微生物遺傳和變異yn課件

第八章微生物的遺傳變異和育種

第一節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏第二節(jié)遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第三節(jié)基因突變和誘變育種第四節(jié)基因重組第五節(jié)基因工程返回主目錄第八章微生物的遺傳變異和育種第八章微生物的遺傳變異和育種1第一節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏一.菌種的衰退和復(fù)壯遺傳性的變異是絕對的；它的穩(wěn)定性是相對的。最易覺察的是菌落和細胞形狀的改變；生長速度的減緩，代謝能力的減緩（產(chǎn)量少，孢子少。侵染力下降；抗性減低）正變體；衰退；復(fù)壯（狹義和廣義）

第八章微生物的遺傳變異和育種返回目錄第一節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏一.菌種的衰退和復(fù)壯第八21）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個體再找出來，重新獲得具有原有典型性狀的菌種。

2）有意識地利用微生物會發(fā)生自發(fā)突變的特性，在日常的菌種維護工作中不斷篩選“正變”個體。大量群體中的自發(fā)突變菌種的復(fù)壯：a）純種分離；b）通過寄主體進行復(fù)壯；菌種衰退的特點：1）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個體再找出來，重新獲得具有23二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；3）經(jīng)常進行純種分離，并對相應(yīng)的性狀指標(biāo)進行檢查；4）采用有效的菌種保藏方法；二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；4三、菌種保藏在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂基本要求：基本方法：生活態(tài)休眠態(tài)培養(yǎng)基傳代培養(yǎng)寄主傳代培養(yǎng)冷凍干燥斜面、平板液氮、低溫冰箱沙土管、冷凍真空干燥三、菌種保藏在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂基本要求：基本5第一節(jié)遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一.3個經(jīng)典實驗1、1944年，Avery精確重復(fù)了轉(zhuǎn)化實驗，確定了轉(zhuǎn)化因子實驗證明:將R菌轉(zhuǎn)化為S菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA

第八章微生物的遺傳變異和育種返回目錄第一節(jié)遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)實驗證明:將R菌轉(zhuǎn)化為S菌的6

第八章微生物的遺傳變異和育種第八章微生物的遺傳變異和育種72、噬菌體感染實驗實驗證明：進入細菌細胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。DNA包含有產(chǎn)生完整噬菌體的全部信息。

第八章微生物的遺傳變異和育種2、噬菌體感染實驗實驗證明：進入細菌細胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。8二.遺傳物質(zhì)在微生物細胞內(nèi)存在的部位和方式（一）遺傳物質(zhì)在7個水平上的形式細胞水平：存在于細胞核或核質(zhì)體，單核或多核細胞核水平:原與真核生物的細胞核結(jié)構(gòu)不同染色體水平:倍性(真核)和染色體數(shù)核酸水平：在原核中同染色體水平、存在部分二倍體 DNA或RNA，復(fù)合或裸露，雙鏈或單鏈基因水平：具自主復(fù)制能力的遺傳功能單位，長度與信息量，轉(zhuǎn)錄——翻譯密碼子水平： 信息單位,起始和終止,核苷酸水平： 突變或交換單位，四種堿基

第八章微生物的遺傳變異和育種二.遺傳物質(zhì)在微生物細胞內(nèi)存在的部位和方式第八章微生9（三）原核生物的質(zhì)粒1、定義質(zhì)粒（plasmid）：一種獨立于染色體外，能進行自主復(fù)制的細胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細胞中。

第八章微生物的遺傳變異和育種（三）原核生物的質(zhì)粒1、定義第八章微生物的遺傳變異和育種102、結(jié)構(gòu)特點通常以共價閉合環(huán)狀(covalentlyclosedcircle，簡稱CCC)的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細胞中；

