周德慶微生物學(xué)教程第3版三版微生物的遺傳變異和育種答案與解析

①首次應(yīng)挑選典型菌種或典型培養(yǎng)物的優(yōu)良純種，最好保藏它們的分生狗子、芽抱等休眠體；②其次，創(chuàng)造一個(gè)有利于它們長(zhǎng)期休眠的良好環(huán)境，諸如干燥、低溫、缺氧、避光、缺乏營(yíng)養(yǎng)以及添加保護(hù)劑或酸度中和劑等。冷凍干燥保藏法和液氮保藏法是兩種最有效的菌種保藏方法。（3）菌種保藏法菌種保藏法表解如下：傳代培養(yǎng)保藏法｛連續(xù)在培養(yǎng)基上（內(nèi)）移種

連續(xù)在活宿主上（內(nèi)）移種傳代培養(yǎng)保藏法｛/滴入小試管（再放入大試管干燥器中），藏在玻璃管內(nèi)［ ［菌液直接真空干燥法封入安瓶，（又稱L-干燥法）冷凍真空干燥法液氮保藏法菌種保藏法「土壤f菌種保藏法「土壤f干法?［細(xì)粒狀載體，砂粒土壤+砂粒球塊狀載體｛硅膠瓷球<吸附在合適的載體上＜薄片狀載體，1濾紙片明膠小片（滴在蠟紙板上干燥而成）血清蛋白小片（滴在聚乙烯薄膜上干燥而成）（曲料有機(jī)基質(zhì)麥粒棉纖維休眠態(tài)濕法固體斜面濕法固體斜面半固體瓊脂柱（蒸播水甘油（約40%）糖液‘其他懸液7.2課后習(xí)題詳解.歷史上證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)？實(shí)驗(yàn)者是誰(shuí)？工作發(fā)表在何時(shí)？分別用何種模式菌種？各有何重要意義？（試以表格形式回答）答：歷史上證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)如表7-16所示。表7-16證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體感染實(shí)驗(yàn)植物病毒重建實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者F.GriffithO.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCaayA.D.Hershey和M.ChaseD.Hershey和M.Chase工作發(fā)表時(shí)間1928年1944年1952年1956年模式菌種肺炎雙球菌肺炎雙球菌噬菌體煙草花葉病毒重要意義加熱殺死的S型細(xì)菌，在其細(xì)胞內(nèi)可能存在一種具有遺傳轉(zhuǎn)化能力的物質(zhì)，它能通過(guò)某種方式進(jìn)入R型細(xì)胞，并使R型細(xì)菌獲得表達(dá)S型莢膜性狀的遺傳特性S型轉(zhuǎn)移給R型的不是遺傳性狀(此處是莢膜多糖)的本身，而是以DNA為物質(zhì)基礎(chǔ)的遺傳信息DNA中存在著包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息RNA病毒中，遺傳物質(zhì)是核酸RNA.試圖示并簡(jiǎn)要說(shuō)明Griffith的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。答：Griffith的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)圖示如下。(1)動(dòng)物試驗(yàn)r①活的小白鼠一注入活的R菌予小白鼠活；<②活的小白鼠f注入加熱殺死的S菌f小白鼠活；“③活的小白鼠f注入活的S菌f小白鼠死亡；〔④活的小白鼠f注入活的R菌和加熱殺死的S菌f小白鼠死亡f抽血分離，得到活的S菌圖7-14(2)細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn)/一熱死S菌 埴卷典置卷__>不生長(zhǎng)肺炎鏈球菌-Y——活R菌一埴養(yǎng)皿培養(yǎng)一長(zhǎng)二R菌熱死S菌+活R菌一■養(yǎng)皿埼養(yǎng)-A長(zhǎng)出大量R菌+10-6S菌圖7-15(3)S型菌的無(wú)細(xì)胞抽提液試驗(yàn)活R菌+S菌的無(wú)細(xì)胞抽提液」長(zhǎng)出大量R菌+少量S菌現(xiàn)象與結(jié)論：加熱殺死的s型細(xì)菌，在其細(xì)胞內(nèi)可能存在一種具有遺傳轉(zhuǎn)化能力的物質(zhì)，它能通過(guò)某種方式進(jìn)入R型細(xì)胞，并使R型細(xì)菌獲得表達(dá)S型莢膜性狀的遺傳特性。.試圖示并簡(jiǎn)要說(shuō)明Avery等人的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。答：Avery等人的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)如圖7-16所示。

s^ltss^lts圖7-16Avery的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論：只有S型菌株的DNA才能將S.pneumoniae的R型菌株轉(zhuǎn)化為S型；且DNA純度越高，其轉(zhuǎn)化效率也越高。結(jié)果表明，S型轉(zhuǎn)移給R型的不是遺傳性狀（此處是莢膜多糖）的本身，而是以DNA為物質(zhì)基礎(chǔ)的遺傳信息。.試圖示并簡(jiǎn)要說(shuō)明Hershey等人的噬菌體感染試驗(yàn)。答：Hershey等人的噬菌體感染試驗(yàn)如圖7-17所示。吸附吸附培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體4■上清液中含7rs75%放射性4■上清液中含7rs75%放射性沉淀中含

