7第七章微生物的遗传变异和育种收集资料

(2)细菌培养试验 (3)S型菌的无细胞抽提液试验 离体转化实验
（二）噬菌体感染实验
(三)植物病毒的重建实验
二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式
（一）7个水平 1．细胞水平 在细胞水平上,真核微生物和原核生物的大部
聚DNA都集中在细胞核或核区(核质体)中。在 不伺种微生物或同种微生物的不同细胞中，细 胞核的数目常有所不同。
补充培养基（SM ;符号为[A]或[B]等）：凡 只能满足相应的营养缺陷型突变株生长需要 的组合或半组合培养基，称补充培养基。
②与营养缺陷型突变有关的3类遗传型个体：
野生型：指从自然界分离到的任何微生物在其 发生人为营养缺陷突变前的原始菌株。
营养缺陷型：野生型菌株经诱变剂处理后，由于 发生了丧失某酶合成能力的突变，因而只能在加 有该酶合成产物的培养基中才能生长，这类突变 菌株称为营养缺陷型突变株，或简称营养缺陷型。
第二节基因突变和诱变育种
一、基因突变 基因突变:
简称突变泛指细胞内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。 狭义专指基因突变， 广义则包括基因突变和染色体畸变。
（一）突变类型
凡能用选择性培养基（或其他选择性培养条件）快速选择 出来的突变株称选择性突变株,反之则称为非选择性突变株.
（二）突变率
定义:
某一细胞（或病毒粒）在每一世代中发生 某一性状突变的几率，称突变率。
（三）基因突变的特点
共同特点： ①自发性 ③稀有性 ⑤可诱变性
②不对应性 ④独立性 ⑥稳定性
⑦可逆性
（五）基因突变及其机制
1．诱发突变
诱发突变:简称诱变，是指通过人为的方法， 利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发 突变频率的手段。凡具有诱变效应的任何因素， 都称诱变剂。
2．细胞核水平 不论真核生物的细胞核或原核生物细胞的核
区都是该微生物遗传信息的最主要负荷者，被 称为核基因组、核染色体组或简称基因组。
3.染色体水平
(1)染色体数不同 (2)染色体倍数
4．核酸水平 (1)核酸种类 (2)核酸结构 (3) DNA长度（即基因组的大小 ）
5.基因水平
（1）基因:
1．从生产中育种 正突变株:指生产性状优于原株的产量突变株 2.定向培育优良菌株 定向培育:是一种利用微生物的自发突变，并 采用特定的选择条件，通过对微生物群体不 断移植以选育出较优良菌株的古老方法。 例如:卡介苗
（二）诱变育种
诱变育种:是指利用物理、化学等诱变剂处 理均匀而分散的微生物细胞群，采用简便、 快速和高效的筛选方法，从中挑选出少数符 合目的的突变株，以供使用。
2.质粒在基因工程中的应用
质粒具有的优点： ①体积小，便于DNA的分离和操作； ②呈环状，使其在化学分离过程中能保持性 能稳定；
③有不受核基因组控制的独立复制起始点； ④拷贝数多，使外源DNA可很快扩增； ⑤存在抗药性基因等选择性标记。
E. coli的pBR322质粒克隆载体
3.质粒的分离与鉴定 （1）质粒的分离步骤
(六）紫外线对DNA的损伤及其修复
1．光复活作用 把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光
下时，就可出现明显降低其死亡率的现象， 此即光复活作用。
2.切除修复
切除修复: 是一种不依赖可 见光、只通过酶 切作用去除嘧啶 二聚体,随后重新 合成一段正常 DNA链的核酸修 复方式.
二、突变与育种 （一）自发突变与育种
方法大致是在含待测可疑“三致”物例如黄曲霉毒素、二甲氨 基偶氮苯、“反应停” 或二口恶口英等的试样中，加入鼠肝匀 浆液，经一段时间保温后，吸人滤纸片中，然后将滤纸片放置 于上述平板中央。
经培养后，出现3种情况：
①在平板上无大量菌落产生，说明试样中不含诱变剂；
②在纸片周围有一抑制圈，其外周出现大量菌落，说明试样中 有某种高浓度的诱变剂存在；
6．密码子水平 核苷酸排列顺序。 UAA ; UAG和UGA仅表示转译中的终止信号
7．核苷酸水平
（二）原核生物的质粒
1．定义和特点 定义: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.