第八章微生物的遺傳變異和育種2、結(jié)構(gòu)特點第八章微生物的遺傳變異和育種113、質(zhì)粒的類型嚴謹型質(zhì)粒(stringentplasmid)：復(fù)制行為與核染色體的復(fù)制同步，低拷貝數(shù)松弛型質(zhì)粒(relaxedplasmid)：復(fù)制行為與核染色體的復(fù)制不同步，高拷貝數(shù)窄宿主范圍質(zhì)粒(narrowhostrangeplasmid)（只能在一種特定的宿主細胞中復(fù)制）廣宿主范圍質(zhì)粒(broadhostrangeplasmid)（可以在許多種細菌中復(fù)制）

第八章微生物的遺傳變異和育種3、質(zhì)粒的類型嚴謹型質(zhì)粒(stringentplasmid12第二節(jié)基因突變和誘變育種一.突變——生物體的表型，突然發(fā)生了可遺傳的變化。(一).基因突變營養(yǎng)缺陷型——基因突變而喪失合成一種或幾種生長因子的能力類型。選擇性突變抗性突變型——產(chǎn)生對某種藥物或物理因子的抗性類型條件致死突變型－某種條件可生長，另一種條件死的類型。

形態(tài)突變性——個體或菌落形態(tài)所發(fā)生的非選擇變化的類型。非選擇性突變抗原突變型——指基因突變引起的抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生突變的變異類型。（L型細菌）產(chǎn)量突變型——指基因突變而獲得的在有用代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上高于原始菌株的突變株。

第八章微生物的遺傳變異和育種第二節(jié)基因突變和誘變育種一.突變——生物體的表型，突13（二）基因突變的特點

ⅰ.不對應(yīng)性—指突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應(yīng)關(guān)系。因這一突變有的可自發(fā)或其他誘變因子誘發(fā)獲得。ⅱ.自發(fā)性變量實驗:1943年S.E.Luria等又稱波動實驗涂布實驗:1949Newcombe設(shè)計平板培養(yǎng)法。平板影印實驗:1952證明微生物的抗藥性在未接觸藥物前就產(chǎn)生了，這一突變與藥物毫無關(guān)系：產(chǎn)生28個突變株。ⅲ.稀有性——一般在10-6-10-9Ⅳ.誘變性——可提高10-105

Ⅴ.穩(wěn)定性——遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生了穩(wěn)定性的變化。Ⅵ.獨立性——在某一群體中，即可發(fā)生抗青霉素，又可發(fā)生抗鏈霉素的突變型Ⅶ.可逆性——野生型基因突變型基因.

第八章微生物的遺傳變異和育種（二）基因突變的特點ⅰ.不對應(yīng)性—指突變的性狀與14

基因突變的機理

1.堿基的置換堿基的置換屬于一種染色體的微小損傷，也稱點突變。分為轉(zhuǎn)換（嘌呤換嘌呤，嘧啶換嘧啶）A-G；顛換（嘌呤換嘧啶或）A-T。2.移碼突變指誘變劑使DNA分子中的一個或少數(shù)幾個核苷酸的添加（插入）或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯誤。吖啶類染料，包括亞啶黃。亞啶橙（誘變機制還不清楚）。

第八章微生物的遺傳變異和育種基因突變的機理第八章微生物的遺傳變異和育種15

基因突變的原因

1.背景輻射和環(huán)境因素實質(zhì)上是一些原因不詳?shù)牡蛣┝空T變因素長期綜合誘變作用的結(jié)果。輻射或高溫。2.微生物自身有害代謝物的誘變效應(yīng)，如自己產(chǎn)生過氧化氫的作用。3.互變異構(gòu)效應(yīng)——酮式至烯醇式的互變效應(yīng)引起。5-BU。