25%放射性沉淀細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)后，可產(chǎn)生大量完整的子代噬菌體上：用含32p_DNA核心的噬菌體作感染；下：用含35s-蛋白質(zhì)外殼的噬菌體作感染圖7-17噬菌體感染試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論：在噬菌體感染過(guò)程中，其蛋白質(zhì)外殼根本未進(jìn)入宿主細(xì)胞。進(jìn)入宿主細(xì)胞的雖只有DNA,但卻有自身的增殖、裝配能力，最終會(huì)產(chǎn)生一大群既有DNA核心、又有蛋白質(zhì)外殼的完整的子代噬菌體粒。結(jié)果表明，在其DNA中，存在著包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息。.試圖示并簡(jiǎn)要說(shuō)明Fraenkel-Conrat的植物病毒重建試驗(yàn)。答：Fraenkel-Conrat的植物病毒重建試驗(yàn)如圖7-18所示。毒株拆開(kāi)的病毒病毒 煙葉 的病毒圖7-18植物病毒重建試驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論：分離煙草花葉病毒(TMV)與霍氏車(chē)前花葉病毒(HRV)的蛋白質(zhì)外殼與RNA核心后，對(duì)二者進(jìn)行重組，用重組的病毒感染植物，煙草葉出現(xiàn)的是TMV病斑，結(jié)果表明RNA病毒的遺傳物質(zhì)是核酸RNA。.為何證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)都不約而同地同時(shí)選用微生物，尤其是病毒作為其模式生物？答：證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)都選用微生物，尤其是病毒作為其模式生物的原因如下：(1)物種和代謝類型的多樣性；(2)個(gè)體的體制極其簡(jiǎn)單，包括單細(xì)胞、簡(jiǎn)單多細(xì)胞或非細(xì)胞類型；(3)營(yíng)養(yǎng)體一般都是單倍體；(4)易于在成分簡(jiǎn)單的組合培養(yǎng)基上大量生長(zhǎng)繁殖；(5)繁殖速度快；(6)易于積累不同的中間代謝物或終產(chǎn)物；(7)菌落形態(tài)的可見(jiàn)性與多樣性；(8)環(huán)境條件對(duì)微生物群體中各個(gè)體作用的直接性和均一性；(9)易于形成營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株；(10)各種微生物一般都有其相應(yīng)的病毒；(11)以及存在多種處于進(jìn)化過(guò)程中、富有特色的原始性生殖方式。.試用表格或表解形式對(duì)遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中存在的7個(gè)水平作一簡(jiǎn)要的說(shuō)明。答：遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中存在的7個(gè)水平如表7-17所示。表7-17遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中存在的7個(gè)水平7個(gè)水平真核生物原核生物細(xì)胞水平真核微生物的大部分DNA集中在細(xì)胞核中原核生物的大部分DNA集中在核區(qū)中細(xì)胞核水平真核生物的細(xì)胞核是具有核膜包裹、形態(tài)固定的真核,核內(nèi)的DNA與組蛋白結(jié)合在一起形成一種在光學(xué)顯微鏡下能看見(jiàn)的核染色體原核生物只有原始的無(wú)核膜包裹的呈松散狀態(tài)存在的核區(qū)，其中的DNA呈環(huán)狀雙鏈結(jié)構(gòu)，不與任何蛋白相結(jié)合染色體水平染色體數(shù)比原核生物多，微生物多數(shù)是單倍體染色體數(shù)少，多數(shù)為1條，大多為單倍體，只有少數(shù)微生物可通過(guò)接合作用稱為雙倍體核酸水平絕大多數(shù)微生物的遺傳物質(zhì)DNA,結(jié)構(gòu)多數(shù)為雙鏈部分病毒，包括多數(shù)植物病毒和少數(shù)噬菌體等的遺傳物質(zhì)是RNA,結(jié)構(gòu)有單鏈與雙鏈之分基因水平無(wú)操縱子結(jié)構(gòu)，具有斷裂基因基因通過(guò)操縱子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控密碼子水平密碼子是遺傳密碼的信息單位，每個(gè)密碼子由3個(gè)核甘酸序列即二聯(lián)體所組成核甘酸水平核昔酸單位是最低突變單位或交換單位.質(zhì)粒有何特點(diǎn)？主要的質(zhì)?？煞譃閹最?？各有哪些理論或?qū)嶋H意義？（可用表格形式比較。）答：（1）質(zhì)粒的特點(diǎn)①絕大多數(shù)質(zhì)粒由共價(jià)閉合環(huán)狀雙螺旋DNA分子所構(gòu)成，分子量較細(xì)菌染色體?。