原核生物的基因重组(1)
目前已知有二十多个种的G+和G-细菌具有自然转化的能力 此过程可以发生在土壤和海洋环境中，可能是自然界遗传交 换的重要方式。
1. 感受态 自然感受态与人工感受态的不同？
自然感受态
感受态：是指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化 的一种生理状态。一个细菌能否出现感受态是由其遗传性决 的出现是细胞一定生长阶段的生理特性 定的，但受环境条件的影响也很大，因而表现差别很大。
外源DNA被降解，转导失败。
2. 局限转导（restricted transduction）
定义：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数 特定基因携带到受体菌中，并与后者的基因 组整合、重组，形成转导子的现象。 媒介： 部分缺陷噬菌体（丢失自身一部分基因，并被
同等长度的宿主基因所取代）
只能转导个别特定基因
转导性状 转导过程
供体的任何性状
前噬菌体两端邻近基因
双交换（转导DNA 替换受体 转导DNA插入，使受体 DNA 同源区） 菌为部分二倍体
溶源转变（lysogenic conversion）：
一个与转导相似又不同的现象
定义:温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化，因噬菌
体的基因整合到宿主染色体上，而使后者获得了新性状
1951年，Joshua Lederberg和Norton Zinder为了证实大肠杆菌以
用“U”型管进行同样的 实验时，在供体和受体细胞 不接触的情况下，同样出现 原养型细菌！
沙门氏菌LT22A(trp-)是携带P22噬菌体的溶源性细菌 另一株LT2(his-)是非溶源性细菌
基因的传递很可能是由可透过“U”型管滤板的 P22噬菌体介导的(在接种LT22A的一端出现了原养型)
原核生物的基因重组类型 4种形式：1）转化 2）转导 3）接合 4）原生质体融合
一、 转化（transformation）
定义：受体细胞直接吸收供体细胞的DNA片段, 并与其染色体 同源片段进行遗传物质交换，从而使受体细胞获得新的遗传性 状的现象。
转化子（ transformant）：经转化后出现了供体性状的受体细 胞称为转化子，即转化成功的菌落。
• 在所有对象中，接合现象研究得最多、了解得 最清楚的是E. coli 。E. coli 是有性别分化的， 决定性别的是其中的F质粒，F质粒还是合成性 菌毛基因的载体。
3. 大肠杆菌的接合型与接合
• 细菌遗传重组单向过程和F因子的提出
• ห้องสมุดไป่ตู้－菌株
F＋菌株
Hfr菌株
F因子结构图: 相对分子质量通 常为5×107，上面有编码细菌 产生性菌毛及控制接合过程进 行的20多个基因。 图中黄色区域表示转座子， 通过这些部位可以整合进细菌 染色体上形成各种Hfr菌株。 Hfr菌株: 细胞中的F质粒整合到 核染色体组上, 与F－ 菌株相接 合后，发生基因重组的频率比 任何已知的F＋ 与F－ 接合后的 频率高出几百倍，这种“雄性” 菌株称为Hfr。
二、转导（transduction）
转导：利用完全或部分缺陷噬菌体为媒介，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。 由转导作用而获得供体细胞部分遗传性状的重组受体 细胞称为转导子 （transductant） 携带供体部分遗传物质（DNA片段）的噬菌体称为 转导噬菌体。
• (2) 转化过程
ds DNA 供体(strR) 感受态受体(strS) 酶解与吸收单链
转化因 子进入 细胞 转化因 子单链 配对与 整合
同源区段配对
单链整合
复制与分离
复制
分离
非转化子(strS)
转化子(strR)
肺炎链球菌转化的主要过程
自然转化过程的特点：
a）对核酸酶敏感； b）不需要活的DNA给体细胞； c）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化（DNA） 给体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系； d）通常情况下质粒的自然转化形成转化子效率要低得多； 提高质粒的自然转化效率的二种方法： 1）使质粒形成多聚体，这样进入细胞后重新组合成有 活性的质粒的几率大大提高； 2）在质粒上插入受体菌染色体的部分片段，或将质粒转 化进含有与该质粒具有同源区段的质粒的受体菌-------重组获救