第八章微生物的遺傳變異和育種基因突變的原因1.背景輻射和環(huán)境因素第八章16二.突變與育種

1.自發(fā)突變與育種

ⅰ.從生產(chǎn)中選育ⅱ.定向培育優(yōu)良品種——用某一特定因素長期處理某些微生物的群體，同時不斷的對他們進行移種傳代，選擇相應(yīng)的自發(fā)突變菌株。傳統(tǒng)的方法?？ń槊纾ńY(jié)核分支桿菌）的培育，法國科學(xué)家A.Calmette和C.Guerin把牛型結(jié)核分支桿菌接種了230代，前后13年，獲得了顯著減毒的卡介苗。2.誘變育種ⅰ.基本環(huán)節(jié)—可以概括為由少數(shù)到高效

第八章微生物的遺傳變異和育種二.突變與育種1.自發(fā)突變與育種第八章微生物17

ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：

（1）選擇簡便有效的誘變劑：

化學(xué)誘變劑——種類很多，N-甲基-N’硝基-N-亞硝基胍（NTG），誘變效果顯著。NTG處理許多菌種，可得到12—80%的營養(yǎng)缺陷型，又稱為超誘變劑，而一般的誘變劑處理只得到幾%，擬輻射（有些烷化劑既能誘發(fā)點突變，又能誘發(fā)只有輻射才能誘發(fā)的染色體畸變）。任何能改變核酸結(jié)構(gòu)的因素都可能引起核酸生物學(xué)功能的改變。三致“致變(正負)致畸致癌”

第八章微生物的遺傳變異和育種ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：（1）選181、平板上無大量菌落出現(xiàn)，說明樣品不含誘變劑；2、有抑制圈出現(xiàn)，并在外圍長滿大量菌落，說明濃度過高；3、在濾紙片周圍長滿菌落說明濃度合適。該法廣泛用于監(jiān)測食品飲料藥物等試樣中的致癌物時間3天，準(zhǔn)確率85%。

第八章微生物的遺傳變異和育種1、平板上無大量菌落出現(xiàn)，說明樣品不含誘變劑；第八章微生19化學(xué)誘變方法（較為簡單的一種）：先在平板表面涂一層出發(fā)菌株細胞，然后在平板上放幾棵很小的誘變顆粒，或含誘變劑的濾紙片，在菌圈的邊緣挑取突變菌落，分別制成懸乳液，稀釋涂抹接種，最后用影印培養(yǎng)法或逐個檢出法選出突變株。物理誘變劑：紫外線、其它射線。常用的物理誘變方法：紫外線誘變——15w燈，30厘米，時間不短于15秒，不長于10-20分，將5毫升單細胞懸液，放置在6厘米的培養(yǎng)皿中在無蓋條件下照射。

第八章微生物的遺傳變異和育種第八章微生物的遺傳變異和育種20

ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：（2）挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株最好是經(jīng)過選育過的自發(fā)變異株。（3）處理單孢子（或單細胞）、均勻懸液盡管如此還會出現(xiàn)不純的菌落，稱為表型延遲。因為誘變劑只作用于DNA一條連，故某一突變無法反映在當(dāng)代表型上，對霉菌放線菌處理孢子，對芽孢桿菌處理芽孢。（4）選用最適劑量目前采用殺菌率為70—75%，甚至30—70%（5）充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)同一誘變劑的重復(fù)使用、兩種混合或多種先后使用、同時使用等（6）利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理和產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)一般分為初篩和復(fù)篩兩種方案。

第八章微生物的遺傳變異和育種ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：第八章微生物的遺傳變異和育213.營養(yǎng)缺陷型突變菌株的篩選ⅰ.培養(yǎng)基的選擇基本培養(yǎng)基（MM）——僅能滿足某微生物野生型營養(yǎng)菌株生長的

最低組分培養(yǎng)。完全培養(yǎng)基（CM）——凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株營養(yǎng)需要的天然或半合成培養(yǎng)基，稱為完全培養(yǎng)基。補充培養(yǎng)基（SM）——凡只能滿足相應(yīng)營養(yǎng)缺陷型菌株營養(yǎng)需要的組合培養(yǎng)基，稱為補充培養(yǎng)基。