虎谠诿總€(gè)菌體內(nèi)有一個(gè)或幾個(gè)，也可能有很多個(gè)質(zhì)粒；③質(zhì)?？梢詮募?xì)菌體內(nèi)自行消失，也可通過(guò)物理化學(xué)手段，將其消除或抑制，沒(méi)有質(zhì)粒的細(xì)菌，可通過(guò)接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式，從具有質(zhì)粒的細(xì)菌中獲得，但不能自發(fā)產(chǎn)生；④質(zhì)粒存在與否，無(wú)損于細(xì)菌生存，但許多次生代謝產(chǎn)物如抗生素的產(chǎn)生、色素等的產(chǎn)生、以至芽袍的形成,均受質(zhì)粒的控制；⑤質(zhì)粒既能自我復(fù)制、穩(wěn)定遺傳，也可插入細(xì)菌染色體中或攜帶的外源DNA片段共同復(fù)制增殖；它可通過(guò)轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或接合作用單獨(dú)轉(zhuǎn)移，也可攜帶著染色體片段一起轉(zhuǎn)移，已成為遺傳工程中重要的運(yùn)載工具之一。（2）主要的質(zhì)粒類型①接合性質(zhì)粒，如E.coli的F質(zhì)粒。②抗藥性質(zhì)粒，可以抗各種抗生素以及重金屬等離子。③產(chǎn)細(xì)菌素和抗生素的質(zhì)粒。④具有生理功能的質(zhì)粒，如固氮、降解辛烷和產(chǎn)生色素等。⑤產(chǎn)毒質(zhì)粒，能生產(chǎn)外毒素、K抗原、內(nèi)毒素等。（3）質(zhì)粒的理論和實(shí)際意義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(guò)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，便于含質(zhì)?？寺〉臋z出和選擇。.E.coli的pBR322質(zhì)粒有何特點(diǎn)？它在基因工程中有何重要性？答：（1）E.coH的pBR322質(zhì)粒的特點(diǎn)①相對(duì)分子質(zhì)量較小，僅4361bp；②在宿主E.coli中穩(wěn)定的維持高拷貝數(shù)；若用氯霉素進(jìn)行擴(kuò)增以后，則每個(gè)細(xì)胞可擴(kuò)增到1000?3000個(gè)質(zhì)粒（約占核基因組的40%）；③它帶有一個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)，保證了該質(zhì)粒只在大腸桿菌的細(xì)胞中行使復(fù)制的功能；④具有兩種抗生素抗性基因，可供轉(zhuǎn)化子的選擇標(biāo)記。E.coU的pBR322質(zhì)粒在基因工程上的重要性①分離極其容易；②可插入較多的外源DNA（不超過(guò)10kb）；

③結(jié)構(gòu)完整清楚，各種核昔酸內(nèi)切酶可酶解的位點(diǎn)可任意選用;④有兩個(gè)選擇性抗藥標(biāo)記(氨茉青霉素和四環(huán)素)；⑤可方便地通過(guò)轉(zhuǎn)化作用導(dǎo)入受體細(xì)胞。.什么是Luria變量試驗(yàn)？試圖示其過(guò)程并指出該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)。答：(1)Luria變量試驗(yàn)Luria變量試驗(yàn)又稱波動(dòng)試驗(yàn)或彷徨試驗(yàn)，是指1943年S.E.Luria和M.Delbruck根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理而設(shè)計(jì)的一個(gè)變量試驗(yàn)。用于證明基因突變自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性。(2)其過(guò)程如圖7-19所示。大腸桿菌指數(shù)期肉湯培養(yǎng)物大腸桿菌指數(shù)期肉湯培養(yǎng)物(3)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)噬菌體T1在本實(shí)驗(yàn)中僅起淘汰原始的未突變菌株和甄別抗菌體突變體的作用，而非“馴養(yǎng)者”的作用。.什么是Newcombe涂布試驗(yàn)？試圖示其試驗(yàn)過(guò)程并指出該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)。答：(1)Newcombe涂布試驗(yàn)Newcombe涂布試驗(yàn)是指1949年Newcombe設(shè)計(jì)的一種與變量試驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)利用用的是固體平板培養(yǎng)法。用于證明基因突變自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性。(2)其過(guò)程如圖7-20所示。

自發(fā)突變假說(shuō)獲將免疫性假說(shuō)自發(fā)突變假說(shuō)獲將免疫性假說(shuō)選用對(duì)「|?2苜體敏

感的￡.?兒以相等數(shù)