的现象。
溶源转变与转导的不同？
a）噬菌体不携带任何供体菌的基因； b）这种噬菌体是完整的，而不是缺陷的；
三、 接合 (conjugation)
通过细胞与细胞的直接接触 而产生的遗传信息的转移和 重组过程
1.接合现象的发现和证实
1946年，Joshua Lederberg 和Edward L.Taturm 细菌的多重营养缺陷型杂交实验
E.coli gal- / λdgal+ （极少量转导子菌落) E.coli gal-
高频率转导(HFT) ：
HFT裂解物
E.coli gal-
E.coli gal- / λdgal+ （ 50% 转导子菌落) E.coli gal-（50%）
普遍转导与局限转导的特性比较
普遍转导 转导的发生 噬菌体形成 内含DNA 自然发生 误包 只含宿主DNA 局限转导 人工诱导（uv） 前噬菌体的“误切” 含噬菌体和宿主DNA
感受态因子：调节感受态的一类特异蛋白，它包括三种主要 （该过程与细菌自身的遗传控制无关！）
成分：膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。
进行自然转化，需要二方面必要的条件：
（1）建立了感受态的受体细胞 （2）外源游离DNA分子
感受态的机理研究： 局部原生质体化假说：
处于感受态的细胞局部失去了细胞壁，使外源DNA能顺利经膜 进入菌体。
在Hfr菌株与F-细胞进行接合时, OriT序列被缺刻螺旋酶识别而 产生缺口后，F因子的先导区 (leading region)结合着染色体 DNA向受体细胞转移，F因子 除先导区以外，其余绝大部分 是处于转移染色体的末端，由 于转移过程常被中断，因此F因 子不易转入受体细胞中，故 Hfr×F-杂交后的受体细胞大多 数仍然是F-（即不能使受体菌 变成供体）。
2. 能进行接合的微生物种类 • 主要在细菌和放线菌中存在。
– 在细菌中，G－ 细菌尤为普遍，如E. coli、沙门氏菌 属、志贺氏菌属、克雷伯氏菌属、沙雷氏菌属、弧 菌属、固氮菌属和假单胞菌属等； – 放线菌中，以链霉菌属和诺卡氏菌属最为常见，其 中研究得最为详细的是天蓝色链霉菌（Streptomyces coeilcolor ）。 – 在不同属的一些菌种之间也可发生接合现象，如大 肠杆菌与鼠伤寒沙门氏菌间或沙门氏菌与痢疾志贺 氏菌间。
酶受体假说：
受体细胞表面出现了一种能结合DNA并使之进入细胞的酶。
2. 转化模型
（1）转化因子 本质是离体的DNA片断或质粒DNA 。转化因子进入细胞前 还会被酶解成更小的片段，约8kb。在不同的微生物中，转化因 子的形式不同，dsDNA,ssDNA. 革兰氏阴性的嗜血杆菌中，细胞只吸收dsDNA形式的转化因 子，但进入细胞后需经酶解为ssDNA，才能与受体菌的基因组整 合； 革兰氏阳性的链球菌和芽孢杆菌中，dsDNA的一条链必须在 胞外降解，只有ssDNA形式的转化因子才能进入细胞。 但不管何种情况，最易与细胞表面结合的仍是dsDNA。 由于每个细胞表面能与转化因子相结合的位点有限（如肺 炎链球菌约10个），因此，从外界加入无关的dsDNA就可竞争并 干扰转化作用。 质粒DNA也是良好的转化因子，但它们通常并不能与核染 色体组发生重组。 转化的频率通常为0.1％～1％，最高为20％。
大肠杆菌的低频转导和高频转导比较： uv
E.coli K12(λ ) LFT 裂解物 λ λ
dg(10 -5
~10-6) 转导噬菌体
uv
E.coli K12(λ /λ dg) (双重溶源菌) HFT裂解物 50%λ 50%λ dg转导噬菌体
低频率转导（LFT） ：
LFT裂解物
E.coli gal-
如果细菌染色体中整合有一个正常的λ噬菌体时，
缺陷λ噬菌体也能整合到同一细菌染色体上（因为正常 λ噬菌体整合后，产生两个细菌/噬菌体杂合att位点，缺 陷λ噬菌体可以在该位点插入），这种细菌称为双重溶 源菌. 双重溶源菌中，正常λ噬菌体称为辅助噬菌体，因为 它帮助缺陷噬菌体整合和繁殖。 双重溶原菌在紫外辐射等因子的诱导下,原噬菌体容 易被切割下来，产生等量的缺陷噬菌体和正常噬菌体， 该裂解物称为高频率转导裂解物，用这样的裂解物去 感染细菌，将比低频率转导裂解物产生多得多的转导 子。这一过程称为高频转导。