第八章微生物的遺傳變異和育種3.營養(yǎng)缺陷型突變菌株的篩選ⅰ.培養(yǎng)基的選擇第八章微生22ⅱ

篩選方案：實際工作中，為了提高篩選效率，往往將篩選工作分為初篩和復(fù)篩兩步進行。初篩的目的：刪去明確不符合要求的大部分菌株，把生產(chǎn)性狀類似的菌株盡量保留下來，使優(yōu)良性狀的菌株不至于漏網(wǎng)；——因此，初篩工作以量為主，測定的精確性還在其次；初篩手段應(yīng)盡可能快速、簡單。復(fù)篩的目的：確認符合要求的菌株；——復(fù)篩以質(zhì)為主，應(yīng)精確測定每個菌株的生產(chǎn)指標(biāo)。篩選是最為艱難的也是最為重要的步驟.ⅱ篩選方案：篩選是最為艱難的也是最為重要的步驟.23可見，設(shè)計和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突變株為例，誘變育種的基本環(huán)節(jié)概括如下：可見，設(shè)計和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突24第一輪：一個出發(fā)菌株→→→選出200個菌株→→→選出50株→→→選出5株誘變處理初篩（每瓶一株）復(fù)篩（每瓶四株）第二輪：5個出發(fā)菌株→→→→→→選出50株→→→選出5株40株40株40株40株40株誘變處理初篩復(fù)篩（每瓶一株）（每瓶四株）第一輪：誘變處理初篩（每瓶一株）復(fù)篩（每瓶四株）第二輪：4025第三節(jié)基因重組

概念——凡把兩個不同性狀個體內(nèi)的基因轉(zhuǎn)移到一起，經(jīng)過遺傳分子間的重新組合，形成新遺傳型個體的方式。

注意：重組是分子水平上的，雜交是細胞水平上的概念。雜交包含重組，重組不局限于雜交這一形式。真核微生物中的有性雜交，準(zhǔn)性雜交等及原核生物中的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)合等都是基因重組在細胞上的反映。

第八章微生物的遺傳變異和育種返回目錄第三節(jié)基因重組概念——凡把兩個不同性狀26一.原核微生物的基因重組

1.

轉(zhuǎn)化受體菌直接吸收了來自供體菌的DNA片段，通過交換把它整合在自己的基因組中，再經(jīng)復(fù)制就使自己變成一個轉(zhuǎn)化子。這種受體菌接受供體菌的DNA片段而獲得部分新遺傳性狀的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。

第八章微生物的遺傳變異和育種一.原核微生物的基因重組1.

轉(zhuǎn)化第八章微生物27感受態(tài)——受體細胞最易接受外源DNA片段并實現(xiàn)其轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。

第八章微生物的遺傳變異和育種感受態(tài)——受體細胞最易接受外源DNA片段并實現(xiàn)其轉(zhuǎn)化的一種生282·轉(zhuǎn)導(dǎo)

轉(zhuǎn)導(dǎo)——通過完全缺陷或部分缺陷噬菌體的媒介，把供體細胞的DNA小片段攜帶到受體細胞中，通過交換與整合，從而使后者獲的前者部分的遺傳性狀的現(xiàn)象。獲得新遺傳性狀的受體細胞為轉(zhuǎn)導(dǎo)子。普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)——由溫和噬菌體攜帶供體菌基因組中的任何一部分染色體片段，當(dāng)他去感染受體菌時，使后者獲得了這部分遺傳性狀的現(xiàn)象。

第八章微生物的遺傳變異和育種2·轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)——通過完全缺陷或部分缺陷噬菌體的媒29

二.真核微生物的基因重組

1.有性雜交——指性細胞間的結(jié)合和隨之發(fā)生的染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后代的一種育種技術(shù)。凡能產(chǎn)生有性孢子的酵母或霉菌原則上都可應(yīng)用由于高等動植物雜交育種的方式進行育種。2.準(zhǔn)性雜交——是一種類似于有性生殖，但比它更為原始的一種生殖方式，它可使同種生物兩個不同菌株的體細胞發(fā)生融合，且不以減數(shù)分裂的方式而導(dǎo)致低頻率的基因重組并產(chǎn)生組重子。