目涂布于12個(gè)平根上保溫5小時(shí)小菌落在生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生抗噬菌體突變直接噴入T1噬菌體3個(gè)小菌落\涂布后噴入\門(mén)噬菌體每個(gè)小菌落中的抗噬菌體細(xì)胞都會(huì)形成一個(gè)菌落兩組培養(yǎng)皿菌數(shù)相同,抗噬菌體菌落相同小菌落在生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生抗噬菌體突變直接噴入T1噬菌體3個(gè)小菌落\涂布后噴入\門(mén)噬菌體每個(gè)小菌落中的抗噬菌體細(xì)胞都會(huì)形成一個(gè)菌落兩組培養(yǎng)皿菌數(shù)相同,抗噬菌體菌落相同圖7-20Newcombe涂布試驗(yàn)（3）該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)選用了簡(jiǎn)便的固體平板涂布法，噬菌體的加入只起到甄別自發(fā)圖標(biāo)是否發(fā)生，而不是誘發(fā)相應(yīng)突變的原因。.什么是Lederberg等的影印培養(yǎng)試驗(yàn)？試指出該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)。此法在微生物學(xué)研究中還有什么應(yīng)用？答：（1）Lederberg的影印培養(yǎng)試驗(yàn)Lederberg的影印培養(yǎng)試驗(yàn)是指一種通過(guò)在固體培養(yǎng)基表面“蓋印章”的接種方式，達(dá)到在一系列培養(yǎng)皿平板的相同位置上出現(xiàn)相同遺傳型菌落的接種和培養(yǎng)的試驗(yàn)。該試驗(yàn)的基本過(guò)程為：①把長(zhǎng)有數(shù)百個(gè)菌落的E.coli母種培養(yǎng)皿倒置于包有一層滅菌絲絨布的木質(zhì)圓柱體（直徑應(yīng)略小于培養(yǎng)皿平板）上，使其上均勻地沾滿來(lái)自母培養(yǎng)皿平板上的菌落；②然后通過(guò)這一“印章”將母皿上的菌落“忠實(shí)地”一一接種到不同的選擇性培養(yǎng)基平板上；③經(jīng)培養(yǎng)后，對(duì)各平板相同位置上的菌落進(jìn)行對(duì)比，就可選出適當(dāng)?shù)耐蛔冃途?。?）該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)該實(shí)驗(yàn)在根本未接觸任何一點(diǎn)鏈霉素的條件下，就可以篩選到大量抗鏈霉素的突變株。（3）此法在微生物學(xué)研究中的其他應(yīng)用影印平板法不僅在遺傳學(xué)基礎(chǔ)理論的研究中發(fā)揮了重要作用，而且在育種實(shí)踐和其他研究中也具有重要的作用。.誘變育種的基本步驟有哪些？關(guān)鍵是什么？何故？答：（1）誘變育種的具體操作環(huán)節(jié)很多，且常因工作目的、育種對(duì)象和操作者的安排而有所差異，但其中最基本的環(huán)節(jié)卻是相同的，基本步驟表解如下：

r絕大多數(shù)個(gè)體死亡誘變I出發(fā)菌株用餐 f多數(shù)未變?少數(shù)存活， /多數(shù)負(fù)變/多數(shù)幅度小I少數(shù)幅度大/多數(shù)幅度小I少數(shù)幅度大｛多數(shù)不宜投產(chǎn)

少數(shù)適宜投產(chǎn)1少數(shù)正變可計(jì)算：存活率 突變率正變率“高產(chǎn)率”“投產(chǎn)率”（2）誘變育種的關(guān)鍵出發(fā)菌株的選擇和誘變方法的選擇。（3）出發(fā)菌株的選擇和誘變方法的選擇是誘變育種的關(guān)鍵的原因出發(fā)菌株的選擇和誘變方法的選擇能決定誘變的效果和方向。.試述用Ames法檢測(cè)致癌、致突變、致畸變物質(zhì)的理論依據(jù)、方法要點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)？答：（1）用Ames法檢測(cè)致癌、致突變、致畸變物質(zhì)的理論依據(jù)Salmonellatyphimurium（鼠傷寒沙門(mén)氏菌）的組氨酸缺陷型（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)突變則能生長(zhǎng)。（2）用Ames法檢測(cè)致癌、致突變、致畸變物質(zhì)的方法在含可疑“三致”物，例如黃曲霉毒素、二甲氨基偶氮苯、“反應(yīng)?！被蚨庞⒌鹊脑嚇又?，加入鼠肝勻漿,保溫一段時(shí)間后，吸入濾紙片中，然后將濾紙片放置于上述平板中央。經(jīng)培養(yǎng)后，出現(xiàn)三種情況：①在平板上無(wú)大量菌落產(chǎn)生，說(shuō)明試樣中不含誘變劑；②在紙片周?chē)幸灰种迫?，其外才是大量菌落，說(shuō)明試樣中某誘變劑的濃度很高；③在紙片周?chē)撮L(zhǎng)大量菌落，說(shuō)明誘變劑的濃度合適。某些物質(zhì)本身并非誘變劑，但這種“前誘變劑”往往進(jìn)入動(dòng)物體后經(jīng)過(guò)生物化學(xué)修飾才變成誘變劑。（3）用Ames法檢測(cè)致癌、致突變、致畸變物質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)①Ames法的優(yōu)點(diǎn)快速、準(zhǔn)確和費(fèi)用省等。②Ames法的缺點(diǎn)微生物的DNA修復(fù)系統(tǒng)比哺乳動(dòng)物簡(jiǎn)單，基因不如哺乳動(dòng)物多，不能完全代表哺乳動(dòng)物的實(shí)際情況。.