微生物的遺傳變異與菌種選育

微生物的遺傳變異與菌種選育第1頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四遺傳(inheritance)和變異(variation)是生物體的最本質(zhì)的屬性之一

遺傳與變異的概念遺傳：親代將自身一整套遺傳因子傳遞給下一代的行為和功能.變異：生物體的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變，在群體中以極低的幾率（10-5~10-6）出現(xiàn)，性狀變化幅度大；新性狀穩(wěn)定、可遺傳。遺傳型（genotype）：一個(gè)生物體所含有的基因的總和。表型（phenotype）：一個(gè)生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和。遺傳型+環(huán)境條件代謝發(fā)育表型第2頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四變異的特點(diǎn)：

在群體中以極低的幾率（一般為10-5~10-10）出現(xiàn)；性狀變化的幅度大；變化后的新性狀是穩(wěn)定的、可遺傳的；指不涉及遺傳物質(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。飾變飾變的特點(diǎn)：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?。灰蜻z傳物質(zhì)不變，故飾變是不遺傳的；第3頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由于微生物有一系列非常獨(dú)特的生物學(xué)特性，因而在研究現(xiàn)代遺傳學(xué)和其他許多重要的生物學(xué)基本理論問(wèn)題中，微生物是最熱衷的的研究對(duì)象。這些生物特性包括：

個(gè)體的體制極其簡(jiǎn)單；營(yíng)養(yǎng)體一般是單倍體；易于在成分簡(jiǎn)單的組合培養(yǎng)基上大量生長(zhǎng)繁殖；繁殖速度快；易于積累不同的中間代謝物或終代謝物；菌落形態(tài)特征的可見(jiàn)性與多樣性；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；易于形成營(yíng)養(yǎng)缺陷型；各種微生物一般都有相應(yīng)的病毒；存在多種處于進(jìn)化過(guò)程中的原始有性生殖方式等；第4頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)微生物遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)圍繞遺傳變異有無(wú)物質(zhì)基礎(chǔ)以及何種物質(zhì)可承擔(dān)遺傳變異功能的問(wèn)題，曾有過(guò)種種推測(cè)和爭(zhēng)論。1883~1889年間，Weissmann提出種質(zhì)連續(xù)理論，認(rèn)為遺傳物質(zhì)是一種具有特定分子結(jié)構(gòu)的化合物。本世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)了染色體并提出了基因?qū)W說(shuō)，使遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的范圍縮小到染色體上，并證明染色體是由核酸和蛋白質(zhì)組成的。第5頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、證明核酸是遺傳變異物質(zhì)基礎(chǔ)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：1944年以后，利用微生物為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行的三個(gè)著名實(shí)驗(yàn)（肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)、噬菌體感染試驗(yàn)、病毒的拆開(kāi)與重建試驗(yàn)）1944年后，連續(xù)利用微生物這一有利的實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了3個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，并證實(shí)核酸尤其是DNA才是遺傳變異的真正物質(zhì)基礎(chǔ)。（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（transformation）：格里菲斯，研究對(duì)象：Streptococcuspneumoniae（肺炎雙球菌）S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有莢膜R型菌株：無(wú)致病性，菌落表面粗糙，無(wú)莢膜第6頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分別用降解DNA、RNA、蛋白質(zhì)的酶作用于有毒的S型菌細(xì)胞抽提物第7頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四只有DNA被酶降解破壞的抽提物無(wú)轉(zhuǎn)化活性DNA是轉(zhuǎn)化所必需的轉(zhuǎn)化因子Avery在四十年代以更精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)重復(fù)了以上實(shí)驗(yàn)只有S型細(xì)菌的DNA才能將S.Pneumoniae的R型轉(zhuǎn)化為S型。且DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。說(shuō)明S型菌株轉(zhuǎn)移給R型菌株的，是遺傳因子。第8頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）噬菌體感染實(shí)驗(yàn)A.D.Hershey和M.Chase，1952年首先，他們將E.coli培養(yǎng)在以放射性32PO43-或35SO42-作為磷源或硫源的組合培養(yǎng)基中。結(jié)果，可以獲得含32P-DNA（噬菌體核心）的噬菌體或含35S-蛋白質(zhì)（噬菌體外殼）的兩種實(shí)驗(yàn)用噬菌體。接著，他們作了以下兩組實(shí)驗(yàn)：