第八章微生物的遺傳變異和育種二.真核微生物的基因重組1.有性雜交——指性細胞30準(zhǔn)性雜交主要過程為：

主要過程：

⑴菌絲連接：它發(fā)生在形態(tài)上沒有區(qū)別，但在遺傳性上有差別的同一菌種的兩個不同菌株的體細胞間，頻率很低。⑵形成異核體：兩個體細胞經(jīng)聯(lián)合后，使原來的兩個單倍體核集中到同一細胞中，形成異核體，異核體能獨立生活。⑶核融合：在異核體中的雙核，偶然可以發(fā)生核融合，產(chǎn)生雙倍體雜合子。10-5-10-7。

第八章微生物的遺傳變異和育種準(zhǔn)性雜交主要過程為：

主要過程：第八章微生物的遺傳變異和31第四節(jié)基因工程

概念：基因水平上的遺傳工程。既用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質(zhì)DNA提取出來，在離體條件下用適當(dāng)?shù)墓ぞ呙高M行切割，把他與作為載體的DNA分子連接起來，染后與載體一起導(dǎo)入某一更易生長的受體細胞中，讓外源DNA在其中安家落戶，進行正常的復(fù)制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新的育種技術(shù)。1.基因工程的基本操作2.基因工程的應(yīng)用和發(fā)展前景生產(chǎn)多肽類藥物、疫苗中的應(yīng)用：改造傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)酵菌種；動植物特性的基因工程改良：基因工程在環(huán)境保護中的應(yīng)用。

第八章微生物的遺傳變異和育種返回目錄第四節(jié)基因工程概念：基因水平上的32

第八章微生物的遺傳變異和育種第八章微生物的遺傳變異和育種33第八章微生物的遺傳變異和育種

第一節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏第二節(jié)遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第三節(jié)基因突變和誘變育種第四節(jié)基因重組第五節(jié)基因工程返回主目錄第八章微生物的遺傳變異和育種第八章微生物的遺傳變異和育種34第一節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏一.菌種的衰退和復(fù)壯遺傳性的變異是絕對的；它的穩(wěn)定性是相對的。最易覺察的是菌落和細胞形狀的改變；生長速度的減緩，代謝能力的減緩（產(chǎn)量少，孢子少。侵染力下降；抗性減低）正變體；衰退；復(fù)壯（狹義和廣義）

第八章微生物的遺傳變異和育種返回目錄第一節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏一.菌種的衰退和復(fù)壯第八351）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個體再找出來，重新獲得具有原有典型性狀的菌種。

2）有意識地利用微生物會發(fā)生自發(fā)突變的特性，在日常的菌種維護工作中不斷篩選“正變”個體。大量群體中的自發(fā)突變菌種的復(fù)壯：a）純種分離；b）通過寄主體進行復(fù)壯；菌種衰退的特點：1）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個體再找出來，重新獲得具有236二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；3）經(jīng)常進行純種分離，并對相應(yīng)的性狀指標(biāo)進行檢查；4）采用有效的菌種保藏方法；二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；37三、菌種保藏在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂基本要求：基本方法：生活態(tài)休眠態(tài)培養(yǎng)基傳代培養(yǎng)寄主傳代培養(yǎng)冷凍干燥斜面、平板液氮、低溫冰箱沙土管、冷凍真空干燥三、菌種保藏在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂基本要求：基本38第一節(jié)遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一.3個經(jīng)典實驗1、1944年，Avery精確重復(fù)了轉(zhuǎn)化實驗，確定了轉(zhuǎn)化因子實驗證明:將R菌轉(zhuǎn)化為S菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA

第八章微生物的遺傳變異和育種返回目錄第一節(jié)遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)實驗證明:將R菌轉(zhuǎn)化為S菌的39