舉例說(shuō)明在微生物誘變育種工作中，采用高效篩選方案和方法的重要性。答：通過(guò)誘變處理，在微生物群體中，會(huì)出現(xiàn)各種突變型個(gè)體，從產(chǎn)量變異的角度來(lái)講，絕大多數(shù)都是負(fù)變株。要從中把極個(gè)別的、產(chǎn)量提高較顯著的正變株篩選出來(lái)，非常困難。因此，必須設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、高效的科學(xué)篩選方案。以高產(chǎn)纖維素酶菌株的篩選為例，說(shuō)明在微生物誘變育種工作中，采用高效篩選方案和方法的重要性。從土壤中分離純化得到純菌落后，確定適宜的誘變條件，根據(jù)以下方案進(jìn)行篩選：（1）第一輪：一個(gè)出發(fā)菌株，蠹）選出200個(gè)單胞子菌株（湍）>選出50株（每鬻瓦）》選出5株（2）第二輪：五個(gè)出發(fā)苗株曜］福矗才選出50株襦黠*選出5株處理fqu體（號(hào)怵1升JU （野快4升RJ1~>40株（3）第三輪，第四輪……（都同第二輪）以上篩選步驟可連續(xù)進(jìn)行多輪，直至獲得滿意的結(jié)果為止。采用此方案不僅可以提高篩選效率，還可以使某些眼前產(chǎn)量雖然不高，但有發(fā)展后勁的潛在優(yōu)良菌株不至遭淘汰。.什么是微量高通量微生物篩選法？試分析此法的創(chuàng)新點(diǎn)在何處。答：（1）微量高通量微生物篩選法的概念微量高通量微生物篩選法是指以96孔塑料培養(yǎng)板作大量培養(yǎng)的容器，每孔可先加入2ml培養(yǎng)液，再用多點(diǎn)（12點(diǎn)）接種器快速接種純菌株，每小時(shí)約可接40000個(gè)不同變異株，每天可篩選2?3萬(wàn)株。（2）該法的創(chuàng)新點(diǎn)經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后，可快速對(duì)每孔中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，工效極高。.什么是瓊脂塊培養(yǎng)法？這種設(shè)計(jì)思路有何創(chuàng)新處？答：（1）瓊脂塊培養(yǎng)法定義瓊脂塊培養(yǎng)法是指一種用于篩選高產(chǎn)突變株的簡(jiǎn)便方法，曾用于春日霉素高產(chǎn)菌株的篩選。操作要點(diǎn)：把誘變后的春日鏈霉菌的分生泡子懸液涂布在營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板上，待長(zhǎng)出稀疏的小菌落后，用打洞器一一取出長(zhǎng)有單菌落的瓊脂小塊，并分別把它們整齊移入滅過(guò)菌的空培養(yǎng)皿中，保持合適的溫、濕度。經(jīng)培養(yǎng)4?5天后，把每一長(zhǎng)有大菌落的小塊再轉(zhuǎn)移到含有供試菌種即拮抗對(duì)象的瓊脂平板上，以分別測(cè)定它們的抗生素抑制圈的直徑，然后擇優(yōu)選取之。（2）設(shè)計(jì)思路的創(chuàng)新處此法的關(guān)鍵是用打洞器取出含有一個(gè)小菌落的瓊脂塊并對(duì)它們作分別培養(yǎng)，在這種情況下，各瓊脂塊所含的養(yǎng)料和接觸空氣的面積基本相同，且產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物不致擴(kuò)散，因此測(cè)得的數(shù)據(jù)與搖瓶條件下十分相似。此法構(gòu)思較巧妙，實(shí)驗(yàn)效果好。.試以梯度平板法來(lái)說(shuō)明定向培育抗藥性菌株的原理，并說(shuō)明為何不能把定向培育說(shuō)成是“定向變異”。答：（1）定向培育抗藥性菌株的原理梯度平板法是定向篩選抗藥性突變株的一種有效方法，通過(guò)制備瓊脂表面存在藥物濃度梯度的平板、在其上涂布誘變處理后的細(xì)胞懸液、經(jīng)培養(yǎng)后再?gòu)钠渖线x取抗藥性菌落等步驟，就可以定向篩選到相應(yīng)抗藥性突變株。（2）不能把定向培育稱為是“定向變異”的原因定向培育是人為用某一特定環(huán)境條件長(zhǎng)期處理某一微生物群體，同時(shí)將它們不斷進(jìn)行接種傳代，以達(dá)到累積和選擇合適的自發(fā)突變體的一種古老的育種方法;而定向變異是按照人的意愿通過(guò)一定的技術(shù)手段如基因工程使生物朝人的需要進(jìn)行變異的方法。.試用表解法概括一下篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變菌株的主要步驟和方法。答：篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變菌株的主要步驟和方法表解如下：C抗生素法誘變：誘變劑處理一淘汰野生,1菌絲過(guò)濾法夾層培養(yǎng)法二個(gè)培養(yǎng)皿即可檢出＜限量補(bǔ)充培養(yǎng)法檢出缺陷型? 一鑒定缺陷型：借生長(zhǎng)譜法f逐個(gè)檢出法I兩個(gè)培養(yǎng)皿檢出\〔影印接種法.抗生素法和菌絲過(guò)濾法為何能“濃縮”營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株？答：抗生素法和菌絲過(guò)濾法能“濃縮”營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的原因如下：（1）抗生素法抗生素法有青霉素法和制霉菌素法。