我复制的细胞质遗传因子－双 链线状RNA。有M型和L型之分。 RNA外通常有蛋白质外壳包裹，象病毒粒子 一样存在于细胞质中。但与病毒不同，不具 有体外侵染的特性，故既称为嗜杀质粒又称 为类病毒颗粒。 外壳蛋白：M型和L型相同，由L200bp,富含AT碱基。分 为A、B、C三个结构域，A、B 2个结构域最重要。 结构域A由11个核苷酸组成了保守序列，称为 ARS共有序列，简称ACS。所有的ARS中都含有完 全相同或非常相近的ACS。 ACS内单一碱基突变 就能降低或消除复制起始功能，证明它是ARS的 必须因子。但ARS的活性需要B结构域。 ARS-结合蛋白 ARS 具有启动染色体复制的活性