第八章微生物的遺傳變異和育種第八章微生物的遺傳變異和育種402、噬菌體感染實驗實驗證明：進入細菌細胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。DNA包含有產(chǎn)生完整噬菌體的全部信息。

第八章微生物的遺傳變異和育種2、噬菌體感染實驗實驗證明：進入細菌細胞內(nèi)部的物質(zhì)是DNA。41二.遺傳物質(zhì)在微生物細胞內(nèi)存在的部位和方式（一）遺傳物質(zhì)在7個水平上的形式細胞水平：存在于細胞核或核質(zhì)體，單核或多核細胞核水平:原與真核生物的細胞核結(jié)構(gòu)不同染色體水平:倍性(真核)和染色體數(shù)核酸水平：在原核中同染色體水平、存在部分二倍體 DNA或RNA，復(fù)合或裸露，雙鏈或單鏈基因水平：具自主復(fù)制能力的遺傳功能單位，長度與信息量，轉(zhuǎn)錄——翻譯密碼子水平： 信息單位,起始和終止,核苷酸水平： 突變或交換單位，四種堿基

第八章微生物的遺傳變異和育種二.遺傳物質(zhì)在微生物細胞內(nèi)存在的部位和方式第八章微生42（三）原核生物的質(zhì)粒1、定義質(zhì)粒（plasmid）：一種獨立于染色體外，能進行自主復(fù)制的細胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細胞中。

第八章微生物的遺傳變異和育種（三）原核生物的質(zhì)粒1、定義第八章微生物的遺傳變異和育種432、結(jié)構(gòu)特點通常以共價閉合環(huán)狀(covalentlyclosedcircle，簡稱CCC)的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細胞中；

第八章微生物的遺傳變異和育種2、結(jié)構(gòu)特點第八章微生物的遺傳變異和育種443、質(zhì)粒的類型嚴謹型質(zhì)粒(stringentplasmid)：復(fù)制行為與核染色體的復(fù)制同步，低拷貝數(shù)松弛型質(zhì)粒(relaxedplasmid)：復(fù)制行為與核染色體的復(fù)制不同步，高拷貝數(shù)窄宿主范圍質(zhì)粒(narrowhostrangeplasmid)（只能在一種特定的宿主細胞中復(fù)制）廣宿主范圍質(zhì)粒(broadhostrangeplasmid)（可以在許多種細菌中復(fù)制）

第八章微生物的遺傳變異和育種3、質(zhì)粒的類型嚴謹型質(zhì)粒(stringentplasmid45第二節(jié)基因突變和誘變育種一.突變——生物體的表型，突然發(fā)生了可遺傳的變化。(一).基因突變營養(yǎng)缺陷型——基因突變而喪失合成一種或幾種生長因子的能力類型。選擇性突變抗性突變型——產(chǎn)生對某種藥物或物理因子的抗性類型條件致死突變型－某種條件可生長，另一種條件死的類型。

形態(tài)突變性——個體或菌落形態(tài)所發(fā)生的非選擇變化的類型。非選擇性突變抗原突變型——指基因突變引起的抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生突變的變異類型。（L型細菌）產(chǎn)量突變型——指基因突變而獲得的在有用代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上高于原始菌株的突變株。

第八章微生物的遺傳變異和育種第二節(jié)基因突變和誘變育種一.突變——生物體的表型，突46（二）基因突變的特點

ⅰ.不對應(yīng)性—指突變的性狀與引起突變的原因間無直接的對應(yīng)關(guān)系。因這一突變有的可自發(fā)或其他誘變因子誘發(fā)獲得。ⅱ.自發(fā)性變量實驗:1943年S.E.Luria等又稱波動實驗涂布實驗:1949Newcombe設(shè)計平板培養(yǎng)法。平板影印實驗:1952證明微生物的抗藥性在未接觸藥物前就產(chǎn)生了，這一突變與藥物毫無關(guān)系：產(chǎn)生28個突變株。ⅲ.稀有性——一般在10-6-10-9Ⅳ.誘變性——可提高10-105

Ⅴ.穩(wěn)定性——遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生了穩(wěn)定性的變化。Ⅵ.獨立性——在某一群體中，即可發(fā)生抗青霉素，又可發(fā)生抗鏈霉素的突變型Ⅶ.可逆性——野生型基因突變型基因.

