微生物遗传育种学1
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学一、名词解释（3*5）1、pcr:聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定dna片段的核酸合成技术。
2、操纵子：操纵子(operon)：原核生物能mRNA出来一条mrna的几个功能有关的结构基因及其上游的调控区域，称作一个操纵子（operon）。
3、启动子(promoter)：真核基因启动子是rna聚合酶结合点周围的一组转录控制元件，包括：至少一个转录起始点及一个以上的功能组件。
4、冈崎片段:冈崎片段就是由于解链方向与激活方向不一致，其中一股子链的激活，Gondrecourt母链求出足够多长度才已经开始分解成引物接着缩短。
这种不已连续的激活片段就是冈崎片段。
5、营养缺陷型：指某一菌株在诱变后丧失了合成某种营养成分（生长因子）的能力，使其在基本培养基上不能生长，必须加入相应物质才能生长的突变体。
6、准性生殖：就是一种类似有性生殖但比它更为完整的一种生殖方式。
可使同一种生物的两个相同来源（即为同种相同株）的体细胞经融合后，不通过有丝分裂而引致高频率的基因重组。
准性生殖常见于某些真菌，尤其就是半知菌中。
7、限制性核酸内切酶(restrictionendonuclease):识别并切割特异的双链dna序列的一种内切核酸酶。
8、密码的自旋性：密码的自旋性就是多个密码子编码同一个氨基酸的现象。
9、转座子(transposons):转座子是可以从一个染色体位点转移至另一个位点的分散的重复序列。
转座子也包括含有两个反向重复序列的侧翼，内有转座酶基因，并含有抗生素耐药基因等其他基因。
10、微生物繁育：人为地使用物理、化学的因素，引致有机体产生遗传物质的突变，经选育成为新品种的途径。
二、是非题（2*5）三、选择题（3*5）1、限制性内乌酶的种类、辨识位点、功能、区别根据酶的亚单位组成、识别序列的种类和是否需要辅助因子，限制与修饰系统主要分成三大类。
ⅱ型酶所占到的比例最小，相对来说最简单，它们辨识回文等距序列，在回文序列内部或附近研磨dna。
微生物遗传育种学试卷
E、基因组的重复序列少而短
10、*基因工程中常用的柯斯质粒载体的特点有（ABCD）。
A、具有λ噬菌体的粘性末端B、能自主复制
C、带有抗性基因与多克隆位点D、具有高容量的克隆能力
E、不具高容量的克隆能力
二、名词解释〖每小题2分，共计20分〗；
2、F+×F-杂交时，以下哪个表述是错误的。（B）
A、F-细胞转变为F+细胞B、F+细胞转变为F-细胞
C、染色体基因基本不能转移D、细胞与细胞间的接触是必须的
3、以下碱基序列中最容易受紫外线破坏的是（B）
A、AGGCAA B、CTTTGA C、GUAAAU D、CGGAGA
4、在U形玻璃管中，将一滤片置于二株不同的营养缺陷型菌株之间使之不能接触，在一侧发现有原养型菌出现，这一现象不是由于（A）造成的。
4、试讨论按表型效应将突变型进行分类的情况。
（1）形态突变型：引起细胞个体形态与菌落形态发生改变的突变型。（2）生化突变型：引起特定生化功能的丧失而无形态学效应的突变型。包括营养缺陷型、抗性突变型、糖代谢突变型等。（3）致死突变型lethalmutant：由于基因突变造成个体死亡或生命力下降的突变型。（4）条件致死突变型conditionlethalmutant：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。如：温度敏感突变型。（5）调节突变型regulatorymutant：丧失对某一基因或操纵子表：聚合酶链反应，通过变性、退火、延伸循环操作，用于扩增位于两段已知序列之间的DNA区段。
7、染色体畸变：染色体数目的变化或染色体结构发生较大片段的异常改变。