第9頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）含32P-DNA的一組：放射性85%在沉淀中（2）含35S-蛋白質(zhì)的一組：放射性75%在上清液中所以，進(jìn)入細(xì)胞的是噬菌體的核酸而不是蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)有力證明，在其DNA中，含有包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的整套遺傳信息。第10頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）植物病毒的重建實(shí)驗(yàn)為了證明核酸是遺傳物質(zhì)，H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的煙草花葉病毒（TMV）進(jìn)行了著名的植物病毒重建實(shí)驗(yàn)。將TMV在一定濃度的苯酚溶液中振蕩，就能將其蛋白質(zhì)外殼與RNA核心相分離。分離后的RNA在沒(méi)有蛋白質(zhì)包裹的情況下，也能感染煙草并使其患典型癥狀，而且在病斑中還能分離出正常病毒粒子。第11頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四生化提取分別獲得含RNA的煙草花葉病毒蛋白質(zhì)外殼（病毒1）和核酸（病毒2）抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來(lái)自病毒1，而非病毒2雜種病毒的后代蛋白質(zhì)外殼表現(xiàn)為病毒2，而非病毒1遺傳物質(zhì)是核酸（RNA）而非蛋白質(zhì)至此，一個(gè)共同的結(jié)論已確信無(wú)疑了：只有核酸才是負(fù)荷遺傳信息的真正物質(zhì)基礎(chǔ)。第12頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這里從三個(gè)不同角度來(lái)討論遺傳物質(zhì)在細(xì)胞中存在形式。二、遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的存在部位和方式

（一）細(xì)胞水平從細(xì)胞水平看，不論是真核微生物還是原核微生物，它們的大部分或幾乎全部DNA都集中在細(xì)胞核或核質(zhì)體中。第13頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）細(xì)胞核水平真核生物的細(xì)胞核有核膜包裹，形成有固定形態(tài)的真核，核內(nèi)的DNA與組蛋白結(jié)合在一起，形成在光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)的染色體即基因組；而原核生物的細(xì)胞核沒(méi)有核膜包裹，呈松散無(wú)定形的核質(zhì)體狀態(tài)存在，這種核基因的DNA不與任何蛋白質(zhì)相結(jié)合。第14頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)將微生物核外染色體的種類歸納如下：遺傳物質(zhì)類型核染色體（核基因組）核外染色體（廣義質(zhì)粒）原核生物的真核生物的真核生物的“質(zhì)?！痹松锏馁|(zhì)粒細(xì)胞質(zhì)基因（質(zhì)體）共生生物：卡巴顆粒酵母菌的2m質(zhì)粒線粒體葉綠體中心體動(dòng)體F因子R因子Col質(zhì)粒Ti質(zhì)粒巨大質(zhì)粒降解性質(zhì)粒第15頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）分子水平1、從核酸大分子水平來(lái)看，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有部分病毒的遺傳物質(zhì)才是RNA。2、在生物體內(nèi)，一切具有自主復(fù)制能力的遺傳功能單位，都可稱為基因。基因的物質(zhì)基礎(chǔ)是一個(gè)有特定核苷酸順序的核酸片段。

啟動(dòng)基因

操縱子

操縱基因

基因調(diào)控系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)基因

調(diào)節(jié)基因第16頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、遺傳密碼就是指DNA鏈上各個(gè)核苷酸的特定排列順序；每個(gè)密碼子是由三個(gè)核苷酸順序所決定的，它是負(fù)載遺傳信息的基本單位。

把DNA上的遺傳信息轉(zhuǎn)移到mRNA分子上去，形成一條與DNA堿基順序互補(bǔ)的mRNA，這個(gè)過(guò)程叫做轉(zhuǎn)錄。第17頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)微生物的基因突變基因突變（genemutation）簡(jiǎn)稱突變，是變異的一種，指生物體內(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。突變率常在10-8~10-9范圍內(nèi)。第18頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）基因突變的類型突變株的表型選擇性突變株非選擇性突變株?duì)I養(yǎng)缺陷型抗性突變型條件致死突變型形態(tài)突變型抗原突變型產(chǎn)量突變型第19頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）形態(tài)突變型（morphologicalmutant）

指由于突變而產(chǎn)生的個(gè)體或菌落形態(tài)所發(fā)生的非選擇性變異。特點(diǎn)：非選擇性突變突變株和野生型菌株均可生長(zhǎng)，但可從形態(tài)特征上進(jìn)行區(qū)分。舉例：產(chǎn)蛋白酶缺陷突變株的篩選第20頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四舉例：菌落顏色變化β半乳糖苷酶基因的插入失活，使重組子菌落為白色而與蘭色的非重組子分開(kāi)。形成芽孢缺陷菌株細(xì)胞水平上的形態(tài)突變，突變株的檢出更加困難。第21頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）條件致死突變型（conditionallethalmutant）某菌株或病毒經(jīng)基因突變后，在某一條件下可正常地生長(zhǎng)、繁殖并實(shí)現(xiàn)其表型，而在另一條件下卻無(wú)法生長(zhǎng)、繁殖的突變類型。常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用ts（temperaturesensitive）表示，這類突變?cè)诟邷叵拢ㄈ?2℃）是致死的，但可以在低溫（如25-30℃）下得到這種突變。特點(diǎn)：負(fù)選擇標(biāo)記這類突變型常被用來(lái)分離生長(zhǎng)繁殖必需的突變基因第22頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）營(yíng)養(yǎng)缺陷突變型（auxotroph）一種缺乏合成其生存所必須的營(yíng)養(yǎng)物（包括氨基酸、維生素、堿基等）的突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營(yíng)養(yǎng)或其前體物（precursor）才能生長(zhǎng)。表型判斷的標(biāo)準(zhǔn)在基本培養(yǎng)基上能否生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學(xué)研究中重要的選擇標(biāo)記和育種的重要手段。第23頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)：在選擇培養(yǎng)基（一般為基本培養(yǎng)基）上不生長(zhǎng)。負(fù)選擇標(biāo)記突變株不能通過(guò)選擇平板直接獲得第24頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四影印平板（Replicaplating）法是Lederberg夫婦在1952年建立。第25頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（4）抗性突變型（resistantmutant）