一个表面看起来的常规研究却导致 一个惊奇和十分重要发现的重要例证！
（普遍性转导这一重要的基因转移途径的发现）
(2) 转 导 模 型
噬菌体的DNA包装酶也能识别染色体DNA上类似pac的位点 转导噬菌体为什么“错 并进行切割，以“headful”的包装机制包装进P22噬菌体外壳， ” 形成只含宿主DNA的转导噬菌体颗粒（假噬菌体）。 将宿主的DNA包裹进去?
发生基因的交换、整合和复制，只进行转录、翻译和性状的表达。 这种转导被称为流产转导.
特点：在选择培养基平板上形成微小菌落
转导DNA不能进行重组和复制，但其携 带的基因可经过转录而得到表达。
流产转导（abortive transduction） 进入受体的外源DNA通过与细胞染色体 的重组交换而形成稳定的转导子
大肠杆菌中λ噬菌体的正常裂解及半 乳糖基因转导噬菌体的形成过程
低频转导（LFT）的定义: 诱导溶源性大肠杆菌而产生的细胞裂解 产物中，除含有正常的噬菌体外，还有少数 （10-6）转导噬菌体颗粒，因此，用诱导λ 溶源性菌株得来的噬菌体进行转导时的转导 频率不过10-6 ，称为低频转导。
高频转导(HFT):
4. 转染(transfection)：
定义：噬菌体DNA被感受态细胞摄取并产生有活性的病毒颗粒。
原核生物基因重组的特点
原核生物基因重组的特点原核生物基因重组的特点：（一）重组DNA的特点1、构建性：原核生物基因重组是一种以DNA作为原料、利用多种准确、可控的分子生物学技术，从而实现精确编织出大量高度接合的新型DNA片段的技术。
2、通用性：原核生物基因重组的技术可以改造植物和动物的基因，以获得期望的产物，这是一种多应用的技术。
3、可遗传性：原核生物基因重组的最大优点在于，所改造的基因可以遗传至其后代，在一定程度上实现了持久性。
（二）实现原核生物基因重组的手段1、重组PCR：通过PCR技术，让原始DNA片段复制و再结合，从而实现重组。
2、体外基因构建：利用各种DNA和RNA酶，以及载体DNA等，在实验环境中重组DNA。
3、定向连接：定向的将一种不受控的多个DNA片段连接起来，从而实现重组。
（三）原核生物基因重组的用途1、功能机器人：利用基因重组技术，可以构建出机器人，来在生物体内发生特定的功能活动，如基因疗法等。
2、基因表达：基因重组技术可以改变基因的表达强度，从而实现基因的表达。
3、抗逆性：基因重组技术也可以改造基因的结构，以增加对环境逆境的耐受性。
（四）原核生物基因重组的限制1、难以探测：由于改变的基因较少，因此难以通过细胞的形态学来识别这类基因的变异。
2、实验操作：成功重组基因需要精确操作，经常需要一系列复杂的实验，以及专业知识。
3、成本及时间：重组DNA技术需要大量的时间费用和实验室设备，一次重组DNA的价格也非常昂贵。
总之，原核生物基因重组是一种具有构建性、通用性和可遗传性的技术，可以用于改变原核生物的基因，制造出功能机器人、改变基因表达、增强对外界环境的抗逆性等，但也存在难以探测、复杂操作、以及高昂成本的问题。
食品微生物学---第五章_微生物的遗传变异
1.经典转化实验（肺炎双球菌）
S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有荚膜 R型菌株：无致病性，菌落表面粗糙，无荚膜
（1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡
（二）微生物的诱变育种
1.出发菌株选择：对诱变剂敏感、变异幅度广、产量高 的菌株。
2.同步培养：使菌悬液中细胞达到同步生长状态 3.单细胞悬液制备：先收集菌体并洗涤，然后用生理盐
水或缓冲液配制，振荡使分散度90％以上。 4.诱变处理：物理诱变、化学诱变 5.中间培养 ：使细胞内原有酶量稀释，以得到纯的变
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普遍性转导过程： 噬菌体侵染供体细胞 供体染色体断裂，
噬菌体蛋白质衣壳和DNA合成 衣壳包裹供体 DNA片段 侵染受体菌株
供体DNA片段整合到受体DNA上——完全转导
供体DNA片段不能整合到受体 DNA上，也不能复制，但能表达 ——流产转导