8、条件致死突变：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。如：温度敏感突变型。
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学是研究微生物的遗传变异、遗传改良及育种技术的学科。
微生物指的是细菌、真菌、病毒等单细胞生物。
微生物遗传育种学主要关注微生物在遗传水平上的变异、变异的调控机制以及如何通过遗传改良来获得具有特定性状的微生物株系。
微生物遗传育种学的研究内容包括：
1. 遗传变异的检测与分析：通过分子生物学、基因组学等技术手段，研究微生物中存在的遗传变异，探究变异的产生机制和变异位点的定位。
2. 遗传改良的策略和方法：通过基因工程、突变育种、自然选择等手段，改良微生物的遗传性状，如产量、耐受性、代谢能力等，以提高微生物在工业生产、环境修复、药物开发等方面的应用性能。
3. 突变育种的应用：通过诱变剂或辐射等方法，诱发微生物的突变，筛选出具有特定性状的突变株系，进一步进行遗传改良。
4. 基因工程的应用：通过外源基因的引入、基因的删除或修改等手段，改变微生物的基因组，使其具有特定的功能或产物。
通过微生物遗传育种学的研究与应用，可以获得具有工业、农业、医疗等方面应用潜力的微生物种类，为人类社会的发展和生活带来诸多好处。
绪论-1
绪
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
论
微生物遗传育种学的概念 微生物育种学的发展简史 微生物的主要类群及结构 工业微生物菌种 微生物遗传育种的目的及方法
第一节 微生物遗传育种学的概念
微生物遗传学 微生物育种 微生物育种学
一、微生物遗传学
微生物遗传学是以病毒、细菌、小型真菌以及单细胞动植物
4、形成间体：
3、细胞质（cytoplasm ) 和内含物（inclusionbody）
细胞质化学组成：主要成分是水、蛋白质、核酸、 脂类，少量糖类和无机盐。
内含物：如大量核糖体、胞浆颗粒以及质粒 。
4、核 区（nuclear region）
由裸露的双股DNA
盘绕组成，没有组蛋 白包绕，也没有核膜
孢子丝
气生菌丝
基内菌丝
二、真核微生物
菌物界—— 粘菌 假菌 真菌 单细胞真菌——酵母菌 丝状真菌——霉菌 大型子实体真菌——蕈菌
真核生物与原核生物的比较
1、 酵母菌（yeast)
酵母细胞构造：
细胞壁：酵母纤维素，三明治状。 甘露聚糖、蛋白质（包括多种酶）、葡聚糖。 壁可由 玛瑙螺胃液---蜗牛消化酶 水解
是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、 略具弹性的结构。 功能：（1）维持细胞外形。 （2）保护细胞免受机械性或渗透压的破坏。 （3）为鞭毛的运动提供支点。 （4）阻碍大分子物质和有害物质进入细胞。 （5）与细菌的抗原性、致病性、对噬菌体的敏感 性有关。
革兰氏染色 (Gram stain)的机制
几属重要的霉菌
青霉属 曲霉属
根霉属
微生物的遗传和育种
微生物育种的社会和经济影响
社会影响
随着微生物遗传和育种技术的不 断发展，人们需要关注相关的伦 理、安全和环境问题，以确保技 术的可持续发展和应用。
经济影响
微生物育种技术的发展有望为工 业、农业、医药等领域带来巨大 的经济效益，同时也需要关注技 术的成本和商业化前景。
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土壤修复
微生物育种技术可用于土壤修复领域，通过改良土壤中微生物的种 类和数量，改善土壤质量，提高土壤肥力。
空气净化
某些微生物具有降解空气中有害物质的能力，通过微生物育种技术 可以改良这些微生物的降解能力，用于空气净化。
05
未来展望
基因编辑技术的发展
基因编辑技术
随着CRISPR等基因编辑技术的发展， 科学家们能够更精确、高效地修改微 生物基因，从而改良微生物的性状和 生产性能。
