微生物的遺傳和變異

微生物的遺傳變異與育種導(dǎo)學(xué)1234遺傳與變異微生物的突變工業(yè)菌種選育實(shí)例菌種衰退、復(fù)壯和保藏微生物的遺傳變異與育種遺傳與變異1一、什么是遺傳與變異？1、遺傳

微生物通過繁殖，將親代性狀的遺傳信息傳遞給子代，使之產(chǎn)生與親代相似的個體的這種現(xiàn)象稱為遺傳。2、變異

在各種因素的作用下，在子代中總有少數(shù)個體的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，從而引起某些性狀與親代有所差異，這種現(xiàn)象稱為變異。3、證明核酸是遺傳變異物質(zhì)基礎(chǔ)的三個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體感染實(shí)驗(yàn)植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)二、DNA與RNA結(jié)構(gòu)對比DNA的結(jié)構(gòu)RNA的結(jié)構(gòu)與DNA的結(jié)構(gòu)相似，只是尿嘧啶（U）取代了胸腺嘧啶（T）。微生物的突變2一、突變率和基因符號

在遺傳學(xué)上把表現(xiàn)突變性狀的個體或細(xì)胞稱為突變體，某一細(xì)胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率稱為突變率。

基因符號是表示各基因所用的符號，已廣泛應(yīng)用于細(xì)菌等微生物。二、微生物基因突變的主要類型

1.形態(tài)突變型2.致死突變型3.條件致死突變型4.抗原突變型

5.營養(yǎng)缺陷突變型6.抗性突變型三、突變的發(fā)生在各種基因突變中，抗性突變最為常見。例如：細(xì)菌在含青霉素的環(huán)境下，出現(xiàn)了抗青霉素的突變體；在紫外線的作用下，產(chǎn)生了抗紫外線的突變體；在較高的培養(yǎng)溫度下，出現(xiàn)了耐高溫的突變體等。四、基因突變機(jī)制

突變是指遺傳物質(zhì)突然發(fā)生穩(wěn)定的可遺傳的變化。從突變涉及的范圍看，可將突變分為染色體畸變和基因突變。染色體畸變是一些不發(fā)生染色體數(shù)目變化而在染色體上有較大范圍結(jié)構(gòu)改變的變異，是由DNA（RNA）片段的缺失、重復(fù)或重排而造成染色體異常的突變?；蛲蛔兪侵窪NA鏈上的一對或幾對堿基發(fā)生穩(wěn)定的可遺傳的變化。按基因突變的條件和原因劃分，可將其分為自發(fā)突變和誘發(fā)突變。1.自發(fā)突變的機(jī)制自發(fā)突變是指在沒有人工參與下生物體自然發(fā)生的突變。2.誘發(fā)突變的機(jī)制誘發(fā)突變是人們利用物理或化學(xué)因素處理微生物使其發(fā)生突變。

五、突變與育種從自然界直接分離的菌種，其發(fā)酵活力一般都比較低，達(dá)不到工業(yè)生產(chǎn)的要求，在生產(chǎn)實(shí)踐中常利用微生物的基因突變來提高菌種的生產(chǎn)性能。由于微生物的自發(fā)變異率很低，僅為10－9~10－6，因此單靠微生物的自發(fā)突變來獲得優(yōu)良菌種的幾率很小。為提高微生物的變異率，可采用物理或化學(xué)因素誘導(dǎo)其發(fā)生突變，這種以誘發(fā)突變?yōu)榛A(chǔ)的育種就是誘變育種。誘變育種的步驟1．出發(fā)菌株的選擇2．同步培養(yǎng)

3．單細(xì)胞懸浮液的制備4．誘變處理

5．中間培養(yǎng)6．分離和篩選菌種衰退、復(fù)壯和保藏3一、菌種的衰退（一）菌種衰退的現(xiàn)象及原因

1.菌種的退化現(xiàn)象

（1）菌落和細(xì)胞形態(tài)改變（2）生產(chǎn)性能的下降（3）對生長環(huán)境的適應(yīng)能力減弱2.菌種退化的原因（1）有關(guān)基因的自發(fā)突變（2）育種后未經(jīng)很好的分離純化（3）培養(yǎng)條件改變（4）污染雜菌觸目驚心“腐爛蘑菇清洗后出售”（二）菌種退化的預(yù)防

1.合理的育種

2.控制傳代次數(shù)

3.創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件

4.利用不同類型的細(xì)胞進(jìn)行移種傳代

5.采用有效的菌種保藏方法二、菌種的復(fù)壯方法1.純種分離2.通過寄主復(fù)壯3.淘汰已衰退個體4.遺傳育種三、菌種保藏（一）菌種保藏原理

首先要挑選典型菌種的優(yōu)良純種。最好采用它們的休眠體(如芽孢)；其次，還要創(chuàng)造一個最有利休眠的環(huán)境條件，諸如干燥、低溫、缺氧、避光、缺乏營養(yǎng)以及添加保護(hù)劑或酸度中和劑等。

（二）菌種的保藏方法1.蒸餾水懸浮法

將細(xì)菌或酵母在無菌操作下懸浮于無菌蒸餾水中，將容器封好口，于10℃保藏即可。適用于好氣性細(xì)菌和酵母菌等。2.斜面低溫保藏法將菌種移植到固體斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng)，待菌充分生長后，置于4℃冰箱中保藏。適用于實(shí)驗(yàn)室各類微生物的保藏，一般保存時間為3~6個月。工業(yè)菌種選育實(shí)例4一、啤酒酵母的分離純化與選育1．啤酒酵母的分離

目前工廠一般都是從酵母泥中分離酵母菌株，采用平板稀釋分離法進(jìn)行純化。2．啤酒酵母的純化

對篩選的菌株采用平板分離法進(jìn)行純化，對篩選后菌株制作的培養(yǎng)液再進(jìn)行平板分離，盡力達(dá)到單細(xì)胞形成菌落的效果。將平板分離法得到的單細(xì)胞菌落用接種環(huán)接種于斜面試管中，置于25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)三天。3．啤酒酵母的選育

啤酒酵母的選育是將從酵母泥中分離出的酵母進(jìn)行特性實(shí)驗(yàn)，即發(fā)酵度、死亡率、凝聚性、發(fā)酵速度、死亡溫度及小樣實(shí)驗(yàn)等，篩選出優(yōu)良健壯的菌株。另外，如果從自然界篩選的菌株生產(chǎn)性能不理想，可以將自然界篩選的野生型菌株作為出發(fā)菌株，采用紫外線照射處理等手段提高菌株的突變率，然后從大量突變株中篩選性能更加優(yōu)良的菌株供生產(chǎn)使用。二、谷氨酸生產(chǎn)菌的分離純化與選育1．谷氨酸生產(chǎn)菌的分離純化

谷氨酸生產(chǎn)菌分離純化的操作一般分兩步進(jìn)行。第一步是進(jìn)行平板稀釋分離或平板劃線分離，目的是分離培養(yǎng)出單細(xì)胞菌落。第二步在培養(yǎng)好的瓊脂平板上挑選單菌落，挑選生長快、長得大、隆起高、顏色淡白的單菌落移接到試管斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng)，然后用三角瓶進(jìn)行搖瓶發(fā)酵試驗(yàn)，比較各菌株產(chǎn)酸能力大小，選擇產(chǎn)酸高的菌株供生產(chǎn)使用。2．谷氨酸生產(chǎn)菌的選育

（1）自然選育

（2）