第七章微生物的遺傳變異和育種課件整理

第七章微生物的遺傳變異和育種第七章微生物的遺傳變異和育種1概述1遺傳:講的是發(fā)生在親子間即上下代間的關(guān)系，即指上一代生物如何將自身的一整套遺傳基因穩(wěn)定地傳遞給下一代的行為或功能，它具有極其穩(wěn)定（保守）的特性。4個(gè)基本概念概述1遺傳:講的是發(fā)生在親子間即上下代間的關(guān)系，即指上一代2(1)遺傳型又稱基因型遺傳型又稱基因型指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。遺傳型是一種內(nèi)在的可能性或潛力，其實(shí)質(zhì)是遺傳物質(zhì)上所負(fù)載的特定遺傳信息。具有某遺傳型的生物，只有在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，通過其自身的代謝和發(fā)育，才能將它付諸實(shí)現(xiàn)，即產(chǎn)生自己的表型。遺傳型＋環(huán)境條件表型（可能性）（現(xiàn)實(shí)性）(1)遺傳型又稱基因型遺傳型又稱基因型3

(2)表型

指某一生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)境條件下通過代謝和發(fā)育而得到的具體體現(xiàn)。所以，它與遺傳型不同，是一種現(xiàn)實(shí)性（具體性狀）。(3)變異

指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，亦即遺傳型的改變。其特點(diǎn)是在群體中只以極低的幾率（一般為10-5～10-10）出現(xiàn)，性狀變化幅度大，且變化后的新性狀是穩(wěn)定的、可遺傳的。(4)飾變

顧名思義，飾變是指外表的修飾性改變，意即一種不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化。其特點(diǎn)是整個(gè)群體中的幾乎每一個(gè)體都發(fā)生同樣變化；性狀變化的幅度?。灰蚱溥z傳物質(zhì)未變，故飾變是不遺傳的。(2)表型4第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)動(dòng)物試驗(yàn)第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)5(2)細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn)(3)S型菌的無細(xì)胞抽提液試驗(yàn)離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(2)細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn)(3)S型菌的無細(xì)胞抽提液試驗(yàn)離體轉(zhuǎn)6（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)7(三)植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)(三)植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)8二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和方式（一）7個(gè)水平1．細(xì)胞水平在細(xì)胞水平上,真核微生物和原核生物的大部聚DNA都集中在細(xì)胞核或核區(qū)(核質(zhì)體)中。在不伺種微生物或同種微生物的不同細(xì)胞中，細(xì)胞核的數(shù)目常有所不同。2．細(xì)胞核水平不論真核生物的細(xì)胞核或原核生物細(xì)胞的核區(qū)都是該微生物遺傳信息的最主要負(fù)荷者，被稱為核基因組、核染色體組或簡(jiǎn)稱基因組。二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和方式（一）7個(gè)水平93.染色體水平

(1)染色體數(shù)不同(2)染色體倍數(shù)4．核酸水平(1)核酸種類(2)核酸結(jié)構(gòu)(3)DNA長(zhǎng)度（即基因組的大?。?.染色體水平(1)染色體數(shù)不同4．核酸水平(2)核酸105.基因水平（1）基因:是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的最小遺傳功能單位，其物質(zhì)基礎(chǔ)是一條以直線排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。5.基因水平（1）基因:11（2）基因調(diào)控系統(tǒng)A結(jié)構(gòu)基因:是決定某一多肽鏈結(jié)構(gòu)的DNA模板，它是通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯過程來執(zhí)行多肽鏈合成任務(wù)的。B操縱基因:是位于啟動(dòng)基因和結(jié)構(gòu)基因之間的一段核苷酸序列，控制結(jié)構(gòu)基因是否轉(zhuǎn)錄。C啟動(dòng)基因:是一種依賴于DNA的RNA多聚酶所識(shí)別的核苷酸序列。（2）基因調(diào)控系統(tǒng)A結(jié)構(gòu)基因:是決定某一多肽鏈結(jié)構(gòu)的DNA126．密碼子水平遺傳密碼:是指DNA鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列順序。UAA;UAG和UGA僅表示轉(zhuǎn)譯中的終止信號(hào)7．核苷酸水平6．密碼子水平遺傳密碼:7．核苷酸水平13（二）原核生物的質(zhì)粒1．定義和特點(diǎn)定義:凡游離于原核生物核基因組以外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型共價(jià)閉合環(huán)狀的dsDNA分子.