代谢工程育种
代谢途径分析
对微生物的代谢途径进行分析， 了解各代谢途径之间的相互关系 和调控机制。
代谢流量调控
通过调节代谢途径中的关键酶活 性或改变代谢流量的方向，以提 高目标产物的合成效率。
细胞工厂构建
通过基因工程技术对微生物进行 改造，构建具有特定代谢特征的 细胞工厂，实现目标产物的定向 生产。
基因编辑的应用
基因编辑技术有望在医药、农业、工 业等领域发挥重要作用，例如用于生 产新型药物、改良农作物、提高微生 物产物的产量和品质等。
合成生物学在微生物育种中的应用
合成生物学
合成生物学是一门新兴的交叉学科，旨 在通过设计和构建人工生物系统来改良 和优化生物功能。
VS
微生物育种中的应用
合成生物学在微生物育种中具有广阔的应 用前景，例如通过设计和构建人工微生物 来生产燃料、化学品、药物等，同时也有 助于解决环境问题和粮食安全问题。
微生物遗传育种学期末考试复习题及参考答案-专升本
《微生物遗传育种学》复习题一、填空题1、微生物遗传育种学是研究微生物规律，阐述微生物的原理和技术的一门科学，在微生物学和整个生物科学中发挥着重要的作用。
2、紫外线诱变最有效的波长为nm左右，一般诱变时用15W功率的紫外灯在距离30 cm左右对进行处理。
3、空间诱变育种是利用空间环境的特征包括：、、和超净环境等引起生物体的染色体畸变，进而导致生物体遗传变异来进行菌种选育的。
4、常用的基因工程宿主有、、和动物细胞。
5、复制型转座涉及到两种酶：一是，作用在原来转座子的末端；二是，它作用在重复的拷贝上。
6、基因组序列的功能分析以及代谢途径的构建改造等都需要克隆目的 DNA，目前，获得大片段 DNA 序列的方法主要有：构建和筛选基因文库、PCR 扩增、、体外大片段 DNA 合成和组装，以及等方法。
7、反转录病毒RNA基因组是，因此反转录病毒具有二倍体基因组。
8、微生物遗传育种学是研究微生物规律，阐述微生物的原理和技术的一门科学，在微生物学和整个生物科学中发挥着重要的作用。
9、工业微生物菌种的五大基本特征为：非致病性；；；相对稳定的遗传性能和生产性状；。
10、常用的基因工程宿主有、、和动物细胞。
11、细菌中可转座的遗传因子可分为四类：、、和。
12、T4噬菌体是一种侵染大肠杆菌的烈性噬菌体。
其基因组是双链线性DNA，含碱基A、T、G和，其DNA分子的特征是和。
二、判断题1、序列5'-CGAACATATGGAGT-3'中含有一个6bp的II类限制性内切核酸酶的识别序列，该位点的序列可能是5’-CATATG-3。
2、1928年英国科学家Griffith进行肺炎链球菌时发现了转导。
3、GAT→GAC属于同义突变。
4、能够诱导大肠杆菌感受态出现的是 Mn2+。
5、含有螺旋-转角-螺旋结构的蛋白通常可以与DNA结合行使其功能。
6、已知 DNA 的碱基序列为 CATCATCAT，颠换可产生如下碱基序列的改变：CACCATCAT 。
微生物的遗传变异和育种PPT课件
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指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，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；
微生物遗传育种知识点汇总
微生物遗传育种知识点汇总1.微生物基因组学：微生物基因组学是研究微生物基因组结构、功能和表达的学科。
通过对微生物基因组的测序、比较分析和功能注释，可以了解微生物的遗传特性和功能。
2.微生物突变：微生物突变是指微生物在自然环境或实验室中发生的基因突变。
突变可以是基因变异、插入突变、缺失突变等，这些突变可能会导致微生物表型的变化。
3.微生物选择：微生物选择是通过对微生物的生长条件进行调控，选择出具有其中一种特定性状的菌株。