①青霉素法主要適用于細(xì)菌，其原理是：青霉素能抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的生物合成，因而能殺死生長(zhǎng)繁殖著的細(xì)菌，但不能殺死處于休止?fàn)顟B(tài)的細(xì)菌。如果將誘變后的細(xì)菌培養(yǎng)在含有青霉素的基本培養(yǎng)基中，就可淘汰大部分生長(zhǎng)繁殖活躍的野生型細(xì)胞，從而達(dá)到“濃縮”營(yíng)養(yǎng)缺陷型細(xì)胞的目的。②制霉菌素法則適合于真菌，制霉菌素屬于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，可與真菌細(xì)胞膜上的留醇作用，從而引起細(xì)胞膜的損傷。因?yàn)樗荒軞⑺郎L(zhǎng)繁殖著的酵母或霉菌，所以也可用于淘汰相應(yīng)的野生型菌株和“濃縮”營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株。(2)菌絲過(guò)濾法菌絲過(guò)濾法適用于絲狀生長(zhǎng)的真菌或放線菌。其原理是：在基本培養(yǎng)基中，野生型的抱子能發(fā)芽成菌絲，而營(yíng)養(yǎng)缺陷型的抱子則不能。因此，將誘變劑處理后的狗子在基本培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后，再用擦鏡紙等合適的濾紙過(guò)濾。如此重復(fù)數(shù)次后，就可去除大部分野生型個(gè)體，達(dá)到“濃縮”營(yíng)養(yǎng)缺陷型的目的。.試簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)化的基本過(guò)程。答：以S.pneumoniae為例轉(zhuǎn)化的基本過(guò)程可分以下幾個(gè)階段：(1)雙鏈DNA片段與感受態(tài)受體菌細(xì)胞表面的特定位點(diǎn)結(jié)合。在吸附過(guò)程的前階段，外界加入DNA酶，可以減少轉(zhuǎn)化子的產(chǎn)生。稍后，DNA酶即無(wú)影響，說(shuō)明此時(shí)該轉(zhuǎn)化因子已進(jìn)入細(xì)胞。(2)在吸附位點(diǎn)上的DNA被核酸內(nèi)切酶分解，形成平均分子量為4?5X106的DNA片段。DNA雙鏈中的一條單鏈被膜上的另一種核酸酶切除，另一條單鏈逐步進(jìn)入細(xì)胞。這一個(gè)過(guò)程中，分子量小于5X105的DNA片段不能進(jìn)入細(xì)胞?？梢杂玫蜐舛热芫柑幚硖岣呒?xì)胞壁的通透性，以提高轉(zhuǎn)化頻率。(4)來(lái)自供體的單鏈DNA片段在細(xì)胞內(nèi)與受體細(xì)胞核染色體組上的同源區(qū)段配對(duì)，接著受體染色體組上的相應(yīng)單鏈片段被切除，并被外來(lái)的單鏈DNA交換、整合和取代，形成了一個(gè)雜合DNA區(qū)段。這一過(guò)程需核酸酶、DNA聚合酶和DNA連接酶的參與。(5)受體菌的染色體組進(jìn)行復(fù)制，雜合區(qū)段分離成兩個(gè)，其中之一獲得了供體菌的轉(zhuǎn)化基因，另一個(gè)未獲轉(zhuǎn)化基因。(6)當(dāng)細(xì)胞發(fā)生分裂后，一個(gè)子細(xì)胞含轉(zhuǎn)化基因，這就是轉(zhuǎn)化子；另一細(xì)胞與原始受體菌一樣。.試比較E.coli的F+、F，P和Hfr菌株的特點(diǎn)，并圖示它們間的相互聯(lián)系。答：(1)Ecoli的F+、F，P和Hfr菌株的特點(diǎn)①F+菌株為雄性菌株，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。②F-菌株為雌性菌株，細(xì)胞內(nèi)不含F(xiàn)質(zhì)粒，細(xì)胞表面也無(wú)性菌毛。③Hfr菌株為雄性菌株，細(xì)胞內(nèi)含F(xiàn)質(zhì)粒，但質(zhì)粒整合到大腸桿菌染色體上。④F菌株為雄性菌株，細(xì)胞內(nèi)含F(xiàn)，質(zhì)粒，是整合到大腸桿菌染色體上的質(zhì)粒發(fā)生不正常切離，而使F質(zhì)粒帶有一段大腸桿菌的基因片段，因此稱為P質(zhì)粒，含有這樣質(zhì)粒的菌株稱為P菌株。(2)此四者的關(guān)系如圖7-21所示。f+與F+接合.,分離或消除[O^不正常脫離f+與F+接合.,分離或消除[O^不正常脫離圖7-21F+、F，P和Hfr菌株間的聯(lián)系.為什么接合中斷法可以繪制E.coli的環(huán)狀染色體圖？答：Hfr與F-菌株間的接合中斷法可以繪制E.coli的環(huán)狀染色體圖的原因如下：Hfr菌株為供體，是高頻重組菌株；F一菌株為受體，是無(wú)F質(zhì)粒的菌株。將這兩類菌株通氣混合培養(yǎng),每隔一定時(shí)間取樣，將菌液放入攪拌器內(nèi)攪拌，以斷開(kāi)接合管，中斷雜交。Hfr菌株與F一相接合時(shí)，供體染色體以線性方式轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，細(xì)菌接合時(shí)間越長(zhǎng)，在F-細(xì)菌中出現(xiàn)的Hfr菌株的性狀越多，即轉(zhuǎn)移過(guò)去的染色體片段就越長(zhǎng)。