特點(diǎn)：(1)可自我復(fù)制，穩(wěn)定遺傳。對(duì)生存不是必要的。復(fù)制與染色體分開。(2)不同質(zhì)粒攜帶不同遺傳信息。(3)無質(zhì)粒細(xì)菌可通過接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式獲得，不能自發(fā)產(chǎn)生。（二）原核生物的質(zhì)粒1．定義和特點(diǎn)特點(diǎn)：(1)可自142.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用質(zhì)粒具有的優(yōu)點(diǎn)：①體積小，便于DNA的分離和操作；②呈環(huán)狀，使其在化學(xué)分離過程中能保持性能穩(wěn)定；③有不受核基因組控制的獨(dú)立復(fù)制起始點(diǎn)；④拷貝數(shù)多，使外源DNA可很快擴(kuò)增；⑤存在抗藥性基因等選擇性標(biāo)記。2.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用質(zhì)粒具有的優(yōu)點(diǎn)：15E.coli的pBR322質(zhì)?？寺≥d體E.coli的pBR322質(zhì)?？寺≥d體163.質(zhì)粒的分離與鑒定（1）質(zhì)粒的分離步驟細(xì)胞的裂解蛋白質(zhì)去除RNA的去除質(zhì)粒DNA與染色體DNA相分離（2）質(zhì)粒鑒定。電鏡、瓊脂糖或聚丙烯酰胺凝膠電泳3.質(zhì)粒的分離與鑒定（1）質(zhì)粒的分離步驟細(xì)胞的裂解蛋白質(zhì)174.質(zhì)粒的種類4.質(zhì)粒的種類185．典型質(zhì)粒簡(jiǎn)介(1)F質(zhì)粒又稱F因子、致育因子或性因子，是E.coli等細(xì)菌決定性別并有轉(zhuǎn)移能力的質(zhì)粒。5．典型質(zhì)粒簡(jiǎn)介(1)F質(zhì)粒又稱F因子、致育因子或性19(2)R質(zhì)粒又稱R因子由RTF和r決定子結(jié)合而形成R質(zhì)粒(2)R質(zhì)粒又稱R因子20(3)Col質(zhì)粒Col質(zhì)粒：又稱大腸桿菌素質(zhì)?；虍a(chǎn)大腸桿菌素因子。細(xì)菌素：許多細(xì)菌都能產(chǎn)生抑制或殺死其他近緣細(xì)菌或同種不同菌株的代謝產(chǎn)物是由質(zhì)粒編碼的蛋白質(zhì)。(3)Col質(zhì)粒Col質(zhì)粒：又稱大腸桿菌素質(zhì)粒或產(chǎn)大腸桿菌21(4)Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)?；蚬诎`質(zhì)粒。Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)?；蚬诎`質(zhì)粒Ti質(zhì)粒是一種200kb的環(huán)狀質(zhì)粒，包括毒性區(qū)（vir）、接合轉(zhuǎn)移區(qū)（con）、復(fù)制起始區(qū)（on）和T-DNA區(qū)4部分。植物基因工程中使用最廣、效果最佳的克隆載體。(4)Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)?；蚬诎`質(zhì)粒。Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)粒22(5)Ri質(zhì)粒發(fā)根土壤桿菌或發(fā)根農(nóng)桿菌可侵染雙子葉植物的根部，并誘生大量稱為毛狀根的不定根。Ri質(zhì)粒已成為外源基因的良好載體，也可用作進(jìn)行次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。(5)Ri質(zhì)粒發(fā)根土壤桿菌或發(fā)根農(nóng)桿菌可侵染雙子葉植物的23(6)mega質(zhì)粒即巨大質(zhì)粒，存在于根瘤菌屬中，。分子質(zhì)量比一般質(zhì)粒大幾十倍至幾百倍。假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。質(zhì)粒編碼降解一系列復(fù)雜有機(jī)物的酶，(7)降解性質(zhì)粒(6)mega質(zhì)粒即巨大質(zhì)粒，存在于根瘤菌屬中，。分子24第二節(jié)基因突變和誘變育種一、基因突變基因突變:

簡(jiǎn)稱突變泛指細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳的變化，可自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。狹義專指基因突變，廣義則包括基因突變和染色體畸變。第二節(jié)基因突變和誘變育種一、基因突變25（一）突變類型凡能用選擇性培養(yǎng)基（或其他選擇性培養(yǎng)條件）快速選擇出來的突變株稱選擇性突變株,反之則稱為非選擇性突變株.（一）突變類型凡能用選擇性培養(yǎng)基（或其他選擇性培養(yǎng)條件）快26（二）突變率定義:某一細(xì)胞（或病毒粒）在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率，稱突變率。共同特點(diǎn)：①自發(fā)性②不對(duì)應(yīng)性③稀有性④獨(dú)立性⑤可誘變性⑥穩(wěn)定性⑦可逆性（三）基因突變的特點(diǎn)（二）突變率定義:共同特點(diǎn)：（三）基因突變的特點(diǎn)27（五）基因突變及其機(jī)制（五）基因突變及其機(jī)制281．誘發(fā)突變誘發(fā)突變:簡(jiǎn)稱誘變，是指通過人為的方法，利用物理、化學(xué)或生物因素顯著提高基因自發(fā)突變頻率的手段。凡具有誘變效應(yīng)的任何因素，都稱誘變劑。（1）堿基的置換1．誘發(fā)突變誘發(fā)突變:簡(jiǎn)稱誘變，是指通過人為的方法，利用物29誘變劑:①直接引起置換的誘變劑：直接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)誘變劑②間接引起置換的誘變劑一些堿基類似物誘變劑:①直接引起置換的誘變劑：30（2）移碼突變 指誘變劑會(huì)使DNA序列中的一個(gè)或幾個(gè)核甘酸發(fā)生增添（插入）或缺失,從而使該處后面的全部遺傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變,并進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)錄錯(cuò)誤的一類突變.原因:吖啶類染料及一系列ＩＣＲ類化合物．（2）移碼突變 指誘變劑會(huì)使DNA序列中的一個(gè)或幾個(gè)核甘31移碼突變圖：移碼突變圖：32(3)染色體畸變1、染色體畸變：引起DNA分子的大損傷染色體畸變，包括染色體結(jié)構(gòu)上的缺失、重復(fù)、插入、易位和倒位，也包括染色體數(shù)目的變化。２、轉(zhuǎn)座和轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)座：DNA序列通過非同源重組的方式，從染色體某一部位轉(zhuǎn)移到同一染色體上另一部位或其他染色體上某一部位的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)座。轉(zhuǎn)座因子：凡具有轉(zhuǎn)座作用的一段DNA序列，稱轉(zhuǎn)座因子包括原核生物中的插入序列(is）、轉(zhuǎn)座子（Tn)和E.coli的Mu噬菌體等轉(zhuǎn)座噬菌體。(3)染色體畸變1、染色體畸變：33轉(zhuǎn)座的過程及其中受體DNA中靶序列的復(fù)制過程轉(zhuǎn)座的過程及其中受體DNA中靶序列的復(fù)制過程342.自發(fā)突變自發(fā)突變:指生物體在無人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率突變。自發(fā)突變的原因有：①由背景輻射和環(huán)境因素引起，②由微生物自身有害代謝產(chǎn)物引起，③由DNA復(fù)制過程中堿基配對(duì)錯(cuò)誤引起。2.自發(fā)突變自發(fā)突變:指生物體在無人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率35(六）紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)1．光復(fù)活作用把經(jīng)UV照射后的微生物立即暴露于可見光下時(shí)，就可出現(xiàn)明顯降低其死亡率的現(xiàn)象，此即光復(fù)活作用。(六）紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)1．光復(fù)活作用362.切除修復(fù)