由于基因突變而使原始菌株產(chǎn)生了對(duì)某種化學(xué)藥物或致死物理因子抗性的變異類性。它們可在加有相應(yīng)藥物或用相應(yīng)物理因子處理的培養(yǎng)基平板上選出?？剐酝蛔冃推毡榇嬖冢鐚?duì)各種抗生素的抗藥性菌株等。第26頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（5）抗原突變型（antigenicmutant）

指由于基因突變而引起的抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生的變異類型。具體類型很多，包括細(xì)胞壁缺陷變異、莢膜變異或鞭毛變異等。（6）產(chǎn)量突變型

通過(guò)基因突變而獲得的在有用代謝產(chǎn)物上高于原始菌株的突變株。這類突變?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐上異常重要。第27頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四突變類型突變株的表型成因 檢出方法營(yíng)養(yǎng)缺陷型因突變而喪失合成一補(bǔ)充培養(yǎng)基（auxotroph）種或幾種生長(zhǎng)因子的 能力不能在基本培養(yǎng) 基上生長(zhǎng)突變株抗性突變型因突變而產(chǎn)生了對(duì)某藥物培養(yǎng)基（resistantmutant）種化學(xué)藥物或致死 物理因子的抗性條件致死突變型突變后在某種條件下培養(yǎng)條件改變（conditional

可正常生長(zhǎng)、繁殖并lethalmutant）實(shí)現(xiàn)其表型，而在另 一條件下卻無(wú)法生長(zhǎng) 繁殖的突變型第28頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四突變株的表型 成因檢出方法形態(tài)突變型因突變而產(chǎn)生的個(gè)體 形態(tài)Morphologycal或菌落形態(tài)的非選擇（常用顏色變化）

mutant 性變異 抗原突變型因突變而引起的抗原借助于抗原antigenic結(jié)構(gòu)發(fā)生改變抗體反應(yīng)mutant 產(chǎn)量突變型因突變而獲得的在有測(cè)定產(chǎn)量或highproducing用代謝物產(chǎn)量上高于其它mutant 原始菌株的突變株

其它突變型：毒力、糖發(fā)酵能力、代謝產(chǎn)物等 第29頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

二、基因突變的特點(diǎn)

適用于整個(gè)生物界，以細(xì)菌的抗藥性為例。

1.不對(duì)應(yīng)性：突變的性狀與突變?cè)蛑g無(wú)直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（變量試驗(yàn)、涂布試驗(yàn)、平板影印培養(yǎng)試驗(yàn)）

2.自發(fā)性：突變可以在沒(méi)有人為誘變因素處理下自發(fā)地產(chǎn)生。

3.稀有性：突變率低且穩(wěn)定。

4.獨(dú)立性：各種突變獨(dú)立發(fā)生，不會(huì)互相影響。

5.可誘發(fā)性：誘變劑可提高突變率。

6.穩(wěn)定性：變異性狀穩(wěn)定可遺傳。

7.可逆性：原始的野生基因到變異株的突變稱為正向突變（forwardmutation），相反的過(guò)程則稱為回復(fù)突變或回變（backmutation或reversemutation）。第30頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、基因突變的機(jī)制

基因突變的原因是多種多樣的，它可以是自發(fā)的或誘發(fā)的，各種具體類型概括如下：突變

堿基置換（轉(zhuǎn)換、顛換）點(diǎn)突變移碼突變（缺失、添加）誘變畸變：缺失、添加、易位、倒位

自發(fā)突變第31頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、誘發(fā)突變機(jī)制

置換轉(zhuǎn)換：DNA鏈中的一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘌呤或是一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘧啶所置換。顛換：一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘧啶或是一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘌呤所置換。

誘變劑：凡能提高突變率的任何理化因子，誘變劑的種類很多，作用方式多樣。即使是同一種誘變劑，也常有不同的作用方式。

1、堿基的置換

它只涉及一對(duì)堿基被另一對(duì)堿基所置換。第32頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)某一具體誘變劑來(lái)說(shuō)，可同時(shí)引起轉(zhuǎn)換與顛換，也可只具其中的一種功能。根據(jù)化學(xué)誘變劑是直接還是間接地引起置換，可把置換的機(jī)制分成以下兩類來(lái)討論。（1）直接引起置換的誘變劑一類可直接與核酸的堿基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的誘變劑，例如亞硝酸、羥胺和各種烷化劑（硫酸二乙酯，甲基磺酸乙酯，N-甲基-N’硝基-N-亞硝基胍，N-甲基-N-亞硝基脲，乙烯亞胺，環(huán)氧乙酸，氮芥等）。它們可與一個(gè)或幾個(gè)核苷酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引起DNA復(fù)制時(shí)堿基配對(duì)的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)一步使微生物發(fā)生變異。在這些誘變劑中，除羥胺只引起G：C→A：T外，其余都是可使G：CA：T發(fā)生互變的。能引起顛換的誘變劑很少，只是部分烷化劑才有。