一個(gè)特定的Hfr菌株和F-菌株接合時(shí)，首先出現(xiàn)的F一細(xì)胞中供體性狀是固定不變的，而且各性狀的出現(xiàn)有一定的先后次序，表明供體染色體是從某一特定位置即原點(diǎn)開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)移的，標(biāo)記基因離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，進(jìn)入F一細(xì)胞越遲。不同的Hfr菌株的染色體原點(diǎn)不同，轉(zhuǎn)移方向也不同。(3)從不同的Hfr菌株的各個(gè)轉(zhuǎn)移基因之間毗鄰關(guān)系相同但轉(zhuǎn)移起點(diǎn)及方向不同的事實(shí)可以推斷出大腸桿菌的染色體是環(huán)狀DNA分子，不同的Hfr菌株是由于F質(zhì)粒以不同方向整合到環(huán)狀染色體的不同位置上所產(chǎn)生的。F質(zhì)粒往往是最后轉(zhuǎn)移到F-細(xì)胞中去。利用供體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的順序和時(shí)間可繪制出細(xì)菌的遺傳學(xué)圖。由于所轉(zhuǎn)移的基因是連鎖的，因而基因在染色體上以線性方式排列。這樣根據(jù)中斷雜交試驗(yàn)的結(jié)果就可進(jìn)行基因定位。.用原生質(zhì)體融合進(jìn)行微生物育種有何優(yōu)點(diǎn)？該法的基本操作步驟如何？答：(1)用原生質(zhì)體融合進(jìn)行微生物育種的優(yōu)點(diǎn)原生質(zhì)體融合不僅可以使不同菌株間或種間進(jìn)行融合，還能使屬間、科間甚至更遠(yuǎn)緣的微生物或高等生物細(xì)胞間的融合，以期達(dá)到生產(chǎn)性狀更為優(yōu)良的新物種。(2)原生質(zhì)體融合的基本操作步驟①選擇親本先選擇兩個(gè)有特殊價(jià)值的并帶有選擇性遺傳標(biāo)記的細(xì)胞作為親本。②細(xì)胞脫壁在高滲溶液中，用適當(dāng)?shù)拿摫诿?，如?xì)菌或放線菌可用溶菌酶或青霉素處理，真菌可用蝸牛酶，或其他相應(yīng)的脫壁酶等去除細(xì)胞壁。③促進(jìn)融合將形成的原生質(zhì)體進(jìn)行離心聚集，并加入促融合劑PEG或通過(guò)電脈沖等促進(jìn)融合。④胞壁再生在高滲溶液中稀釋融合細(xì)胞，再涂在能使其再生細(xì)胞壁和進(jìn)行分裂的培養(yǎng)基上，使其形成菌落。⑤測(cè)穩(wěn)定性通過(guò)影印接種法，將菌落接種到各種選擇性培養(yǎng)基上，鑒定它們是否為融合子。⑥性能檢測(cè)測(cè)定融合子的生物學(xué)性狀和生產(chǎn)性能。.試列表比較原核微生物轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合和原生質(zhì)體融合的異同。答：原核微生物轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合和原生質(zhì)體融合的異同如表7-18所示。表7-18原核微生物轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合和原生質(zhì)體融合的異同類型不同點(diǎn)相同點(diǎn)受體/供體是否接觸DNA傳遞媒介重組涉及DNA大小轉(zhuǎn)化否無(wú)一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基因都是讓受體菌發(fā)生了新的遺傳性狀，而且可以穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)導(dǎo)否噬菌體一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基因接合是F因子部分染色體原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體原生質(zhì)體2個(gè)細(xì)胞的基因組.試列表比較LFT與HFT的異同。答：LFT與HFT的異同如表7-19所示。表7-19LFT與HFT的異同比較項(xiàng)目LFTHFT供體菌一般溶源菌雙重溶源菌DNA傳遞介質(zhì)缺陷噬菌體缺陷噬菌體重組涉及DNA大小一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基因一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)子的數(shù)目極少數(shù)高達(dá)50%.釀酒酵母的有性雜交是怎樣操作的？答：釀酒酵母的有性雜交操作過(guò)程如下：（1）將不同生產(chǎn)性狀的甲、乙兩個(gè)親本菌株分別接種到含醋酸鈉等產(chǎn)袍子培養(yǎng)基斜面上，使其產(chǎn)生子囊，經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂后，在每個(gè)子囊內(nèi)會(huì)形成4個(gè)子囊抱子。（2）用蒸儲(chǔ)水洗下子囊，經(jīng)機(jī)械法或酶法破壞子囊，再行離心，然后將獲得的子囊抱子涂布平板，就可以得到由單倍體細(xì)胞組成的菌落。（3）把兩個(gè)不同親本的不同性別的單倍體細(xì)胞通過(guò)離心等形式密集地接觸，就會(huì)出現(xiàn)種種雙倍體的有性雜交后代。.