切除修復(fù):是一種不依賴可見光、只通過酶切作用去除嘧啶二聚體,隨后重新合成一段正常DNA鏈的核酸修復(fù)方式.2.切除修復(fù) 切除修復(fù):是一種不依賴可見光37二、突變與育種1．從生產(chǎn)中育種正突變株:指生產(chǎn)性狀優(yōu)于原株的產(chǎn)量突變株2.定向培育優(yōu)良菌株定向培育:是一種利用微生物的自發(fā)突變，并采用特定的選擇條件，通過對(duì)微生物群體不斷移植以選育出較優(yōu)良菌株的古老方法。例如:卡介苗（一）自發(fā)突變與育種二、突變與育種1．從生產(chǎn)中育種（一）自發(fā)突變與育種38（二）誘變育種誘變育種:是指利用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群，采用簡(jiǎn)便、快速和高效的篩選方法，從中挑選出少數(shù)符合目的的突變株，以供使用。（二）誘變育種誘變育種:是指利用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻391．誘變育種的基本環(huán)節(jié)1．誘變育種的基本環(huán)節(jié)402.誘變育種中的幾個(gè)原則(1)選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑物理因素:A非電離輻射類的紫外線、激光和離子束等，B電離輻射的X射線、丫射線和快中子等；化學(xué)誘變劑:主要有烷化劑、堿基類似物和吖啶化合物2.誘變育種中的幾個(gè)原則(1)選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑41艾姆氏試驗(yàn)原理：鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型（his-）菌株在基本培養(yǎng)基[-]的平板上不能生長(zhǎng)，如發(fā)生回復(fù)突變變成原養(yǎng)型（his＋）后則能生長(zhǎng)。方法大致是在含待測(cè)可疑“三致”物例如黃曲霉毒素、二甲氨基偶氮苯、“反應(yīng)停”或二口惡口英等的試樣中，加入鼠肝勻漿液，經(jīng)一段時(shí)間保溫后，吸人濾紙片中，然后將濾紙片放置于上述平板中央。經(jīng)培養(yǎng)后，出現(xiàn)3種情況：①在平板上無大量菌落產(chǎn)生，說明試樣中不含誘變劑；②在紙片周圍有一抑制圈，其外周出現(xiàn)大量菌落，說明試樣中有某種高濃度的誘變劑存在；③在紙片周圍長(zhǎng)有大量菌落，說明試樣中有濃度適當(dāng)?shù)恼T變劑存在。艾姆氏試驗(yàn)原理：42艾姆斯試驗(yàn)法檢測(cè)致癌物示意圖艾姆斯試驗(yàn)法檢測(cè)致癌物示意圖43(2）挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株用于育種的原始菌株，(3)處理單細(xì)胞或單孢子懸液

（4）選用最適的誘變劑量(5)充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)(6）利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)(7)設(shè)計(jì)高效篩選方案(8）創(chuàng)造新型篩選方法(2）挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株用于育種的原始菌株，(3)處理單443.3類突變株的篩選方法（1）產(chǎn)量突變株的篩選(2)抗藥性突變株的篩選3.3類突變株的篩選方法（1）產(chǎn)量突變株的篩選(2)45(3)營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選基本培養(yǎng)基（MM，符號(hào)為[-]）：僅能滿足某微生物的野生型菌株生長(zhǎng)所需要的最低成分的組合培養(yǎng)基，稱基本培養(yǎng)基。完全培養(yǎng)基（CM,符號(hào)為[＋]）：凡可滿足一切營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株?duì)I養(yǎng)需要的天然或半組合培養(yǎng)基，稱完全培養(yǎng)基。補(bǔ)充培養(yǎng)基（SM;符號(hào)為[A]或[B]等）：凡只能滿足相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株生長(zhǎng)需要的組合或半組合培養(yǎng)基，稱補(bǔ)充培養(yǎng)基。①有關(guān)的3類培養(yǎng)基：(3)營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選基本培養(yǎng)基（MM，符號(hào)為[-46②與營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變有關(guān)的3類遺傳型個(gè)體：野生型：指從自然界分離到的任何微生物在其發(fā)生人為營(yíng)養(yǎng)缺陷突變前的原始菌株。營(yíng)養(yǎng)缺陷型：野生型菌株經(jīng)誘變劑處理后，由于發(fā)生了喪失某酶合成能力的突變，因而只能在加有該酶合成產(chǎn)物的培養(yǎng)基中才能生長(zhǎng)，這類突變菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株，或簡(jiǎn)稱營(yíng)養(yǎng)缺陷型。原養(yǎng)型：一般指營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株經(jīng)回復(fù)突變或重組后產(chǎn)生的菌株，其營(yíng)養(yǎng)要求在表型上與野生型相同，遺傳型均用[A+B+]表示②與營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變有關(guān)的3類遺傳型個(gè)體：野生型：指從自然47③營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法：一般要經(jīng)過誘變、淘汰野生型、檢出和鑒定營(yíng)養(yǎng)缺陷型4個(gè)環(huán)節(jié)：

第一步，誘變劑處理：

第二步，淘汰野生型：第三步，檢出缺陷型

第四步，鑒定缺陷型

③營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法：一般要經(jīng)過誘變、淘汰野生型、檢出和48第三節(jié)基因重組和雜交育種基因重組:兩個(gè)獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定基因組的過程，稱為基因重組或遺傳重組，簡(jiǎn)稱重組。第三節(jié)基因重組和雜交育種基因重組:49一、原核生物的基因重組（一）轉(zhuǎn)化1．定義

轉(zhuǎn)化:受體菌直接吸收供體菌的DNA片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。2.轉(zhuǎn)化微生物的種類在原核生物中—主要有肺炎鏈球菌等在真核微生物—主要有釀酒酵母等一、原核生物的基因重組（一）轉(zhuǎn)化503．感受態(tài)感受態(tài):是指受體細(xì)胞最易接受外源DNA片段并能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。感受態(tài)因子:調(diào)節(jié)感受態(tài)的一類特異蛋白稱，包括3種主要成分，即膜相關(guān)DNA結(jié)合蛋白、細(xì)胞壁自溶素和幾種核酸酶。轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)是離體的DNA片段。4．轉(zhuǎn)化因子3．感受態(tài)感受態(tài):是指受體細(xì)胞最易接受外源DNA片段并能515．轉(zhuǎn)化過程5．轉(zhuǎn)化過程526．轉(zhuǎn)染轉(zhuǎn)染:指用提純的病毒核酸（DNA或RNA）去感染其宿主細(xì)胞或其原生質(zhì)體，可增殖出一群正常病毒后代的現(xiàn)象。6．轉(zhuǎn)染轉(zhuǎn)染:53（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo):通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的小片段DNA攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。1．普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩種：(1)完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)(2)流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo):542.局限轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo):根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)子出現(xiàn)頻率的高低可分為兩類：（1）低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)