特异性转导过程： 噬菌体侵染供体细胞 供体细胞溶源化 噬菌体和供体菌染色体间发生交换 转导型 噬菌体（转导颗粒） 侵染受体菌
R菌＋S菌 只有R菌
只有S型细菌的DNA才能将R型转化为S型。且 DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转 移给R型菌株的，是遗传因子。
2.噬菌体感染实验
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3.植物病毒的拆开与重建实验
将TMV拆成蛋白质外壳与RNA，分别对 烟草进行感染试验，结果只有RNA能感染 烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还 能分离出正常病毒粒子。
（2）细菌培养实验 热死S菌———不生长 活R 菌———长出R菌
高中基因重组的两种类型
基因重组是指一个基因的DNA序列是由两个或两个以上的亲本DNA组合起来的。
基因重组是遗传的基本现象，病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。
减数分裂可能发生基因重组。
基因重组的特点是双DNA链间进行物质交换。
真核生物，重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间，细菌可发生在转化或转导过程中，通常称这类重组为同源重组（homologous recombination），即只要两条DNA序列相同或接近，重组可在此序列的任何一点发生。
然而在原核生物中，有时基因重组依赖于小范围的同源序列的联会，重组只限于该小范围内，只涉及特定位点的同源区，把这类重组称作位点专一性重组(site-specific recombination），此外还有一种重组方式，完全不依赖于序列间的同源性，使一段DNA序列插入另一段中，在形成重组分子时依赖于DNA复制完成重组，称此类重组为异常重组（illegitimate recombination），也称复制性重组（replicative recombination）。
一、自然重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的，它是基因变异和物种进化的基础。
自然界的基因转移的方式有：接合作用：当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA就可从一个细胞（细菌）转移至另一细胞(细菌），这种类型的DNA转移称为接合作用（conjugation ）。
转化作用（transformation) 通过自动获取或人为地供给外源DNA，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型。
转导作用：当病毒从被感染的（供体）细胞释放出来、再次感染另一（受体）细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用（transduction）。
转座：大多数基因在基因组内的位置是固定的，但有些基因可以从一个位置移动到另一位置。
这些可移动的DNA 序列包括插入序列和转座子。
由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座（transposition ）。
高中生物 基因重组(gene
能在选择性培养
基平板上形成微 小菌落就是流产 转导的特点。
2. 局限转导(specialized transduction)
定义：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基 因携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组，形成 转导子的现象。
特点：
只能转导供体菌的个别特定基因（一般为噬菌体 整合位点两侧的基因）；
就同时获得复制的机会。所以在双重溶源菌中的正常λ 噬菌
体被称为助体（或辅助）噬菌体（helper phage）。 双重溶源菌的裂解物中含有等量的λ和λdgal粒子，称为
HFT（高频转导）裂解物。
高频转导和低频转导图解
E. coli K12 ()gal+(供体菌)
U.V.