第33頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）間接引起置換的誘變劑

引起這類變異的誘變劑都是一些堿基類似物，如5-溴尿嘧啶（5-BU）、5-氨基尿嘧啶（5-AU）、8-氮鳥(niǎo)嘌呤（8-NG）、2-氨基嘌呤（2-AP）和6-氯嘌呤（6-CP）等。它們的作用是通過(guò)細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻入到DNA分子中后而引起堿基置換，故是間接的?，F(xiàn)以5-BU為例來(lái)加以說(shuō)明。

5-BU是T的代謝類似物。當(dāng)把某一微生物培養(yǎng)在含5-BU的培養(yǎng)液中時(shí)，細(xì)胞中有一部分新合成的DNA的T就被5-BU所取代。5-BU一般以酮式狀態(tài)存在于DNA中，因而仍可正常地與A配對(duì)，這時(shí)并未發(fā)生堿基對(duì)的轉(zhuǎn)換。有時(shí)5-BU會(huì)以烯醇式狀態(tài)出現(xiàn)在DNA中，于是當(dāng)DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，在其相對(duì)位置上出現(xiàn)的就是G，而不是原來(lái)的A，因而引起了堿基對(duì)從原來(lái)的A︰T變至G┇C的轉(zhuǎn)換。第34頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、移碼突變移碼突變（frame-shiftmutation）指誘變劑使DNA分子中的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸的增添（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(cuò)誤的一類突變。由移碼突變所產(chǎn)生的突變株，稱為移碼突變株（frameshiftmutant）。與染色體畸變相比，移碼突變也只能算是DNA分子的微小損傷。

丫啶類染料，如丫啶黃、丫啶橙和α-氨基丫啶等，都是移碼突變的有效誘變劑。第35頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四丫啶類化合物的誘變機(jī)制至今還不很清楚。有人認(rèn)為，由于它們是一種平面型三環(huán)分子，結(jié)構(gòu)與一個(gè)嘌呤–嘧啶對(duì)十分相似，故能嵌入兩個(gè)相鄰DNA堿基對(duì)之間，造成雙螺旋的部分解開(kāi)（兩個(gè)堿基對(duì)原來(lái)相距0.34nm，當(dāng)嵌入一個(gè)丫啶分子時(shí)，就變成0.68nm），從而在DNA復(fù)制過(guò)程中，會(huì)使鏈上增添或缺失一個(gè)堿基，結(jié)果就引起了移碼突變。第36頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、染色體畸變（chromosomalaberration）

某些理化因子，如X射線等的輻射及烷化劑、亞硝酸等，除了能引起點(diǎn)突變外，還會(huì)引起DNA的大損傷（macrolesion）——染色體畸變，包括以下兩個(gè)方面：染色體結(jié)構(gòu)上的缺失、重復(fù)、易位和倒位染色體數(shù)目的變化。第37頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四染色體結(jié)構(gòu)上的變化染色體內(nèi)畸變：只涉及一條染色體上的變化，如發(fā)生染色體的部分缺失或重復(fù)時(shí)，其結(jié)果可造成基因的減少或增加；又如發(fā)生倒位或易位時(shí)，則可造成基因排列順序的改變，但數(shù)目卻不改變。倒位是指斷裂下來(lái)的DNA片段旋轉(zhuǎn)180°后，重新插入到原來(lái)染色體的位置上；易位則指斷裂下來(lái)的一小段染色體再順向或逆向地插入到同一條染色體的其它部位上。染色體間畸變：則指非同源染色體間的易位。第38頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)1、光復(fù)活作用