只能形成極少數(shù)（10-4～10－6）轉(zhuǎn)導(dǎo)子，故稱低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。(2)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)

高達(dá)50%左右的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，故稱這種轉(zhuǎn)導(dǎo)為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。2.局限轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo):553．溶源轉(zhuǎn)變?nèi)茉崔D(zhuǎn)變:當(dāng)正常的溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶源化時(shí)，因噬菌體基因整合到宿主的核基因組上，而使宿主獲得了除免疫性外的新遺傳性狀的現(xiàn)象，稱溶源轉(zhuǎn)變。3．溶源轉(zhuǎn)變?nèi)茉崔D(zhuǎn)變:56（三）接合1．定義接合:供體菌（“雄性”）通過性菌毛與受體菌（“雌性”）直接接觸，把F質(zhì)粒或其攜帶的不同長(zhǎng)度的核基因組片段傳遞給后者，使后者獲得若干新遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。接合子:通過接合而獲得新遺傳性狀的受體細(xì)胞，稱為接合子.2．能進(jìn)行接合的微生物種類E.coli等（三）接合1．定義573．E．coli的4種接合型菌株3．E．coli的4種接合型菌株58(1)F＋菌株即“雄性”菌株，指細(xì)胞內(nèi)存在一至幾個(gè)F質(zhì)粒，并在細(xì)胞表面著生一至幾條性菌毛的菌株。(1)F＋菌株F－菌株即“雌性”菌株，指細(xì)胞中無F質(zhì)粒、細(xì)胞表面也無性菌毛的菌株。(2)F－菌株(1)F＋菌株即“雄性”菌株，指細(xì)胞內(nèi)存在一至幾個(gè)F質(zhì)粒，59(3）Hfr菌株（高頻重組菌株）Hfr菌株（高頻重組菌株）Hfr菌株與F－菌株相接合后，發(fā)生基因重組的頻率要比單純用F＋與F－接合后的頻率高出數(shù)百倍，故名。(3）Hfr菌株（高頻重組菌株）Hfr菌株（高頻重組菌株）60(4)F’菌株F'質(zhì)粒:當(dāng)Hfr菌株細(xì)胞內(nèi)的F質(zhì)粒因不正常切離而脫離核染色體組時(shí)，可重新形成游離的、但攜帶整合位點(diǎn)鄰近一小段核染色體基因的特殊F質(zhì)粒，稱F'質(zhì)?；騀'因子。初生F’菌株與次生F’菌株(4)F’菌株F'質(zhì)粒:初生F’菌株與次生F’菌株61（四）原生質(zhì)體融合1定義:通過人為的方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合，借以獲得兼有雙親遺傳性狀的穩(wěn)定重組子的過程，稱為原生質(zhì)體融合。由此法獲得的重組子，稱為融合子。2.原生質(zhì)體融合的生物種類原核生物中的細(xì)菌和放線菌，而且還包括各種真核生物細(xì)胞（四）原生質(zhì)體融合1定義:623.原生質(zhì)體融合的主要操作步驟（1）先選擇兩株有特殊價(jià)值置于高滲溶液中,用脫壁酶去除細(xì)胞壁，（2）再將形成的原生質(zhì)體加入促融合劑PEG或借電脈沖等因素促進(jìn)融合，（3）然后涂在平板上，檢驗(yàn)它們是否為穩(wěn)定的融合子，最后再測(cè)定其有關(guān)生物學(xué)性狀或生產(chǎn)性能3.原生質(zhì)體融合的主要操作步驟（1）先選擇兩株有特殊價(jià)值63原生質(zhì)體融合示意圖原生質(zhì)體融合示意圖64二、真核微生物的基因重組（一）有性雜交A雜交:是指在細(xì)胞水平上進(jìn)行的一種遺傳重組方式。B有性雜交:一般指不同遺傳型的兩性細(xì)胞間發(fā)生的接合和隨之進(jìn)行的染色體重組，進(jìn)而產(chǎn)生新遺傳型后代的一種育種技術(shù)。

產(chǎn)生有性孢子的酵母菌、霉菌和蕈菌，二、真核微生物的基因重組（一）有性雜交65（二）準(zhǔn)性雜交1．定義準(zhǔn)性生殖是一種在同種而不同菌株的體細(xì)胞間發(fā)生的融合,它可不借減數(shù)分裂而導(dǎo)致低頻率基因重組并產(chǎn)生重組子（二）準(zhǔn)性雜交1．定義662．準(zhǔn)性生殖過程(1)菌絲聯(lián)結(jié)(2)形成異核體(3)核融合或稱核配(4)體細(xì)胞交換和單倍體化