(大量) + dgal+（10-5） E.coliK12Sgal-/ dgal+
结合在寄主染色体特定位置 上
紫外线诱导溶源菌 一般不稳定，呈缺陷溶原性 （对同源噬菌体具有免疫性， 但不表现出其它噬菌体的性 状）
转导子的区 别
3. 溶源转变
概念：当温和噬菌体感染宿主而使其发生溶源化时，因噬菌 体的基因整合到宿主的核基因组上，而使后者获得了除免疫 性以外的新性状的现象，称为溶源转变。 性质：表面上与转导相似，而本质上不同于转导。 区别：
低频转导
E. coli K12Sgal-(受体菌)
E.coliK12Sgal-/ dgal+/
（双重溶源转导子）
E. coli K12Sgal-/ dgal+/ （双重溶源菌供体）
U.V.
(50%) + dgal+（50%）
E. coli K12Sgal-(受体菌)
微生物 10-4、5、6第十章 微生物的遗传变异和育种
工程菌的稳定性问题
由工程菌产生的珍稀药物如：胰岛素、干扰素、 人生长激素、乙肝表面抗原、人促红细胞生成 素、重组链激酶等都已先后供应市场，不仅保 证了这些药物的来源，而且使成本大大降低。 但工程菌在发酵生产和保存过程中表现出不稳 定性，具体表现为：质粒的丢失；重组质粒发 生DNA片断脱落；表达产物不稳定。 工程菌的稳定与否，与重组质粒本身的分子组 成、宿主细胞生理和遗传性以及环境条件等因 素有关。
性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求，否 则生产或科研都无法正常进行。 影响微生物菌种稳定性的因素：a）变异；b）污染； c ）死亡。
一、菌种的衰退与复壮
衰退：菌种出现或表现出负变性状
菌种衰退的原因： ①大量群体中的自发突变
自发突变
纯菌种
不纯菌种
传代增殖
衰退菌种
原始个体
突变个体 菌种衰退的原因： ②分离现象。 菌种衰退的原因： ③培养条件与传代。
准性杂交育种
第五节 分子育种（基因工程育种）
一、基因工程 定义：在基因水平上，改造遗传物质，从而使 物种发生变异，创建出具有某种稳定新性状的 生物新品系。
特点：可设计性、稳定性、远缘性、风险性
二、基因工程的基本操作 获得目的基因
选择基因载体
体外重组 外源基因导入 筛选和鉴定
应用
通过基因工程改变后的菌株被称为“工程菌”， 工程菌已逐渐应用于药物的微生物发酵生产中， 主要有以下几个方面：①增加生物合成基因量而 增加抗生素产量；②导入强启动子或抗性基因而 增加抗生素产量；③把两种不同的生物合成基因 在体外重组后再导入受体而产生杂交抗生素；④ 激活沉默基因，以其产生新的生物活性物质或提 高抗生素产量；⑤把异源基因克隆到宿主中表达， 以期彻底改变生产工艺。
基因重组和杂交育种
1951年，Joshua Lederberg和Norton Zinder为证实除大肠杆菌以外
用“U”型管进行同样的 实验时，在供体和受体细胞 不接触的情况下，同样出现 原养型细菌！
沙门氏菌LT22A(trp-)是携带P22噬菌体的溶源性细菌 另一株LT2(his-)是非溶源性细菌
基因的传递很可能是由可透过“U”型管滤板的 P22噬菌体介导的(在接种LT22A的一端出现了原养型)
转化因子：来自供体菌的DNA片段
转化子：transformant，将转化因子重组进入自身染色 体组的重组子
2、转化发生的条件 1）感受态细胞（competent cell） ：具有摄取外源 DNA能力的细胞。
感受态：是指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化 的一种生理状态。。 出现时间：只在细菌生长的某一时期出现；不同菌种的感受态出 现在不同生长时期。
为了减少所培养 的结果是回复突变 的机会，采用了双 重或三重营养缺陷 型。
中间平板上长出的原养型菌落 是两菌株之间发生了遗传交换 和重组所致！
证实接合过程需要细胞间的直接接触的 “U”型管实验（ Bernard Davis，1950 ）
细菌的接合作用需要具备什么 条件？
F因子的存在方式及相互关系
