微生物遗传与育种综述
微生物遗传育种知识点汇总

复制:通过复制,遗传信息能够在细胞带间传递,同时是转录翻译的前奏。
转录:在一个DNA模板上合成一个与之互补的RNA链,mRNA,A,tRNA。
翻译:是蛋白质生物合成过程中的第一步。翻译是根据中心法则,将成熟的mRNA解码,并生成对应的特定氨基酸序列的过程。
3.1DNA复制
3、遗传与变异是生物界的共同特征,它们之间是辩证统一的。
2.1经典遗传学简述
一、分离定律
1、概念:(1)基因型:生物体全部遗传因子的总称。(2)表型:生物体表现出来的性状的总和。(3)杂交、亲本(P)、子一代(F1)、子二代(F2)、相对性状、显性、隐性。
2、Mendel:单因子杂交实验。
3、分离定律内容:控制一对相对性状的等位基因在形成配子时彼此分离,每个配子只能获得一个等位基因。
1、DNA的半保留复制模型;2、DNA的二向复制模型(θ模型);3、DNA的滚环复制模型。
3.2转录
1、转录的起始:(1)全酶与模板的DNA接触,生成非专一的,不稳定的复合物在模板上移动;(2)起始识别:全酶与-35序列结合,产生封闭的酶-启动子二元复合物;(3)全酶紧密地结合在-10序列处,模板DNA局部变性,形成开放的启动子二元复合体;(4)酶移动到I,第一个rNTP转录开始,σ因子释放,形成酶-启动子-rNTP三元复合体。
四、基因
1、孟德尔“遗传因子”——生物性状遗传的符号。
2、基因——位于染色体上的遗传功能单位。
(1)等位基因:一对同源染色体同一基因座上的一对基因。等位基因之间存在相互作用——显隐性关系。一个二倍体细胞中等位基因的关系:(1)完全显性:一个等位基因的功能已足够使某个性状表现。(2)不完全显性:当性状的表现对等位基因的功能有数量上的要求。(3)共显性:杂合子同时表现出双亲的特性。
微生物的遗传变异与育种

饰变(modification):指不涉及遗传物质结构而只 发生在转录、翻译水平上的表型变化,不遗传。
第一节 遗传变异的物质基础
间接引起置换的诱变剂:碱基类似物, 如5-溴尿嘧啶,5-氨基尿嘧啶,8-氮鸟2氨基嘌呤,6-氯嘌呤等。
其作用是:通过活细胞的代谢活动掺入 到DNA分子中。
2、移码突变:DNA序列中一个或少数几个核苷酸增加或缺失
而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架改变,进一步引起 转录和转译错误的基因突变。
(1)、移码突变的种类
作用机制:它们的结构与一个嘌呤-嘧啶对很相似,能 嵌入两个相邻的DNA碱基对间,使双螺旋部分解开, 造成碱基增添或缺失。
3、染色体畸变:某些强烈理化因子引起染色体结构上 的缺失、重复、插入、移位和倒位,以及染色体数目 的变化。
诱变剂:电离辐射、烷化剂、亚硝酸等
作用机制
(二)、自发突变:生物体在无人工干预下自然 发生的低频率突变,约为10-6
存在菌:根癌土壤杆菌或根癌农杆菌
(5)、Ri质粒 与Ti质粒相似,但不形成癌,仅生出可再生新植株的 毛状根。
作用:毛状根离体培养,可合成次生代谢物,可作外 源基因的载体。
存在菌:根瘤菌属
(6)、mage质粒(巨大质粒) 含有与共生固氮相关的基因。存在于根瘤菌属。
(7)、降解性质粒
作用:可为降解复杂有机物的酶编码,如CAM(樟 脑)质粒、OCT(辛烷)质粒、TOL(甲苯)质粒、 XYL(二甲苯)质粒、NAP(萘)质粒等。
1、碱基置换: 一对碱基被另一对碱基所置换。 (1)、种类 ①转换:从一种嘌呤变到另一嘌呤 或从一种
微生物遗传育种知识点汇总

突变型:突变体的基因型或表型称为突变型,和其相对的原存在状态称为野生型。
第一节突变类型和基因符号
一、基因符号