例如，可以通过对耐盐性的选择培养基进行培养，选择出具有耐盐性的微生物菌株。
5.基因工程微生物：基因工程微生物是指经过人工改造的微生物，具有特定基因表达或基因功能改变的能力。
基因工程微生物可用于生产重要医药、酶类、化学品等。
6.自然变异与人工选择：微生物在自然环境中会发生一定程度的自然变异，这些变异可以通过人工选择进行进一步改良。
例如，选择耐药性菌株进行生产抗生素。
7.反向遗传学：反向遗传学是指通过与传统遗传学相反的方式研究生物体的遗传特性。
利用反向遗传学可以探索微生物基因的功能和作用。
9.高通量筛选技术：高通量筛选技术是指通过自动化设备对大量微生物进行快速筛选和分析的技术。
这些技术可以大大提高筛选效率和准确性，用于微生物遗传育种中。
10.代谢工程：代谢工程是指通过改造微生物的代谢路径和基因表达调控来提高目标产物的产量和选择性。
代谢工程可通过基因工程、突变、选择和培养条件优化等手段实现。
11.微生物系统发育学：微生物系统发育学是研究微生物演化和亲缘关系的学科。
通过比较分析微生物基因组，确定其进化关系和分类地位。
以上是微生物遗传育种的一些基本知识点汇总。
微生物遗传育种是一个综合性学科，涉及到多个学科的知识和技术，对于改良微生物品种和开发新的微生物应用具有重要意义。
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②经验式育种技术。 四十年代初遗传学实验开始采用微生物作为研 究材料，对基因的作用及基因突变机制等的研 究获得很大进展。一方面采用x射线和紫外光 等辐射因子来诱变红色脉孢霉(红色面包霉)等 微生物，获得营养缺陷型，因而比德尔(Beadle) 和塔特姆(Tatum)于1941年提出“一个基因一种 酶”的学说，阐述基因与酶功能的直接关系；
随着微生物学的发展，特别是发明微生物纯种培养法以 后，开始了微生物纯种的自然选育，对微生物育种有很 大的影响。当时在酒精发酵中，推广了自然选育的纯系 良种，扭转了酒精生产不稳定的现象。这是最早应用遗 传学原理于微生物育种实践，提高发酵产物生产水平的 一个成功实例。自然选育方法虽已沿用多年，迄今仍是 微生物育种的重要手段之一。
④代谢控制育种技术。 代谢控制育种以20世纪50年代末谷氨酸发酵 取得成功使发酵工业进入第四个阶段。
对于初级代谢合成途径的深入了解以及代谢调 节酶系统等有关生化遗传学知识的累积，特别是 1961年雅各布和莫诺提出了操纵子学说阐明原核 生物性状表达的调控机制以后，给氨基酸和核苷 酸产生菌的诱变选育提供了足够的理论基础。在 此基础上发展起来的解除代谢调节控制的突变株 选育技术，巳取得令人鼓舞的成绩。它成为经验 式诱变育种向控制育种进展的实例。
1952一1955 年期间，青霉菌和链霉菌的遗传重组 现象也被发现了，这给微生物遗传学应用于工业 微生物育种，即杂交育种的工业应用开辟了道 路。杂交育种技术虽已有相当大的发展，但到目 前为正，实践效果却不如预期那么明显。目前世 界各地的多数实验室都采用自然选育、人工诱变 育种和杂交育种三种选育菌种方法，进行工业微 生物高产菌株的选育。
微生物遗传育种的发展经历了5个阶段：
①古代的育种方法 ②经验式育种技术 ③杂交育种技术 ④代谢控制育种技术 ⑤基因工程育种
①古代的育种方法。几千年前，我国劳动人民在酿 酒作醋等方面就有丰富的经验。虽然当时人们还 不知道微生物的存在和作用，但已注意到种曲的 质量，并在生产实践中，不断地从自然界选择良 曲。尽管这是原始的人工选择，但它对生产起了 很重要的作用。
第三节微生物遗传育种研究内容
1、基因突变： • 突变的分子机制 • 突变型的种类 • 突变的修复 2、微生物育种诱变剂：
• 物理诱变剂 • 化学诱变剂
3、微生物产生菌的分离筛选： • 含微生物样品的采集 • 含微生物样品的富集培养 • 微生物的分离 4、微生物诱变育种 • • • • 诱变育种的试验设计和准备工作 诱变育种的步骤与方法 突变株的分离与筛选 营养缺陷型菌株的筛选