把經(jīng)紫外線照射后的微生物立即暴露于可見(jiàn)光下時(shí)，可明顯降低其死亡率的現(xiàn)象。

2、暗修復(fù)作用

也稱切除修復(fù)作用，是活細(xì)胞內(nèi)一種用于修復(fù)被紫外線等誘變劑損傷后的DNA的機(jī)制。第39頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）自發(fā)突變機(jī)制自發(fā)突變是指在沒(méi)有人工參與的情況下生物體自然發(fā)生的突變幾種自發(fā)突變的可能機(jī)制背景輻射和環(huán)境因素的影響：由于一些原因不詳?shù)牡蛣┝空T變因素的長(zhǎng)期總和誘變效應(yīng)。如各種短波輻射或高溫誘變效應(yīng)，以及自然界中普遍存在的一些低濃度的誘變物質(zhì)（在微環(huán)境中有時(shí)也可能是高濃度）的作用等。第40頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微生物自身有害代謝產(chǎn)物的誘變效應(yīng)：過(guò)氧化氫對(duì)Neurospora有誘變作用，在許多微生物的陳舊培養(yǎng)物中易出現(xiàn)自發(fā)突變株，可能也是同樣的原因。氨基的互變異構(gòu)效應(yīng)：T和G會(huì)以酮式或烯醇式兩種互變異構(gòu)的狀態(tài)出現(xiàn)，而C和A則會(huì)以氨基式或亞氨基式兩種互變異構(gòu)的狀態(tài)出現(xiàn)。環(huán)出效應(yīng)：在DNA的復(fù)制過(guò)程中，某一單鏈上偶然產(chǎn)生一個(gè)小環(huán)，則會(huì)因其上的基因越過(guò)復(fù)制而發(fā)生遺傳缺失。幾種自發(fā)突變的可能機(jī)制第41頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)微生物的基因重組基因重組（generecombination）：凡把兩個(gè)不同性狀個(gè)體內(nèi)的遺傳基因轉(zhuǎn)移到一起，經(jīng)過(guò)遺傳分子間的重新組合，形成新遺傳型個(gè)體的方式。重組可使生物體在未發(fā)生突變的情況下，也能產(chǎn)生新遺傳型的個(gè)體。重組是分子水平上的一個(gè)概念，而一般所說(shuō)的雜交（hybridization）則是細(xì)胞水平上的一個(gè)概念。雜交中必然包含著重組，而重組則不限于雜交這一形式。真核微生物中的有性雜交、準(zhǔn)性雜交等；原核生物中的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合和原生質(zhì)體融合等都是基因重組在細(xì)胞水平上的反映。第42頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

基因重組的意義基因重組是雜交育種的理論基礎(chǔ)。雜交育種的優(yōu)點(diǎn)：①由于雜交育種選用了已知性狀的供體菌和受體菌作為親本，故在方向性和自覺(jué)性方面，均比誘變育種前進(jìn)了一大步。②利用雜交育種可以消除某一菌株在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期誘變處理后所出現(xiàn)的產(chǎn)量上升緩慢的現(xiàn)象雜交育種的缺點(diǎn)：雜交育種的方法較復(fù)雜，目前還沒(méi)有得到普遍的推廣和使用，尤其在原核生物的領(lǐng)域中，應(yīng)用轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或接合等重組技術(shù)來(lái)培育可應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐上的高產(chǎn)菌株的例子還不多見(jiàn)。到了70年代后期，由于原生質(zhì)體融合技術(shù)獲得巨大的成功后，才使重組育種技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。第43頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、原核微生物的基因重組

轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導(dǎo)接合溶原性轉(zhuǎn)變基因重組的方式第44頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）轉(zhuǎn)化（transformation）轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用：受體菌（recipient或receptor）直接吸收了來(lái)自供體菌（donor）的DNA片段，通過(guò)交換整合到自己的基因組中，從而獲得部分新的遺傳型狀的現(xiàn)象。接受了供體菌DNA的受體菌稱為轉(zhuǎn)化子（transformant）。范圍：原核生物中，轉(zhuǎn)化是一個(gè)較普遍的現(xiàn)象。若干放線菌和藍(lán)細(xì)菌及少數(shù)真核微生物也有轉(zhuǎn)化報(bào)道。轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件兩個(gè)菌種或菌株之間能否發(fā)生轉(zhuǎn)化，與它們?cè)谶M(jìn)化過(guò)程中的親緣關(guān)系有著密切的關(guān)系。但即使在轉(zhuǎn)化率極高的那些種中，其不同菌株間也不一定都可發(fā)生轉(zhuǎn)化。進(jìn)行轉(zhuǎn)化的受體細(xì)胞必須處于感受態(tài)（competence），亦即受體細(xì)胞最易接受外源DNA片段并實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。也可以采用人工的方法使細(xì)菌轉(zhuǎn)變成感受態(tài)。第45頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四枯草芽孢桿菌的自然轉(zhuǎn)化過(guò)程（革蘭氏陽(yáng)性菌的轉(zhuǎn)化模型）第46頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四具體轉(zhuǎn)化過(guò)程如下：

先從供體菌提取DNA片段，接著DNA片段與感受態(tài)受體菌的細(xì)胞表面特定位點(diǎn)結(jié)合，在結(jié)合位點(diǎn)上，DNA片段中的一條單鏈逐步降解為核苷酸和無(wú)機(jī)磷酸而解體，另一條鏈進(jìn)入受體細(xì)胞，這是一個(gè)消耗能量的過(guò)程；進(jìn)入受體細(xì)胞的DNA單鏈與受體菌染色體組上同源區(qū)段配對(duì)，而受體菌染色體組的相應(yīng)單鏈片段被切除，并被進(jìn)入受體細(xì)胞的單鏈DNA所取代，隨后修復(fù)合成，連接成部分雜合雙鏈；然后受體菌染色體進(jìn)行復(fù)制，其中雜合區(qū)段被分離成2個(gè)，一個(gè)類似供體菌，另一個(gè)類似受體菌；當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，此染色體發(fā)生分離，形成一個(gè)轉(zhuǎn)化子；第47頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四影響轉(zhuǎn)化效率的因素：