1、基因符号:①每一基因座位用三个小写英文字母表示,它们来自说明这一基因特性的一个、两个或三个英文单词的前三个字母。②产生同一突变型表型的不同基因,用三个字母后面所加的一个大写字母表示。③同一基因的不同突变位点用基因符号后面所加的阿拉伯数字表示。如果位点所属的基因还不确定,那么大写字母用一短线表示。
3、染色体基础:非等位基因位于不同的染色体上,在减数分裂时独立分离,自由组合。
三、连锁与交换定律
1、连锁:位于同一染色体上的基因伴同遗传的现象。交换:由于同源染色体相互之间发生交换而使原来在同一染色体上的基因不再伴同遗传的现象。
2、染色体基础:连锁:受考察两基因间未发生断裂再接;交换:受考察两基因间发生了断裂再接。
(2)野生型和突变型。①野生型。②突变型最常见的是等位基因丧失功能,野生型对突变型而言是显性的。特殊情况:突变型等位基因是获得功能型,产生的蛋白赋予生物体以新的性状,突变型是显性的。
(3)非等位基因。①非等位基因:位于同一染色体的不同基因座,或位于不同染色体上的基因。②非等位基因之间也存在相互作用。
1、有性杂交:指不同遗传型的两性细胞间发生的接合和随之进行的染色体重组,进而产生新遗传型后代的一种育种技术。
2、准性杂交:在无性细胞中所有的非减数分裂导致DNA重组的过程,微生物杂交仅转移部分基因,然后形成部分重组子,最终实现染色体交换和基因重组。
3、原生质体融合:把两个不同亲本菌株的细胞壁,分别经酶解作用去除,而得到球状的原生质体,然后将两种不同的原生质体置于高渗溶液中,由聚乙二醇助融,促使两者高度密集发生细胞融合,进而导致基因重组,就可由此再生细胞中获得杂交重组菌株。
第七章微生物的遗传变异和育种2

10-6~10-9
若干细菌某一性状的突变率
菌名
突变性状
突变率
Escherichia coil (大肠杆菌)
抗T1噬菌体
3×10-8
E.coil
抗T3噬菌体
1×10-7
E.coil
不发酵乳糖
1×10-10
E.coil
Staphylococcus aureus(金黄色葡 萄球菌)
S.aureus
抗紫外线 抗青霉素 抗链霉素
间接引起置换的诱变剂:
引起这类变异的诱变剂都是一些碱基类似物,如5-溴尿嘧 啶(5-BU)、5-氨基尿嘧啶(5-AU)、8-氮鸟嘌呤 (8-NG)、2-氨基嘌呤(2-AP)和6-氯嘌呤(6-CP) 等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA 分子中后而引起的,故是间接的。
(2)移码突变(frame-shift mutation 或phase-shift mutation)
(四) 基因突变的自发性和不对应性的证明
一种观点:突变是“定向变异”,是“驯化”,是由环 境因子诱发出来的;
另一种观点;基因突变是自发的,且与环境因素是不对 应的,后者只不过是选择因素;
1、 变量试验(fluctuation test) 又称波动试验或彷徨试 验。
2、涂布试验(Newcombe experiment) 3、平板影印培养试验(replica plating) 1952年,J.Lederberg夫妇
2、定向培育优良品种:指用某一特定因素长期处理某微生 物的群体,同时不断的对它们进行移种传代,以达到积 累并选择相应的自发突变株的目的。由于自发突变 的 频 率较低,变异程度较轻微,所以培育新种的过程十分缓 慢。与诱变育种、杂交育种和基因 工程技术相比,定向 培育法带有“守株待兔”的性质,除某些抗性突变外, 一般要相当长的时间
微生物遗传育种课件,基因突变

3、一个基因的不同突变位点是在这个突变基因座位符号后,按分离先后次序 用数字来表示,如果不知道这些突变属于哪一个基因座位,则用“—”来代替。
如trp A 23,trp —54
4、表型特性同样用3个字母来表示,但第一个字母大写,以便于基因符号清楚 的区别。