国内外菌种保藏机构
菌种保藏机构的任务：广泛收集科研和
生产菌种、菌株，并加以妥善保管，使之达到 不死、不衰、不乱以及便于研究、交换和使用 的目的。
菌种保藏机构
中国微生物菌种保藏委员会(CCCCM) 美国的典型菌种保藏中心(ATCC) 英国国家典型菌种保藏所（NCTC） 法国里昂巴斯德研究所（IPL）
原核生物的基因重组类型 4种形式：1）转化 2）转导 3）接合 4）原生质体融合
微生物遗传题库
单项选择题1.知识点：1(遗传的物质基础)难易度：简单认知度：理解将细菌作为实验资料用于遗传学方面的研究长处是( )。
选项 A）生长迅速选项 B）易得菌体选项 C）代谢种类多选项 D）所有以上特色答案： D2.知识点：1(遗传的物质基础)难易度：简单认知度：识记遗传型是指生物的( )。
选项 A）蛋白质序列选项 B）氨基酸序列选项 C）核苷酸序列选项 D）多肽序列答案： C3.知识点：1(遗传的物质基础)难易度：简单认知度：理解变异是一种发生在什么层次的改变( )。
选项 A）表型层次选项 B）遗传层次选项 C）代谢层次选项 D）翻译层次答案： B4.知识点：1(遗传的物质基础)难易度：适中认知度：应用红色灵杆菌在不一样温度培育时出现的菌落颜色的变化属于( )。
选项 A）变异选项 B）修饰选项 C）饰变选项 D）退化答案： C5. 知识点： 1( 遗传的物质基础 ) 难易度：适中认知度：识记转录是 ( ) 。
选项 A）DNA转变为 RNA选项 B）DNA转变蛋白质选项 C）RNA转变为 DNA选项 D）RNA转变蛋白质答案： A6. 知识点： 1( 遗传的物质基础 ) 难易度：适中认知度：识记催化转录作用的酶是 ( )。
选项 A）DNA聚合酶选项 B）RNA聚合酶选项 C）反转录酶选项 D）转录酶答案： B7. 知识点： 2( 原核生物基因重组 ) 难易度：难认知度：识记基因重组是 ( )。
选项 A）遗传物质互换选项 B）基因从头组合选项 C）基因共同表达选项 D）遗传物质互换和基因重组答案： D8. 知识点： 2( 原核生物基因重组 ) 难易度：简单认知度：理解供体是 ( )。
选项 A ）供给互换 DNA 的生物 选项 B ）接收 DNA 的生物 选项 C ）供给互换蛋白质的生物 选项 D ）接收蛋白质的生物 答案： A9. 知识点： 2( 原核生物基因重组 ) 难易度：简单认知度：理解受体是 ( )。
基因重组育种
• 1998 年陈五岭等又报道了激光诱导动物细胞融合。此外， 其融合率还受其它诸因素的影响。
毒性小，仪器昂贵，操作难度高，很难推广。
原生质体融合技术的步骤
• 离心分离，洗涤菌体 • 酶解脱壁 • 原生质体再生及剩余菌数的测定 • 制备的原生质体去除酶液 • 促融 • 融合子再生 • 融合子筛选
参与融合的亲株数并不限于一个，可以多至三个、 四个，这是一般常规杂交所达不到的。
（3）重组频率特别高，因为有聚乙二醇作助融剂。
（4）可以和其他育种方法相结合，把由其它方法得到 的优良性状通过原生质体融合再组合到一个单株中。
（5）可以用温度、药物、紫外线等处理、钝化亲株的 一方或双方，然后使之融合，再在再生菌落中筛选重组 子。这样往往可以提高筛选效率。
• 应用灭活原生质体作为遗传标记选择融合子
原生质体经紫外线照射、加热或经某些化学药剂的 处理，可使其丧失在再生培养基上再生的能力，而只能 作为遗传物质的供体。从而只根据另一亲株特性设计选 择条件而选择融合子。周东坡等通过紫外线照射灭活原 生质体融合选育了啤酒酵母新菌株。用0.11 %碘乙酸， 30 ℃处理产阮假丝酵母( Candida utilis ) 原生质体40min 后，与啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 的原生质体融 合，利用形态差异选择融合子。
选定几种有特定整合 位点的 Hfr 菌株，使 之与F–菌株进行接合，
并在不同时间使其中 断，最后，根据F–中 出现Hfr菌株中各种形
状的时间顺序（分
钟），可以绘出较为
完整的环状染色体图 （chromosome map）。