受體細(xì)胞的感受態(tài)，它決定轉(zhuǎn)化因子能否被吸收進(jìn)入受體細(xì)胞；受體細(xì)胞的限制酶系統(tǒng)和其他核酸酶，它們決定轉(zhuǎn)化因子在整合前是否被分解；受體和供體染色體的同源性，它決定轉(zhuǎn)化因子的整合；第48頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)

通過(guò)完全缺陷或部分缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的DNA小片段攜帶到受體細(xì)胞中，通過(guò)交換和整合，從而使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。獲得新遺傳性狀的受體細(xì)胞，就稱轉(zhuǎn)導(dǎo)子。細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)的二種類型普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)第49頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

通過(guò)完全缺陷噬菌體對(duì)供體菌任何DNA小片段的“誤包”而實(shí)現(xiàn)其遺傳性狀傳遞至受體菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象，稱為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。第50頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本要求：形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒的噬菌體可以是溫和的也可以是烈性的，但必須具有能偶爾識(shí)別宿主DNA的包裝機(jī)制并在宿主基因組完全降解以前進(jìn)行包裝。第51頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的三種后果：特點(diǎn)：在選擇培養(yǎng)基平板上形成微小菌落轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進(jìn)行重組和復(fù)制，但其攜帶的基因可經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)。流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（abortivetransduction）進(jìn)入受體的外源DNA通過(guò)與細(xì)胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子。外源DNA被降解，轉(zhuǎn)導(dǎo)失敗。第52頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）

指通過(guò)部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因攜帶到受體菌中，并獲得表達(dá)的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象。特點(diǎn)：

只能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌的個(gè)別特定基因；該特定基因由部分缺陷的噬菌體攜帶；缺陷噬菌體是由于其在形成過(guò)程中所發(fā)生的低頻率“誤切”，或由于雙重溶原菌的裂解而形成，而后一情況下可以形成50%缺陷噬菌體；第53頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四溫和噬菌體感染整合到細(xì)菌染色體的特定位點(diǎn)上宿主細(xì)胞發(fā)生溶源化溶源菌因誘導(dǎo)而發(fā)生裂解時(shí)，在前噬菌體二側(cè)的少數(shù)宿主基因因偶爾發(fā)生的不正常切割而連在噬菌體DNA上。部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中把供體菌的少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中第54頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：a）被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價(jià)地與噬菌體DNA連接，與噬菌體DNA一起進(jìn)行復(fù)制、包裝以及被導(dǎo)入受體細(xì)胞中。而普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)包裝的可能全部是宿主菌的基因。b）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒攜帶特定的染色體片段并將固定的個(gè)別基因?qū)胧荏w，故稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。而普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)攜帶的宿主基因具有隨機(jī)性。第55頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）接合(conjugation)

供體菌通過(guò)其性菌毛與受體菌相接觸，前者傳遞不同長(zhǎng)度的單鏈DNA給后者，并在后者細(xì)胞中進(jìn)行雙鏈化或進(jìn)一步與核染色體發(fā)生交換、整合，從而使后者獲得供體菌的遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為接合。通過(guò)接合而獲得新性狀的受體細(xì)胞，就是接合子。在細(xì)菌和放線菌中都存在著接合現(xiàn)象。第56頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四接合作用是由一種被稱為F因子的質(zhì)粒介導(dǎo)F因子的分子量通常為5×107，上面有編碼細(xì)菌產(chǎn)生性菌毛（sexpili）及控制接合過(guò)程進(jìn)行的20多個(gè)基因。在細(xì)菌中，接合現(xiàn)象研究得最清楚的是大腸桿菌的接合含有F因子的細(xì)胞：“雄性”菌株（F+