第二章 基因突变和诱变育种
第一节 概述: 突变的定义及其分类
一、突变的定义
突变的概念最早是由荷 兰植物学家 H. de. Vries于 1901年提出的。他在自家的 菜地上找到一种野生型的拉 马月见草(Oenothera lamarckiana)这种植物具 有惊人的产生遗传新类型的 性质, de.Vries把这些新
5、细菌对抗生素和phage的抗性突变表示为r,野生型的菌对抗生素和phage均 为敏感型s,写突变体基因型可以写strr或str-r或strB strA,写表型时,Strr。
6、一般用“+”表示一个座位野生型等位基因,“—”表示突变型等位基因, 一般不写“—”。
7、菌株用简单的序号表示,不同的实验室采用不同的英文字母作字首,菌株 编号不用斜体。一个菌株第一次在论文中出现时,应详细描述其基因型及相关 表型。
7、从基因突变所带来的表型改变来看分为选择性突变和非选择性突变。
选择性突变
营养缺陷型 抗性突变型 条件致死型
突变株 的表型
非选择性突变
形态突变型 抗原突变型 产量突变型
第二节 基因突变的规律
一、不对应性 即突变的性状与引起突变
的原因无直接对应关系。
第二节 基因突变的规律
1. 波动试验(Fluctuation test) 又称变量 试验或彷徨试验
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。
北京大学 微生物 第十讲 微生物的遗传变异和育种
首先 它的温和噬菌体不携带任何供体菌的基因。 其次 这种噬菌体是完整的,而不是缺陷型的 溶源转变的例子是不产毒素的白喉棒杆菌, 该菌株在被β-噬菌体感染而发生溶源化时,会变 成产白喉毒素的致病菌株。
接合
通过供体菌与受体菌间细胞 相接触而传递大段DNA的过程。
第四节 基因工程
定义:(p236) 定义: 基因工程的基本操作: 基因工程的基本操作:
目的基因的选取 优良载体的选择 目的基因与载体DNA的体外重组 重组载体导入受体细胞 重组受体细胞的筛选和鉴定
第一节 生物遗传信息的载体 生物的遗传变异有无物质基础, 生物的遗传变异有无物质基础,何种物质可执行 遗传变异功能的问题。(蛋白质?核酸? 。(蛋白质 遗传变异功能的问题。(蛋白质?核酸?)
(一)经典转化实验
三组对照说明转化因子的本质
(二)噬菌体感染实验
(三)植物病毒(TMV)的重建实验 植物病毒 的重建实验
(一)基因突变的类型
★依表型的改变分为: 依表型的改变分为: 营养缺陷型——因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力, 因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力, 营养缺陷型 因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力 并因而成为必须在培养基中添加某种物质才能生长的突变 类型。 类型。 抗性突变型——因突变而产生了对某种化学药物或致死物 因突变而产生了对某种化学药物或致死物 抗性突变型 理因子的抗性 条件致死突变型——突变后在某种条件下可正常生长繁殖, 突变后在某种条件下可正常生长繁殖, 条件致死突变型 突变后在某种条件下可正常生长繁殖 而在另一条件下却无法生长繁殖的突变型 抗原突变型——因突变而引起的抗原结构发生改变 因突变而引起的抗原结构发生改变 抗原突变型 产量突变型—— 产量突变型 形态突变型—— 形态突变型
食品微生物学 第四章微生物遗传与菌种选育 第二节微生物的菌种选育
微生物遗传与菌种选育
4.2.2.1 诱变育种的步骤:
确定出发菌 ↓
菌种的纯化选优 ↓出发菌株性能测定