第八章微生物的遺傳變異和育種（二）基因突變的特點ⅰ.不對應(yīng)性—指突變的性狀與47

基因突變的機理

1.堿基的置換堿基的置換屬于一種染色體的微小損傷，也稱點突變。分為轉(zhuǎn)換（嘌呤換嘌呤，嘧啶換嘧啶）A-G；顛換（嘌呤換嘧啶或）A-T。2.移碼突變指誘變劑使DNA分子中的一個或少數(shù)幾個核苷酸的添加（插入）或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯誤。吖啶類染料，包括亞啶黃。亞啶橙（誘變機制還不清楚）。

第八章微生物的遺傳變異和育種基因突變的機理第八章微生物的遺傳變異和育種48

基因突變的原因

1.背景輻射和環(huán)境因素實質(zhì)上是一些原因不詳?shù)牡蛣┝空T變因素長期綜合誘變作用的結(jié)果。輻射或高溫。2.微生物自身有害代謝物的誘變效應(yīng)，如自己產(chǎn)生過氧化氫的作用。3.互變異構(gòu)效應(yīng)——酮式至烯醇式的互變效應(yīng)引起。5-BU。

第八章微生物的遺傳變異和育種基因突變的原因1.背景輻射和環(huán)境因素第八章49二.突變與育種

1.自發(fā)突變與育種

ⅰ.從生產(chǎn)中選育ⅱ.定向培育優(yōu)良品種——用某一特定因素長期處理某些微生物的群體，同時不斷的對他們進行移種傳代，選擇相應(yīng)的自發(fā)突變菌株。傳統(tǒng)的方法?？ń槊纾ńY(jié)核分支桿菌）的培育，法國科學(xué)家A.Calmette和C.Guerin把牛型結(jié)核分支桿菌接種了230代，前后13年，獲得了顯著減毒的卡介苗。2.誘變育種ⅰ.基本環(huán)節(jié)—可以概括為由少數(shù)到高效

第八章微生物的遺傳變異和育種二.突變與育種1.自發(fā)突變與育種第八章微生物50

ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：

（1）選擇簡便有效的誘變劑：

化學(xué)誘變劑——種類很多，N-甲基-N’硝基-N-亞硝基胍（NTG），誘變效果顯著。NTG處理許多菌種，可得到12—80%的營養(yǎng)缺陷型，又稱為超誘變劑，而一般的誘變劑處理只得到幾%，擬輻射（有些烷化劑既能誘發(fā)點突變，又能誘發(fā)只有輻射才能誘發(fā)的染色體畸變）。任何能改變核酸結(jié)構(gòu)的因素都可能引起核酸生物學(xué)功能的改變。三致“致變(正負)致畸致癌”

第八章微生物的遺傳變異和育種ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：（1）選511、平板上無大量菌落出現(xiàn)，說明樣品不含誘變劑；2、有抑制圈出現(xiàn)，并在外圍長滿大量菌落，說明濃度過高；3、在濾紙片周圍長滿菌落說明濃度合適。該法廣泛用于監(jiān)測食品飲料藥物等試樣中的致癌物時間3天，準(zhǔn)確率85%。