、Hfr、F′

），其細(xì)胞表面有性菌毛不含F(xiàn)因子的細(xì)胞：“雌性”菌株（F-），細(xì)胞表面沒(méi)有性菌毛第57頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四根據(jù)細(xì)胞中是否存在F因子以及其存在方式的不同，可分為四種細(xì)胞形式：第58頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）F+×F-雜交F+菌株的F因子向F-細(xì)胞轉(zhuǎn)移，但含F(xiàn)因子的宿主細(xì)胞的染色體DNA一般不被轉(zhuǎn)移。雜交的結(jié)果：給體細(xì)胞和受體細(xì)胞均成為F+細(xì)胞理化因子的處理可將F因子消除而使F+菌株變成F-菌株第59頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）Hfr×F-雜交Hfr菌株的F因子插入到染色體DNA上，因此只要發(fā)生接合轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移過(guò)程，就可以把部分甚至全部細(xì)菌染色體傳遞給F-細(xì)胞并發(fā)生重組，由此而得名為高頻重組菌株。Hfr菌株仍然保持著F+細(xì)胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一樣與F-細(xì)胞進(jìn)行接合。所不同的是，當(dāng)OriT序列被缺刻螺旋酶識(shí)別而產(chǎn)生缺口后，F(xiàn)因子的先導(dǎo)區(qū)(leadingregion)結(jié)合著染色體DNA向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移，F(xiàn)因子除先導(dǎo)區(qū)以外，其余絕大部分是處于轉(zhuǎn)移染色體的末端，由于轉(zhuǎn)移過(guò)程常被中斷，因此F因子不易轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，故Hfr×F-雜交后的受體細(xì)胞(或接合子)大多數(shù)仍然是F-。第60頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四染色體上越靠近F因子的先導(dǎo)區(qū)的基因，進(jìn)入的機(jī)會(huì)就越多，在F-中出現(xiàn)重組子的的時(shí)間就越早，頻率也高。F因子不易轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，故Hfr×F-雜交后的受體細(xì)胞（或稱接合子）大多數(shù)仍然是F-。第61頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）F′×F-雜交Hfr菌株內(nèi)的F因子因不正常切割而脫離染色體時(shí)，形成游離的但攜帶一小段染色體基因的F因子，特稱為F′因子。細(xì)胞基因的這種轉(zhuǎn)移過(guò)程又常稱為性導(dǎo)、F因子轉(zhuǎn)導(dǎo)，或F因子媒介的轉(zhuǎn)導(dǎo)。F′×F-與F+×F-的不同：給體的部分染色體基因隨F′一起轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞a）與染色體發(fā)生重組；b）繼續(xù)存在于F′因子上，形成一種部分二倍體；第62頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（四）溶原性轉(zhuǎn)變（lysogenicconversion）：一個(gè)與轉(zhuǎn)導(dǎo)相似又不同的現(xiàn)象當(dāng)溫和噬菌體感染其宿主而使其發(fā)生溶原化時(shí)，因噬菌體的基因整合到宿主的核基因組上，而使后者獲得了除免疫性以外的新性狀的現(xiàn)象。第63頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四溶源轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導(dǎo)的不同？a）不攜帶任何供體菌的基因；b）這種噬菌體是完整的，而不是缺陷的；c）獲得新性狀的是溶原化的宿主細(xì)胞，而不是轉(zhuǎn)導(dǎo)子；d）獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時(shí)消失；第64頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二.真核微生物的基因重組在真核微生物中，基因重組主要有有性雜交、準(zhǔn)性雜交、原生質(zhì)體融合和轉(zhuǎn)化等形式。

（一）有性雜交

有性雜交，一般指性細(xì)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)。凡是能產(chǎn)生有性孢子的酵母菌和霉菌，都能進(jìn)行有性雜交。

第65頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四生產(chǎn)實(shí)踐上利用有性雜交培育優(yōu)良品種的例子很多，例如，把用于酒精發(fā)酵的酵母和用于面包發(fā)酵的酵母兩者雜交，就得到了既能生產(chǎn)酒精，有對(duì)麥芽糖和葡萄糖有很強(qiáng)發(fā)酵能力的新菌株。（一）有性雜交第66頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）準(zhǔn)性生殖準(zhǔn)性生殖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(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。

準(zhǔn)性生殖常見(jiàn)于某些真菌，尤其是半知菌中。其主要過(guò)程為：

（1）菌絲聯(lián)結(jié)（2）形成異核體（3）核融合或核配（4）體細(xì)胞交換和單倍體化第67頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)微生物的菌種選育

在應(yīng)用微生物加工制造和發(fā)酵生產(chǎn)各種食品及其代謝產(chǎn)物時(shí)，圍繞菌種的工作，需解決四個(gè)方面的問(wèn)題：1。挑選符合生產(chǎn)要求的菌種——選種；2。改良已有菌種的生產(chǎn)性能——育種；3。避免菌種的死亡和生產(chǎn)性能的下降——菌種保藏；4。菌種生產(chǎn)性能的恢復(fù)——菌種復(fù)壯。第68頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一.從自然界中分離篩選菌種的方法步驟步驟主要有采樣——增殖培養(yǎng)——純種分離——性能測(cè)定四步。（一）采樣要根據(jù)選菌的目的、微生物的分布狀況及菌種的特征與外界環(huán)境的關(guān)系來(lái)選擇采樣的地點(diǎn)。采樣方法：選好地點(diǎn)后—用小鏟子除去表層土—取離地面5-15厘米的土壤幾十克—盛入預(yù)先消毒過(guò)的牛皮紙袋中，扎好—記錄采樣的地點(diǎn)、時(shí)間及環(huán)境情況等。第69頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）增殖培養(yǎng)又叫富集培養(yǎng)法——目的是增加所需的微生物數(shù)量。方法：增加待分離微生物特定的養(yǎng)分和控制一定的培養(yǎng)條件—使所需菌快速增長(zhǎng)。（P149表6-2）第70頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）純種分離