什么叫準(zhǔn)性生殖？試以尊麻青霉為例，說(shuō)明利用準(zhǔn)性生殖規(guī)律進(jìn)行半知菌類雜交育種的一般操作。答：（1）準(zhǔn)性生殖的定義準(zhǔn)性生殖是指一種類似于有性生殖，但比其更為原始的一種生殖方式，它可使同種生物兩個(gè)不同菌株的體細(xì)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)生重組子。（2）利用準(zhǔn)性生殖規(guī)律進(jìn)行尊麻青霉等半知菌類雜交育種的一般操作步驟如下：①選擇親本選擇來(lái)自不同菌株的合適的營(yíng)養(yǎng)缺陷型作為準(zhǔn)性雜交的親本。由于在P.urticae等不產(chǎn)生有性抱子的霉菌中,只有極個(gè)別的細(xì)胞間才發(fā)生聯(lián)結(jié)，而且聯(lián)結(jié)后的細(xì)胞在形態(tài)上無(wú)顯著的特征可找，因此，必須借助于營(yíng)養(yǎng)缺陷型這類絕好的選擇性突變作為雜交親本的性狀指標(biāo)。②強(qiáng)制異合即用人為的方法強(qiáng)制兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺陷型的親本菌株形成互補(bǔ)的異核體。③移單菌落將培養(yǎng)皿上長(zhǎng)出的這種單菌落移種到基本培養(yǎng)基［―］的斜面上。④驗(yàn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)新菌株究竟是不穩(wěn)定的異核體，還是穩(wěn)定的雜合二倍體。⑤促進(jìn)變異把上述穩(wěn)定菌株所產(chǎn)生的分生抱子用紫外線UV、Y射線或氮芥等理化因子進(jìn)行處理，以促使其發(fā)生染色體交換、染色體在子細(xì)胞中分配不均、染色體缺失或畸變以及發(fā)生點(diǎn)突變等，從而使分離后的雜交子代進(jìn)一步增加新性狀的可能性。⑥選出良種通過(guò)一系列生產(chǎn)性狀的測(cè)定，即有可能篩選到較優(yōu)良的準(zhǔn)性雜交菌株。.基因工程的基本操作過(guò)程是怎樣的？試用簡(jiǎn)圖表示并簡(jiǎn)要說(shuō)明之。答：（1）基因工程的基本操作過(guò)程如圖7-22所示。.載體系統(tǒng)大腸桿菌質(zhì)粒.供體系統(tǒng)DNA連接酶重組質(zhì)粒.載體系統(tǒng)大腸桿菌質(zhì)粒.供體系統(tǒng)DNA連接酶重組質(zhì)粒染色體圖7-22基因工程的基本操作過(guò)程（2）基因工程的主要操作步驟①獲取目的基因；②選擇優(yōu)良載體；③目的基因與載體DNA的體外重組；④重組載體引入受體細(xì)胞；⑤重組受體細(xì)胞的篩選和鑒定；@“工程菌”或“工程細(xì)胞”的大規(guī)模培養(yǎng)。.為什么說(shuō)微生物是基因工程中的“寵兒”？答：認(rèn)為微生物是基因工程中的“寵兒”的原因如下：（1）基因工程是依據(jù)分子生物學(xué)的原理而發(fā)展起來(lái)的一種自覺(jué)、可操縱的和高效的定向分子育種手段。其應(yīng)用范圍和發(fā)展前景寬廣。（2）微生物因其具有小體積大面積的優(yōu)越體質(zhì)，加上易于培養(yǎng)和代謝類型多樣性等一系列優(yōu)良特性，使其在基因工程中具有不可取代的重大作用，它不僅可以用作多外源基因的優(yōu)良供體、載體和受體而且還為基因工程操作提供了多種類型的必不可少的工具酶類。.菌種衰退的原因是什么？如何對(duì)衰退菌種進(jìn)行復(fù)壯？如何區(qū)別菌種究竟是衰退，還是發(fā)生污染或飾變？答：（1）菌種衰退的原因①基因突變：a.有關(guān)基因發(fā)生負(fù)突變導(dǎo)致菌種衰退；b.表型延遲造成菌種衰退；c.質(zhì)粒脫落導(dǎo)致菌種衰退。②連續(xù)傳代，加速衰退。③不適宜的培養(yǎng)和保藏條件，加速衰退。（2）對(duì)衰退菌種進(jìn)行復(fù)壯的方法①純種分離法a.較粗放法，只能達(dá)到''菌落純”的水平，即從中的水平來(lái)說(shuō)是純的，如稀釋平板法、涂布平板法和平板劃線法等方法獲得單菌落。b.較精細(xì)法，可達(dá)到“菌種純”的水平，如用“分離小室”進(jìn)行單細(xì)胞分離。②通過(guò)宿主體內(nèi)復(fù)壯對(duì)于寄生性微生物的衰退菌株，可通過(guò)接種到相應(yīng)昆蟲(chóng)或動(dòng)植物宿主體內(nèi)來(lái)提高菌株的毒性。③淘汰已衰退的個(gè)體將衰退菌株進(jìn)行一定的處理（如藥物，低溫，高溫等），可淘汰已衰退個(gè)體而達(dá)到復(fù)壯的目的。④遺傳育種法把退化的菌株重新進(jìn)行遺傳育種，從中再選出高產(chǎn)且不易退化且穩(wěn)定性好的生產(chǎn)菌種。（3）區(qū)別菌種是衰退，還是發(fā)生污染或飾變的方法①衰退可通過(guò)測(cè)定典型性狀（如形態(tài)，芽抱，伴胞晶體等）和生產(chǎn)性能（衰退的菌株大多發(fā)生負(fù)突變，產(chǎn)量性狀大大下降）等，并可進(jìn)一步分離出菌株的純種并進(jìn)一步鑒別。②污染可通過(guò)純種分離和隨后的鑒別培養(yǎng)基進(jìn)行鑒定等來(lái)判斷。③飾變可通過(guò)將菌株用等滲溶液清洗后，再傳代2?3次，觀察典型性狀是否