2．準(zhǔn)性生殖過程673.準(zhǔn)性雜交育種(1)選擇親本(2)強(qiáng)制異合(3)移單菌落(4)驗(yàn)穩(wěn)定性(5)促進(jìn)變異主要步驟和原理3.準(zhǔn)性雜交育種(1)選擇親本主要步驟和原理68第四節(jié)基因工程一、基因工程定義基因工程又稱遺傳工程，是指人們利用分子生物學(xué)的理論和技術(shù)，自覺設(shè)計(jì)、操縱、改造和重建細(xì)胞的遺傳核心—基因組，從而使生物體的遺傳性狀發(fā)生定向變異，以最大限度地滿足人類活動(dòng)的需要。第四節(jié)基因工程一、基因工程定義69二、基因工程的基本操作（一）目的基因的取得（二）優(yōu)良載體的選擇（三）目的基因與載體DNA的體外重組（四）重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞（五）重組受體細(xì)胞的篩選和鑒定（六）“工程菌”或“工程細(xì)胞”的大規(guī)模培養(yǎng)二、基因工程的基本操作（一）目的基因的取得70基因工程的主要原理和操作步驟基因工程的主要原理和操作步驟71三、基因工程的應(yīng)用（一）在生產(chǎn)多肽類藥物、疫苗中的應(yīng)用基因工程藥物的生產(chǎn)途徑的4個(gè)階段：①細(xì)菌基因工程，②酵母菌等真核微生物細(xì)胞的基因工程；③哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因工程④轉(zhuǎn)基因動(dòng)物或轉(zhuǎn)基因植物基因工程三、基因工程的應(yīng)用（一）在生產(chǎn)多肽類藥物、疫苗中的應(yīng)用72（二）改造傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)酵菌種（三）動(dòng)、植物特性的基因工程改良植物基因工程重點(diǎn)主要為：①轉(zhuǎn)抗病蟲害基因②抗逆境植物品種的培育③高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)品種的培育④生產(chǎn)藥用多肽或可降解塑料等優(yōu)良品種⑤培育適應(yīng)商品化的優(yōu)良水果新品種⑥轉(zhuǎn)固氮、結(jié)瘤、分解纖維素或木質(zhì)素酶的基因，或是能提高光合作用效率等基因的新品種（四）基因工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用（二）改造傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)酵菌種73第五節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏衰退:是指由于自發(fā)突變的結(jié)果，而使某物種原有一系列生物學(xué)性狀發(fā)生量變或質(zhì)變的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)有：①原有形態(tài)性狀變得不典型了，②生長(zhǎng)速度變慢，產(chǎn)生的孢子變少，③代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力下降，即出現(xiàn)負(fù)變④致病菌對(duì)宿主侵染力的下降，⑤對(duì)外界不良條件包括低溫、高溫或噬菌體侵染等抵抗能力的下降；等等。一、菌種的衰退與復(fù)壯第五節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏衰退:是指由于自發(fā)突變的結(jié)果，74廣義的復(fù)壯:是一項(xiàng)積極的措施，即在菌種的典型特征或生產(chǎn)性狀尚未衰退前，就經(jīng)常有意識(shí)地采取純種分離和生產(chǎn)性狀的測(cè)定工作，以期從中選擇到自發(fā)的正變個(gè)體。廣義的復(fù)壯:是一項(xiàng)積極的措施，即在菌種的典型特征或生產(chǎn)性狀75（一）衰退的防止1．控制傳代次數(shù)2.創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件3．利用不易衰退的細(xì)胞傳代4.采用有效的菌種保藏方法（一）衰退的防止1．控制傳代次數(shù)76（二）菌種的復(fù)壯1．純種分離法2.通過宿主體復(fù)壯3．淘汰已衰退的個(gè)體（二）菌種的復(fù)壯1．純種分離法2.通過宿主體復(fù)壯3．淘汰已77菌種保藏方法菌種保藏方法78第七章微生物的遺傳變異和育種課件整理79第七章微生物的遺傳變異和育種第七章微生物的遺傳變異和育種80概述1遺傳:講的是發(fā)生在親子間即上下代間的關(guān)系，即指上一代生物如何將自身的一整套遺傳基因穩(wěn)定地傳遞給下一代的行為或功能，它具有極其穩(wěn)定（保守）的特性。4個(gè)基本概念概述1遺傳:講的是發(fā)生在親子間即上下代間的關(guān)系，即指上一代81(1)遺傳型又稱基因型遺傳型又稱基因型指某一生物個(gè)體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。遺傳型是一種內(nèi)在的可能性或潛力，其實(shí)質(zhì)是遺傳物質(zhì)上所負(fù)載的特定遺傳信息。具有某遺傳型的生物，只有在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，通過其自身的代謝和發(fā)育，才能將它付諸實(shí)現(xiàn)，即產(chǎn)生自己的表型。遺傳型＋環(huán)境條件表型（可能性）（現(xiàn)實(shí)性）(1)遺傳型又稱基因型遺傳型又稱基因型82

(2)表型

指某一生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和，是其遺傳型在合適環(huán)境條件下通過代謝和發(fā)育而得到的具體體現(xiàn)。所以，它與遺傳型不同，是一種現(xiàn)實(shí)性（具體性狀）。(3)變異

指生物體在某種外因或內(nèi)因的作用下所引起的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，亦即遺傳型的改變。其特點(diǎn)是在群體中只以極低的幾率（一般為10-5～10-10）出現(xiàn)，性狀變化幅度大，且變化后的新性狀是穩(wěn)定的、可遺傳的。(4)飾變

顧名思義，飾變是指外表的修飾性改變，意即一種不涉及遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平上的表型變化。其特點(diǎn)是整個(gè)群體中的幾乎每一個(gè)體都發(fā)生同樣變化；性狀變化的幅度??；因其遺傳物質(zhì)未變，故飾變是不遺傳的。(2)表型83第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)動(dòng)物試驗(yàn)第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)84(2)細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn)(3)S型菌的無細(xì)胞抽提液試驗(yàn)離體轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(2)細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn)(3)S型菌的無細(xì)胞抽提液試驗(yàn)離體轉(zhuǎn)85（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)86(三)植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)(三)植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)87二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和方式（一）7個(gè)水平1．細(xì)胞水平在細(xì)胞水平上,真核微生物和原核生物的大部聚DNA都集中在細(xì)胞核或核區(qū)(核質(zhì)體)中。在不伺種微生物或同種微生物的不同細(xì)胞中，細(xì)胞核的數(shù)目常有所不同。2．細(xì)胞核水平不論真核生物的細(xì)胞核或原核生物細(xì)胞的核區(qū)都是該微生物遺傳信息的最主要負(fù)荷者，被稱為核基因組、核染色體組或簡(jiǎn)稱基因組。二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和方式（一）7個(gè)水平883.染色體水平