弗莱明（青霉素的发现者）
3、创造新品种。 通过诱变育种来扩充发酵产物的品种，已 有不少成功的例子。由柔红霉素产生菌诱发突 变，选得能产生抗癌新药阿霉素的产生菌。 氨基酸类及核苷酸类初级代谢产物的生 产，只有通过诱发突变，筛选那些突破、排除 或绕过微生物本身所具有的反馈机制的突变 株，才能生产不同的代谢物或代谢中间产物， 从而大大地扩充微生物工业的品种。
（二）、诱变育种的间接应用：
(1)诱发突变应用于转导或杂交。 (2)代谢途径的阐明和遗传图谱的制定。 (3)生物形态建成的研究。 (4)突变型在制造活菌疫苗方面的效用。 (5)用作筛选手段。
第二节 工业微生物育种的进展
工业微生物育种学是建立在微生物遗传学 基础上，而两者是息息相关的。对微生物菌种进 行有目的的改良是在有关微生物遗传学知识被人 们了解并掌握之后才成为可能的。同时这种改良 涉及多学科领域。
土 曲 霉
⑤培养基成分简单、来源广、价格低廉； ⑥产生目的产物的时间短，并能在短时间内产生预 期数量的目的产物； ⑦尽可能减少产物类似物的产量，以提高目标产物 的产量并利于分离； ⑧菌株对诱变剂处理敏感，选育高产菌株的可能性 大。
二、微生物诱变育种在发酵工业中的作用
• 因为从自然界分离所得的野生菌种，不论 在产量上或质量上均不适应发酵工业的要 求。因而从自然界存在的菌种经筛选分离 →育种→保藏优良菌种，已成为工业菌种 管理上的必要程序。 • 下面从诱变育种的直接应用和间接应用两 个方面来讨论诱变育种在微生物工业中的 重要作用。
（一）、诱变育种的直接作用：
1、提高产量。 在抗生素和氨基酸的生产菌种选育中，生 产能力提高的效果最为显著。从土壤中挖土筛 选出来的抗生素产生菌野生菌，其生产能力和 经过一系列诱变选育的生产菌种相比， 可以相差几十倍甚至几百倍。
2、改善菌种的有利性状。 通过一系列诱变育种措施，人们不但能提 高菌种的生产能力，还可改善菌种的某些性状 使之适应人类的需要。例如，产青霉素的原始 生产菌种，在发酵过程中产生黄色色素，这种 色素在提炼精制过程中不易消除，经诱变育种 获得一株无色素的突变株，从而改进了产品质 量。
• • • • • •
5、微生物杂交育种 微生物杂交育种的基本程序 微生物杂交育种的方法 6、基因工程育种 基因工程在微生物育种中的应用 基因工程原理和步骤 7、微生物菌种复壮与保藏 菌种的退化与复壮 工业微生物菌种的保藏
⑤基因工程育种。 近年来，基因工程在工业微生物菌种选育中的 应用得到迅猛发展。世界上以基因工程方法创 造的各种工程菌不计其数。实现了人为的菌种 选育，一切可以按照人们实现设计和控制的方 法进行育种，是一种最新的最先进的育种技术。
• 基因工程育种仅指那些以微生物为出发菌株利 用基因工程方法进行改造而获得的工程菌，或 是将微生物甲的某些基因导入微生物乙中，使 后者具有前者的某些性状或表达前者的基因产 物而获得的新菌种。
• 另一方面，1944年通过细菌转化因子，即基 因的化学本质鉴定，进一步证明了遗传的基 因物质是DNA，使遗传学从细胞水平发展到 分子水平。上述丰硕的微生物遗传学研究成 果，促进了育种技术的发展。
③杂交育种技术。 早在1937年，就有人在面包酵母育种中，应用 挑单孢子进行杂交以获取同源或异源双倍体培 育良种。当时杂交育种仅限于有性世代明确的 微生物。直到1946—1942年，在大肠杆菌中发 现有重组现象，以及摸索到真菌的准性生殖以 后，人们开始认识到细菌和高等生物遗传规律 的一致性。
微生物遗传育种
授课班级：生工08 授课教师：田英华
第一章绪论
第一节 微生物育种在发酵工业中的作用 第二节 微生物育种的研究进展
第一节微生物育种在发酵工业中的作用
一、理想的工业发酵菌种应符合以下 要求：
①必须是纯种，遗传性状稳定； ②生长速度快，不易被噬菌体及杂菌污最好能分泌到细胞外，以降低产物抑 制并利于分离；