中 断 杂 交 试 验
位点特异性重组
微生物基因重组
低频转导 通过一般溶源菌释放的噬菌体所进行的 转导。
因为这种转导因为原噬菌体从宿主细胞染色体上脱离下来时，因 误切而形成缺陷型噬菌体的频率只有10-4-10-6
。
高频转导 对双重溶源菌诱导,就会产生含50％ 左右高频转导裂解物,用此转导受体菌,获 得50％转导子。
双重溶源菌：同时感染有正常噬菌 体和缺陷噬菌体的受体菌 dλgal λ
a）F-菌株， 不含F因子，没有性菌毛，但可以通过 接合作用接收 F因子而变成雄 性菌株（F+）；
b）F+菌株， F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。
c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。
d）F′菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带 一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。 细胞表面同样有性菌毛。
一条链从F+转移到F-,另一 条链同时复制
接合作用的特点
1）需要供体菌和受体菌的直接接触，才能进行重 组。 2）接合作用是一种低级的有性生殖方式。 3）能发生接合作用的细菌大多数是革兰氏阴性菌。 4）接合作用是在被称为雄性菌株和雌性菌株之间 进行的
5）接合作用相关基因位于F因子
F因子的四种细胞形式
3、转化过程
a、供体DNA片段和处于感受态受体细胞表面的膜 连DNA结合蛋白相结合，其中一条链被核酸酶 水解，另一条进入细胞。 b、在同源区内发生基因重组 c、受体DNA复制，杂合区也得到复制。 d、细胞分裂后，形成一个转化子和一个仍保持受 体原来基因型的子代。
转化过程示意图
抗链霉素 不抗链霉素
染色体上越靠近 F 因 子的先导区的基因，进 入的机会就越多，在 F 中出现重组子的的时间 就越早，频率也高。
基因重组和杂交育种
（二）准性生殖
定义 通过同一物种两个不同菌株的体细胞发生融合，不 经过减数分裂而经有丝分裂导致低频率基因重组并 产生重组子。
存在范围：常见于一些真菌尤其是半知菌中，为半知 菌育种提供了一个重要手段。
Penicillum urticae 的准性杂交步骤
准性杂交：
选择亲本：以来自不同菌株的合适的营养缺陷型为亲本
肺炎链球菌 转化 过程
(二)转导
通过缺陷噬菌体为媒介，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。
由转导作用而获得部分新性状的重组细胞，称为转导子
普遍转导 转导的种类
局限转导
转导的特点
需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触。
普遍性转导 噬菌体可以转导供体染色体的任何部分到受体 细胞中。 局限性转导 噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。
3. 转化过程
能进行转化的细胞必须是感受态细胞
感受态：
指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的 一种生理状态。
一般微生物的感受态出现在生长的指数期后期，有 的出现在指数期末和稳定期
可人为利用环腺苷酸（cAMP）及Ca2+ 等提高 感受态水平，环腺苷酸可提高1000倍、Ca2+能 促使细胞进入感受致生物科学发生深刻变化，主要表现在： 第一，引发了生物科学中技术上的创新和迅猛发展。 第二，技术上的重大突破，促使生物科学获得前所末有的高速
度发展，开辟了新的研究领域，进入了新的研究深度。 第三，为改造生物提供强有力的手段，使生物学进入创造性的
新时期。 基因工程是否具有潜在的危害性，特别是转移至人体的基因是
强制异合：将两菌亲株的分生孢子混合涂基本培养基[-]平板， 并做各单亲本对照， [-]平板上长出的菌落是异核体或杂合二 倍体