(1)染色體數(shù)不同(2)染色體倍數(shù)4．核酸水平(1)核酸種類(2)核酸結(jié)構(gòu)(3)DNA長(zhǎng)度（即基因組的大?。?.染色體水平(1)染色體數(shù)不同4．核酸水平(2)核酸895.基因水平（1）基因:是生物體內(nèi)一切具有自主復(fù)制能力的最小遺傳功能單位，其物質(zhì)基礎(chǔ)是一條以直線排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。5.基因水平（1）基因:90（2）基因調(diào)控系統(tǒng)A結(jié)構(gòu)基因:是決定某一多肽鏈結(jié)構(gòu)的DNA模板，它是通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯過程來執(zhí)行多肽鏈合成任務(wù)的。B操縱基因:是位于啟動(dòng)基因和結(jié)構(gòu)基因之間的一段核苷酸序列，控制結(jié)構(gòu)基因是否轉(zhuǎn)錄。C啟動(dòng)基因:是一種依賴于DNA的RNA多聚酶所識(shí)別的核苷酸序列。（2）基因調(diào)控系統(tǒng)A結(jié)構(gòu)基因:是決定某一多肽鏈結(jié)構(gòu)的DNA916．密碼子水平遺傳密碼:是指DNA鏈上決定各具體氨基酸的特定核苷酸排列順序。UAA;UAG和UGA僅表示轉(zhuǎn)譯中的終止信號(hào)7．核苷酸水平6．密碼子水平遺傳密碼:7．核苷酸水平92（二）原核生物的質(zhì)粒1．定義和特點(diǎn)定義:凡游離于原核生物核基因組以外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型共價(jià)閉合環(huán)狀的dsDNA分子.

特點(diǎn)：(1)可自我復(fù)制，穩(wěn)定遺傳。對(duì)生存不是必要的。復(fù)制與染色體分開。(2)不同質(zhì)粒攜帶不同遺傳信息。(3)無質(zhì)粒細(xì)菌可通過接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式獲得，不能自發(fā)產(chǎn)生。（二）原核生物的質(zhì)粒1．定義和特點(diǎn)特點(diǎn)：(1)可自932.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用質(zhì)粒具有的優(yōu)點(diǎn)：①體積小，便于DNA的分離和操作；②呈環(huán)狀，使其在化學(xué)分離過程中能保持性能穩(wěn)定；③有不受核基因組控制的獨(dú)立復(fù)制起始點(diǎn)；④拷貝數(shù)多，使外源DNA可很快擴(kuò)增；⑤存在抗藥性基因等選擇性標(biāo)記。2.質(zhì)粒在基因工程中的應(yīng)用質(zhì)粒具有的優(yōu)點(diǎn)：94E.coli的pBR322質(zhì)?？寺≥d體E.coli的pBR322質(zhì)?？寺≥d體953.質(zhì)粒的分離與鑒定（1）質(zhì)粒的分離步驟細(xì)胞的裂解蛋白質(zhì)去除RNA的去除質(zhì)粒DNA與染色體DNA相分離（2）質(zhì)粒鑒定。電鏡、瓊脂糖或聚丙烯酰胺凝膠電泳3.質(zhì)粒的分離與鑒定（1）質(zhì)粒的分離步驟細(xì)胞的裂解蛋白質(zhì)964.質(zhì)粒的種類4.質(zhì)粒的種類975．典型質(zhì)粒簡(jiǎn)介(1)F質(zhì)粒又稱F因子、致育因子或性因子，是E.coli等細(xì)菌決定性別并有轉(zhuǎn)移能力的質(zhì)粒。5．典型質(zhì)粒簡(jiǎn)介(1)F質(zhì)粒又稱F因子、致育因子或性98(2)R質(zhì)粒又稱R因子由RTF和r決定子結(jié)合而形成R質(zhì)粒(2)R質(zhì)粒又稱R因子99(3)Col質(zhì)粒Col質(zhì)粒：又稱大腸桿菌素質(zhì)?；虍a(chǎn)大腸桿菌素因子。細(xì)菌素：許多細(xì)菌都能產(chǎn)生抑制或殺死其他近緣細(xì)菌或同種不同菌株的代謝產(chǎn)物是由質(zhì)粒編碼的蛋白質(zhì)。(3)Col質(zhì)粒Col質(zhì)粒：又稱大腸桿菌素質(zhì)?；虍a(chǎn)大腸桿菌100(4)Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)?；蚬诎`質(zhì)粒。Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)?；蚬诎`質(zhì)粒Ti質(zhì)粒是一種200kb的環(huán)狀質(zhì)粒，包括毒性區(qū)（vir）、接合轉(zhuǎn)移區(qū)（con）、復(fù)制起始區(qū)（on）和T-DNA區(qū)4部分。植物基因工程中使用最廣、效果最佳的克隆載體。(4)Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)?；蚬诎`質(zhì)粒。Ti質(zhì)粒即誘瘤質(zhì)粒101(5)Ri質(zhì)粒發(fā)根土壤桿菌或發(fā)根農(nóng)桿菌可侵染雙子葉植物的根部，并誘生大量稱為毛狀根的不定根。Ri質(zhì)粒已成為外源基因的良好載體，也可用作進(jìn)行次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。(5)Ri質(zhì)粒發(fā)根土壤桿菌或發(fā)根農(nóng)桿菌可侵染雙子葉植物的102(6)mega質(zhì)粒即巨大質(zhì)粒，存在于根瘤菌屬中，。分子質(zhì)量比一般質(zhì)粒大幾十倍至幾百倍。假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。質(zhì)粒編碼降解一系列復(fù)雜有機(jī)物的酶，(7)降解性質(zhì)粒(6)mega質(zhì)粒即巨大質(zhì)粒，存在于根瘤菌屬中，。分子103第二節(jié)基因突變和誘變育種一、基因突變基因突變:

簡(jiǎn)稱突變泛指細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳的變化，可自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。狹義專指基因突變，廣義則包括基因突變和染色體畸變。第二節(jié)基因突變和誘變育種一、基因突變104（一）突變類型凡能用選擇性培養(yǎng)基（或其他選擇性培養(yǎng)條件）快速選擇出來的突變株稱選擇性突變株,反之則稱為非選擇性突變株.（一）突變類型凡能用選擇性培養(yǎng)基（或其他選擇性培養(yǎng)條件）快105（二）突變率定義:某一細(xì)胞（或病毒粒）在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率，稱突變率。共同特點(diǎn)：①自發(fā)性②不對(duì)應(yīng)性③稀有性④獨(dú)立性⑤可誘變性⑥穩(wěn)定性⑦可逆性（三）基因突變的特點(diǎn)（二）突變率定義:共同特點(diǎn)：（三）基因突變的特點(diǎn)106（五）基因突變及其機(jī)制（五）基因突變及其機(jī)制1071．誘發(fā)突變誘發(fā)突變:簡(jiǎn)稱誘變，是指通過人為的方法，利用物理、化學(xué)或生物因素顯著提高基因自發(fā)突變頻率的手段。凡具有誘變效應(yīng)的任何因素，都稱誘變劑。（1）堿基的置換1．誘發(fā)突變誘發(fā)突變:簡(jiǎn)稱誘變，是指通過人為的方法，利用物108誘變劑:①直接引起置換的誘變劑：直接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)誘變劑②間接引起置換的誘變劑一些堿基類似物誘變劑:①直接引起置換的誘變劑：109（2）移碼突變 指誘變劑會(huì)使DNA序列中的一個(gè)或幾個(gè)核甘酸發(fā)生增添（插入）或缺失,從而使該處后面的全部遺傳密碼的閱讀框架發(fā)生改變,并進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)錄錯(cuò)誤的一類突變.原因:吖啶類染料及一系列ＩＣＲ類化合物．（2）移碼突變 指誘變劑會(huì)使DNA序列中的一個(gè)或幾個(gè)核甘110移碼突變圖：移碼突變圖：111(3)染色體畸變1、染色體畸變：引起DNA分子的大損傷染色體畸變，包括染色體結(jié)構(gòu)上的缺失、重復(fù)、插入、易位和倒位，也包括染色體數(shù)目的變化。２、轉(zhuǎn)座和轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)座：DNA序列通過非同源重組的方式，從染色體某一部位轉(zhuǎn)移到同一染色體上另一部位或其他染色體上某一部位的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)座。轉(zhuǎn)座因子：凡具有轉(zhuǎn)座作用的一段DNA序列，稱轉(zhuǎn)座因子包括原核生物中的插入序列(is）、轉(zhuǎn)座子（Tn)和E.coli的Mu噬菌體等轉(zhuǎn)座噬菌體。(3)染色體畸變1、染色體畸變：112轉(zhuǎn)座的過程及其中受體DNA中靶序列的復(fù)制過程轉(zhuǎn)座的過程及其中受體DNA中靶序列的復(fù)制過程1132.自發(fā)突變自發(fā)突變:指生物體在無人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率突變。自發(fā)突變的原因有：①由背景輻射和環(huán)境因素引起，②由微生物自身有害代謝產(chǎn)物引起，③由DNA復(fù)制過程中堿基配對(duì)錯(cuò)誤引起。2.自發(fā)突變自發(fā)突變:指生物體在無人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率114(六）紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)1．光復(fù)活作用把經(jīng)UV照射后的微生物立即暴露于可見光下時(shí)，就可出現(xiàn)明顯降低其死亡率的現(xiàn)象，此即光復(fù)活作用。(六）紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)1．光復(fù)活作用1152.切除修復(fù)

切除修復(fù):是一種不依賴可見光、只通過酶切作用去除嘧啶二聚體,隨后重新合成一段正常DNA鏈的核酸修復(fù)方式.2.切除修復(fù) 切除修復(fù):是一種不依賴可見光116二、突變與育種1．從生產(chǎn)中育種正突變株:指生產(chǎn)性狀優(yōu)于原株的產(chǎn)量突變株2.定向培育優(yōu)良菌株定向培育:是一種利用微生物的自發(fā)突變，并采用特定的選擇條件，通過對(duì)微生物群體不斷移植以選育出較優(yōu)良菌株的古老方法。例如:卡介苗（一）自發(fā)突變與育種二、突變與育種1．從生產(chǎn)中育種（一）自發(fā)突變與育種117（二）誘變育種誘變育種:是指利用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群，采用簡(jiǎn)便、快速和高效的篩選方法，從中挑選出少數(shù)符合目的的突變株，以供使用。（二）誘變育種誘變育種:是指利用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻1181．誘變育種的基本環(huán)節(jié)1．誘變育種的基本環(huán)節(jié)1192.誘變育種中的幾個(gè)原則(1)選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑物理因素:A非電離輻射類的紫外線、激光和離子束等，B電離輻射的X射線、丫射線和快中子等；化學(xué)誘變劑:主要有烷化劑、堿基類似物和吖啶化合物2.誘變育種中的幾個(gè)原則(1)選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑120艾姆氏試驗(yàn)原理：鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型（his-）菌株在基本培養(yǎng)基[-]的平板上不能生長(zhǎng)，如發(fā)生回復(fù)突變變成原養(yǎng)型（his＋）后則能生長(zhǎng)。方法大致是在含待測(cè)可疑“三致”物例如黃曲霉毒素、二甲氨基偶氮苯、“反應(yīng)?！被蚨趷嚎谟⒌鹊脑嚇又?，加入鼠肝勻漿液，經(jīng)一段時(shí)間保溫后，吸人濾紙片中，然后將濾紙片放置于上述平板中央。經(jīng)培養(yǎng)后，出現(xiàn)3種情況：①在平板上無大量菌落產(chǎn)生，說明試樣中不含誘變劑；②在紙片周圍有一抑制圈，其外周出現(xiàn)大量菌落，說明試樣中有某種高濃度的誘變劑存在；③在紙片周圍長(zhǎng)有大量菌落，說明試樣中有濃度適當(dāng)?shù)恼T變劑存在。艾姆氏試驗(yàn)原理：121艾姆斯試驗(yàn)法檢測(cè)致癌物示意圖艾姆斯試驗(yàn)法檢測(cè)致癌物示意圖122(2）挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株用于育種的原始菌株，(3)處理單細(xì)胞或單孢子懸液