第八章微生物的遺傳變異和育種1、平板上無大量菌落出現(xiàn)，說明樣品不含誘變劑；第八章微生52化學(xué)誘變方法（較為簡單的一種）：先在平板表面涂一層出發(fā)菌株細胞，然后在平板上放幾棵很小的誘變顆粒，或含誘變劑的濾紙片，在菌圈的邊緣挑取突變菌落，分別制成懸乳液，稀釋涂抹接種，最后用影印培養(yǎng)法或逐個檢出法選出突變株。物理誘變劑：紫外線、其它射線。常用的物理誘變方法：紫外線誘變——15w燈，30厘米，時間不短于15秒，不長于10-20分，將5毫升單細胞懸液，放置在6厘米的培養(yǎng)皿中在無蓋條件下照射。

第八章微生物的遺傳變異和育種第八章微生物的遺傳變異和育種53

ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：（2）挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株最好是經(jīng)過選育過的自發(fā)變異株。（3）處理單孢子（或單細胞）、均勻懸液盡管如此還會出現(xiàn)不純的菌落，稱為表型延遲。因為誘變劑只作用于DNA一條連，故某一突變無法反映在當(dāng)代表型上，對霉菌放線菌處理孢子，對芽孢桿菌處理芽孢。（4）選用最適劑量目前采用殺菌率為70—75%，甚至30—70%（5）充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)同一誘變劑的重復(fù)使用、兩種混合或多種先后使用、同時使用等（6）利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理和產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)一般分為初篩和復(fù)篩兩種方案。

第八章微生物的遺傳變異和育種ⅱ.誘變育種應(yīng)考慮的原則：第八章微生物的遺傳變異和育543.營養(yǎng)缺陷型突變菌株的篩選ⅰ.培養(yǎng)基的選擇基本培養(yǎng)基（MM）——僅能滿足某微生物野生型營養(yǎng)菌株生長的

最低組分培養(yǎng)。完全培養(yǎng)基（CM）——凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株營養(yǎng)需要的天然或半合成培養(yǎng)基，稱為完全培養(yǎng)基。補充培養(yǎng)基（SM）——凡只能滿足相應(yīng)營養(yǎng)缺陷型菌株營養(yǎng)需要的組合培養(yǎng)基，稱為補充培養(yǎng)基。

第八章微生物的遺傳變異和育種3.營養(yǎng)缺陷型突變菌株的篩選ⅰ.培養(yǎng)基的選擇第八章微生55ⅱ

篩選方案：實際工作中，為了提高篩選效率，往往將篩選工作分為初篩和復(fù)篩兩步進行。初篩的目的：刪去明確不符合要求的大部分菌株，把生產(chǎn)性狀類似的菌株盡量保留下來，使優(yōu)良性狀的菌株不至于漏網(wǎng)；——因此，初篩工作以量為主，測定的精確性還在其次；初篩手段應(yīng)盡可能快速、簡單。復(fù)篩的目的：確認符合要求的菌株；——復(fù)篩以質(zhì)為主，應(yīng)精確測定每個菌株的生產(chǎn)指標(biāo)。篩選是最為艱難的也是最為重要的步驟.ⅱ篩選方案：篩選是最為艱難的也是最為重要的步驟.56可見，設(shè)計和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突變株為例，誘變育種的基本環(huán)節(jié)概括如下：可見，設(shè)計和采用效率高的篩選方案和方法極其重要。以選育高產(chǎn)突57第一輪：一個出發(fā)菌株→→→選出200個菌株→→→選出50株→→→選出5株誘變處理初篩（每瓶一株）復(fù)篩（每瓶四株）第二輪：5個出發(fā)菌株→→→→→→選出50株→→→選出5株40株40株40株40株40株誘變處理初篩復(fù)篩（每瓶一株）（每瓶四株）第一輪：誘變處理初篩（每瓶一株）復(fù)篩（每瓶四株）第二輪：4058第三節(jié)基因重組

概念——凡把兩個不同性狀個體內(nèi)的基因轉(zhuǎn)移到一起，經(jīng)過遺傳分子間的重新組合，形成新遺傳型個體的方式。

注意：重組是分子水平上的，雜交是細胞水平上的概念。雜交包含重組，重組不局限于雜交這一形式。真核微生物中的有性雜交，準(zhǔn)性雜交