特点：
(1)可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。 复制与染色体分开。 (2)不同质粒携带不同遗传信息。 (3)无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式 获得，不能自发产生。
(4)饰变 顾名思义，饰变是指外表的修饰性改变，意即一种不涉
及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变 化。其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化； 性状变化的幅度小；因其遗传物质未变，故饰变是不遗传的。
第一节遗传变异的物质基础
一、3个经典实验 （一）经典转化实验 (1)动物试验
染其宿主细胞或其原生质体，可增殖出一群 正常病毒后代的现象。
（二）转导
转导: 通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的小片段
DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后 者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。 1．普遍转导
普遍转导分为两种： (1)完全普遍转导 (2)流产普遍转导
2.局限转导
局限转导: 根据转导子出现频率的高低可分为两类： （1）低频转导 只能形成极少数（10-4～10－6）转导子，故称低
（1）碱基的置换
诱变剂:
①直接引起置换的诱变剂： 直接与核酸的碱基发生化学反应的化学诱
变剂 ②间接引起置换的诱变剂 一些碱基类似物
（2）移码突变
指诱变剂会使DNA序列中的一个或几个核甘 酸发生增添（插入）或缺失,从而使该处后面 的全部遗传密码的阅读框架发生改变,并进一 步引起转录错误的一类突变.
(5) Ri质粒
发根土壤杆菌或发根农杆菌可侵染双子叶 植物的根部，并诱生大量称为毛状根的不定 根。
Ri质粒已成为外源基因的良好载体，也可用 作进行次生代谢产物的生产。
(6) mega质粒 即巨大质粒，存在于根瘤菌属中，。分子质 量比一般质粒大几十倍至几百倍。
(7)降解性质粒
假单胞菌属中发现。质粒编码降解一系列复杂有机物 的酶，
遗传型＋环境条件 表型 （可能性）（现实性）
(2)表型 指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和，
是其遗传型在合适环境条件下通过代谢和发育而得到的具体 体现。所以，它与遗传型不同，是一种现实性（具体性状）。
(3)变异 指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质
结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。其特点是在群体中 只以极低的几率（一般为10-5～10-10）出现，性状变化幅度 大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。
细胞的裂解
蛋白质去除
RNA的去除
质粒DNA与染色体DNA相分离 （2）质粒鉴定。
电镜、琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶电泳
4.质粒的种类
5．典型质粒简介
(1)F质粒
又称F因子、致 育因子或性因 子，是E.coli等 细菌决定性别 并有转移能力 的质粒。
(2) R质粒
又称R因子 由RTF和r决定子结合而形成R质粒
转座因子：凡具有转座作用的一段DNA序列，称转座 因子
包括原核生物中的插入序列(is）、转座子（Tn)和 E.coli的Mu噬菌体等转座噬菌体。
转座的过程及其中受体DNA中靶序列的复制过程
2.自发突变
自发突变:指生物体在无人工干预下自然发 生的低频率突变。 自发突变的原因有： ①由背景辐射和环境因素引起， ②由微生物自身有害代谢产物引起， ③由DNA复制过程中碱基配对错误引起。
频转导。
(2)高频转导
高达50%左右的转导子，故称这种转导为高频 转导。
3．溶源转变
溶源转变: 当正常的温和噬菌体感染其宿主而使其发
生溶源化时，因噬菌体基因整合到宿主的核 基因组上，而使宿主获得了除免疫性外的新 遗传性状的现象，称溶源转变。
（三）接合
3. 3类突变株的筛选方法 （1）产量突变株的筛选
(2)抗药性突变株的筛选
(3)营养缺陷型突变株的筛选
①有关的3类培养基：
基本培养基（MM，符号为[-]）：仅能满足 某微生物的野生型菌株生长所需要的最低成 分的组合培养基，称基本培养基。
完全培养基（CM,符号为[＋]）：凡可满足一 切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合 培养基，称完全培养基。
原因:吖啶类染料及一系列ＩＣＲ类化合物．
移码突变图：
(3)染色体畸变
1、染色体畸变：
引起DNA分子的大损伤染色体畸变，
包括染色体结构上的缺失、重复、插入、易位和倒 位，也包括染色体数目的变化。
２、转座和转座因子
转座：DNA序列通过非同源重组的方式，从染色体某 一部位转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上 某一部位的现象，称为转座。
基因重组:
两个独立基因组内的遗传基因， 通过一定的途径转移到一起，形成新的稳定 基因组的过程，称为基因重组或遗传重组， 简称重组。
一、原核生物的基因重组
（一）转化 1．定义 转化:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而
获得后者部分遗传性状的现象，称为转化或转 化作用。
2.转化微生物的种类 在原核生物中—主要有肺炎链球菌 等 在真核微生物—主要有酿酒酵母等
(3) Col质粒
Col质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆 菌素因子。 细菌素：许多细菌都能产生抑制或杀死其 他近缘细菌或同种不同菌株的代谢产物是由 质粒编码的蛋白质。
(4)Ti质粒即诱瘤质粒或冠瘿质粒。
Ti质粒即诱瘤质粒或冠瘿质粒 Ti质粒是一种200 kb的环状质粒， 包括毒性区（vir）、接合转移区（con）、 复制起始区（on）和T-DNA区4部分。 植物基因工程中使用最广、效果最佳的克隆 载体。
是生物体内一切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。