（4）選用最適的誘變劑量(5)充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)(6）利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)(7)設(shè)計(jì)高效篩選方案(8）創(chuàng)造新型篩選方法(2）挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株用于育種的原始菌株，(3)處理單1233.3類突變株的篩選方法（1）產(chǎn)量突變株的篩選(2)抗藥性突變株的篩選3.3類突變株的篩選方法（1）產(chǎn)量突變株的篩選(2)124(3)營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選基本培養(yǎng)基（MM，符號(hào)為[-]）：僅能滿足某微生物的野生型菌株生長(zhǎng)所需要的最低成分的組合培養(yǎng)基，稱基本培養(yǎng)基。完全培養(yǎng)基（CM,符號(hào)為[＋]）：凡可滿足一切營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株?duì)I養(yǎng)需要的天然或半組合培養(yǎng)基，稱完全培養(yǎng)基。補(bǔ)充培養(yǎng)基（SM;符號(hào)為[A]或[B]等）：凡只能滿足相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株生長(zhǎng)需要的組合或半組合培養(yǎng)基，稱補(bǔ)充培養(yǎng)基。①有關(guān)的3類培養(yǎng)基：(3)營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選基本培養(yǎng)基（MM，符號(hào)為[-125②與營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變有關(guān)的3類遺傳型個(gè)體：野生型：指從自然界分離到的任何微生物在其發(fā)生人為營(yíng)養(yǎng)缺陷突變前的原始菌株。營(yíng)養(yǎng)缺陷型：野生型菌株經(jīng)誘變劑處理后，由于發(fā)生了喪失某酶合成能力的突變，因而只能在加有該酶合成產(chǎn)物的培養(yǎng)基中才能生長(zhǎng)，這類突變菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株，或簡(jiǎn)稱營(yíng)養(yǎng)缺陷型。原養(yǎng)型：一般指營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株經(jīng)回復(fù)突變或重組后產(chǎn)生的菌株，其營(yíng)養(yǎng)要求在表型上與野生型相同，遺傳型均用[A+B+]表示②與營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變有關(guān)的3類遺傳型個(gè)體：野生型：指從自然126③營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法：一般要經(jīng)過誘變、淘汰野生型、檢出和鑒定營(yíng)養(yǎng)缺陷型4個(gè)環(huán)節(jié)：

第一步，誘變劑處理：

第二步，淘汰野生型：第三步，檢出缺陷型

第四步，鑒定缺陷型

③營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法：一般要經(jīng)過誘變、淘汰野生型、檢出和127第三節(jié)基因重組和雜交育種基因重組:兩個(gè)獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定基因組的過程，稱為基因重組或遺傳重組，簡(jiǎn)稱重組。第三節(jié)基因重組和雜交育種基因重組:128一、原核生物的基因重組（一）轉(zhuǎn)化1．定義

轉(zhuǎn)化:受體菌直接吸收供體菌的DNA片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。2.轉(zhuǎn)化微生物的種類在原核生物中—主要有肺炎鏈球菌等在真核微生物—主要有釀酒酵母等一、原核生物的基因重組（一）轉(zhuǎn)化1293．感受態(tài)感受態(tài):是指受體細(xì)胞最易接受外源DNA片段并能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。感受態(tài)因子:調(diào)節(jié)感受態(tài)的一類特異蛋白稱，包括3種主要成分，即膜相關(guān)DNA結(jié)合蛋白、細(xì)胞壁自溶素和幾種核酸酶。轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)是離體的DNA片段。4．轉(zhuǎn)化因子3．感受態(tài)感受態(tài):是指受體細(xì)胞最易接受外源DNA片段并能1305．轉(zhuǎn)化過程5．轉(zhuǎn)化過程1316．轉(zhuǎn)染轉(zhuǎn)染:指用提純的病毒核酸（DNA或RNA）去感染其宿主細(xì)胞或其原生質(zhì)體，可增殖出一群正常病毒后代的現(xiàn)象。6．轉(zhuǎn)染轉(zhuǎn)染:132（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo):通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的小片段DNA攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。1．普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩種：(1)完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)(2)流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo):1332.局限轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo):根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)子出現(xiàn)頻率的高低可分為兩類：（1）低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)

只能形成極少數(shù)（10-4～10－6）轉(zhuǎn)導(dǎo)子，故稱低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。(2)高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)

高達(dá)50%左右的轉(zhuǎn)導(dǎo)子，故稱這種轉(zhuǎn)導(dǎo)為高頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。2.局限轉(zhuǎn)導(dǎo)局限轉(zhuǎn)導(dǎo):1343．溶源轉(zhuǎn)變?nèi)茉崔D(zhuǎn)變:當(dāng)正常的溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶源化時(shí)，因噬菌體基因整合到宿主的核基因組上，而使宿主獲得了除免疫性外的新遺傳性狀的現(xiàn)象，稱溶源轉(zhuǎn)變。3．溶源轉(zhuǎn)變?nèi)茉崔D(zhuǎn)變:135（三）接合1．定義接合:供體菌（“雄性”）通過性菌毛與受體菌（“雌性”）直接接觸，把F質(zhì)?；蚱鋽y帶的不同長(zhǎng)度的核基因組片段傳遞給后者，使后者獲得若干新遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。接合子:通過接合而獲得新遺傳性狀的受體細(xì)胞，稱為接合子.2．能進(jìn)行接合的微生物種類E.coli等（三）接合1．定義1363．E．coli的4種接合型菌株3．E．coli的4種接合型菌株137(1)F＋菌株即“雄性”菌株，指細(xì)胞內(nèi)存在一至幾個(gè)F質(zhì)粒，并在細(xì)胞表面著生一至幾條性菌毛的菌株。(1)F＋菌株F－菌株即“雌性”菌株，指細(xì)胞中無F質(zhì)粒、細(xì)胞表面也無性菌毛的菌株。(2)F－菌株(1)F＋菌株即“雄性”菌株，指細(xì)胞內(nèi)存在一至幾個(gè)F質(zhì)粒，138(3）Hfr菌株（高頻重組菌株）Hfr菌株（高頻重組菌株）Hfr菌株與F－菌株相接合后，發(fā)生基因重組的頻率要比單純用F＋與F－接合后的頻率高出數(shù)百倍，故名。(3）Hfr菌株（高頻重組菌株）Hfr菌株（高頻重組菌株）139(4)F’菌株F'質(zhì)粒:當(dāng)Hfr菌株細(xì)胞內(nèi)的F質(zhì)粒因不正常切離而脫離核染色體組時(shí)，可重新形成游離的、但攜帶整合位點(diǎn)鄰近一小段核染色體基因的特殊F質(zhì)粒，稱F'質(zhì)?；騀'因子。初生F’菌株與次生F’菌株(4)F’菌株F'質(zhì)粒:初生F’菌株與次生F’菌株140（四）原生質(zhì)體融合1定義:通過人為的方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原