同步培养 ↓
制备单细胞(单孢子)悬液 ↓
诱变剂选择与诱变剂量的预试验 ↓
诱变处理 ↓
平板分离 ↓计形态变异菌落数、↓
重复筛选 ↓摇瓶发酵试验
选出突变株进行生产试验
如果此野生型菌株产量偏低,达不到工业生产的要求, 可以留之作为菌种选育的出发菌株。
微生物遗传与菌种选育
4.2.2 微生物的诱变育种
诱变育种是利用物理和化学诱变剂处理微生物细胞群, 促进其突变率在同提高,再从中筛选出少数符合育种目的的 突变株。
诱变育种的主要手段是以合适的诱变剂处理大量而分散 的微生物细胞,在引起大部分细胞死亡的同时,使存活细胞 的突变率迅速提高,再设计既简便、快速又高效的筛选方法, 进而淘汰负突变并把正突变中效果最好的优良菌株挑选出来。
微生物遗传与菌种选育
4.2.1.4 纯种培养 经过分离培养,在平板上出现很多单个菌落,通过菌落
形态观察,选出所需菌落,然后取菌落的一半进行菌种鉴定, 对于符合目的菌特性的菌落,可将之转移到试管斜面纯培养。 4.2.1.5 生产性能测定
从自然界中分离得到的纯种称为野生型菌株,它只是筛 选的第一步,所得菌种是否具有生产上的实用价值,能否作 为生产菌株,还必须采用与生产相近的培养基和培养条件, 通过三角瓶进行小型发酵试验,以求得适合于工业生产用菌 种。
微生物遗传与菌种选育
4.2.2.2 营养缺陷型突变株的筛选
在诱变育种工作中,营养缺陷型突变体的筛选及应用有 着十分重要的意义。营养缺陷型菌株是指通过诱变而产生的 缺乏合成某些营养物质(如氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶碱 基等)的能力,必须在其基本培养基中加入相应缺陷的营养 物质才能正常生长繁殖的变异菌株。其变异前的菌株称为野 生菌株。
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。
微生物的遗传基因知识
1、基因突变(点突变):一对或少数几对 碱基发生改变。
2、染色体畸变:DNA的大段变化(损伤), 表现为插入、缺失、重复、易位和倒位。
按表型特征:
1、形态突变型:细胞或菌落形态改变。 2、生化突变型--代谢途径发生变异而形态
没有明显变化。分营养缺陷型、抗性突变型 和抗原突变型。
(一)基因突变类型
3、致死突变型--基因突变导致个体死亡。 A、条件致死突变型:突变后,在某种条件下可
正常生长、繁殖并实现其表型,而在另一条件 下却无法生长、繁殖。例如,E.coli的某些菌株 可在37℃下正常生长,不能在42℃下生长等。 B、其他突变型:如毒力、糖发酵能力、代谢产 物的种类和产量以及对某种药物的依赖性等。
一、基本概念
(四)、饰变:不涉及遗传物质结构改变而 只发生在转录、翻译水平上的表型变化。
饰变特点:整个群体中每一个体都发生同样 变化;性状变化的幅度小;饰变性状不遗传。
例如,粘质沙雷氏菌25℃培养,产生深红色 灵杆菌素,把菌落染成鲜血似的(因此过去称 它为“神灵色杆菌”或“灵杆菌”);37℃时, 群体中所有个体都不产色素。重新降温至 25℃ ,所有细胞产色素能力又可以恢复。
四、原核生物的质粒
(二)、R因子、R质粒:
多数由相连的两个DNA片段组成。其一称 RTF质粒(抗性转移因子),含有调节DNA复制 和拷贝数的基因及转移基因,有时还有四环 素抗性基因。11×106Da。其二为r质粒(抗 性决定质粒),几百万至100×106Da以上。 含其他抗生素的抗性基因,例如抗青霉素、 安比西林、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺 胺等基因。
3、S型菌无细胞抽提液试验:活R菌加S菌 的无细胞抽提液,在培养皿中培养,长出大 量的R菌和少量的S菌。