稀釋平皿分離法常用的純種分離法有平皿劃線分離法組織分離法1。稀釋分離法：將樣品進(jìn)行適當(dāng)稀釋，然后將稀釋液涂布接種于培養(yǎng)基平板上，進(jìn)行培養(yǎng)，長(zhǎng)出獨(dú)立的單個(gè)菌落，進(jìn)行挑選分離。第71頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）純種分離2。平板劃線分離法：1）涂菌：將接種環(huán)上的菌均勻的涂布在平板的邊緣，使菌細(xì)胞個(gè)體彼此分開(kāi)。2）劃線分離分步劃線法：適合于初級(jí)實(shí)驗(yàn)室工作人員一次劃線法：從涂菌部位起，一次性連續(xù)劃蛇形線。線劃得越密越好，但來(lái)回線不能重疊。確保培養(yǎng)出單個(gè)菌落3。組織分離法：主要是食用菌菌種的分離，以食用菌的子實(shí)體等作材料進(jìn)行分離的方法。第72頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（四）純培養(yǎng)是將分離到的目的菌種接種到試管斜面上，培養(yǎng)擴(kuò)大的培養(yǎng)方法。（需先經(jīng)形態(tài)鑒定）（五）生產(chǎn)性能測(cè)定分離到的菌種是否具有生產(chǎn)上的使用價(jià)值，必須要進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)性能的測(cè)定，而后才能決定取舍。一般均須經(jīng)過(guò)多次重復(fù)篩選，并進(jìn)行發(fā)酵條件的優(yōu)化才能滿足生產(chǎn)上的需要。第73頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、微生物的誘變育種誘變育種：利用物理或化學(xué)誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群，促進(jìn)其突變率顯著提高，然后采用簡(jiǎn)便、快速和高效的篩選方法，從中挑選少數(shù)符合育種目的的突變株，以供生產(chǎn)實(shí)踐或科學(xué)研究之用。

誘變育種具有極其重要的實(shí)踐意義。當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)和其他微生物生產(chǎn)部門所使用的高產(chǎn)菌株，幾乎毫無(wú)例外地都是通過(guò)誘變育種而明顯提高其生產(chǎn)性能的。第74頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、誘變育種的一般步驟和方法誘變絕大多數(shù)個(gè)體死亡少數(shù)存活多數(shù)未變少數(shù)突變多數(shù)負(fù)變少數(shù)正變多數(shù)幅度小少數(shù)幅度大多數(shù)不宜投產(chǎn)少數(shù)適宜投產(chǎn)

存活率

突變率

正變率“高產(chǎn)率”“投產(chǎn)率”

出發(fā)菌株單細(xì)胞懸液可計(jì)算：第75頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四誘變育種工作中應(yīng)考慮的幾個(gè)原則 1）挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株（originalstrain）選用出發(fā)菌株的一般原則：①最好是經(jīng)過(guò)生產(chǎn)中選育過(guò)的自發(fā)變異菌株；②采用具有優(yōu)良性狀的菌株，如生長(zhǎng)速度快、營(yíng)養(yǎng)要求低以及產(chǎn)孢子早而多的菌株③選擇已發(fā)生其他變異的菌株作為出發(fā)菌株；④細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)稱為增變菌株的變異菌株，更適宜作出發(fā)菌株；⑤在選擇產(chǎn)核苷酸或氨基酸的出發(fā)菌株時(shí)，最好考慮至少能累積少量所需產(chǎn)物或其前體的菌株，而在選擇產(chǎn)抗生素的出發(fā)菌株時(shí)，最好選擇已通過(guò)幾次誘變并發(fā)現(xiàn)每次的效價(jià)都有一定程度提高的菌株作為出發(fā)菌株。第76頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2）處理單孢子（或單細(xì)胞）懸液對(duì)單細(xì)胞微生物必須處理單細(xì)胞、均勻懸液的原因分散狀態(tài)的細(xì)胞可以均勻接觸誘變劑，避免長(zhǎng)出不純菌落。處理霉菌或放線菌孢子的原因：

絲狀微生物的細(xì)胞內(nèi)同時(shí)含有幾個(gè)核，故某一突變無(wú)法反映在當(dāng)代的表型上。只有當(dāng)經(jīng)過(guò)DNA的復(fù)制發(fā)生細(xì)胞分裂后，這一變異才會(huì)在表型上表達(dá)出來(lái)，于是出現(xiàn)了不純菌落，這就叫表型延遲（phenotypiclag）（或由于誘變劑一般只作用于DNA雙鏈中的某一條單鏈，也會(huì)出現(xiàn)表型延遲）。這也是誘變育種工作中初分離的菌株經(jīng)傳代后很快出現(xiàn)生產(chǎn)性狀“衰退”的主要原因。細(xì)胞的生理狀態(tài)對(duì)誘變的效果會(huì)發(fā)生很大的影響。獲得均勻分散的細(xì)胞懸液的方法：用無(wú)菌的玻璃珠打碎成團(tuán)的細(xì)胞，然后再用脫脂棉過(guò)濾。誘變后出現(xiàn)的不純菌落，則可用適當(dāng)?shù)姆蛛x純化方法加以純化。誘變育種工作中應(yīng)考慮的幾個(gè)原則 第77頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四誘變育種工作中應(yīng)考慮的幾個(gè)原則 3）選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑：

物理誘變劑：紫外線、激光；X射線、γ射線和快中子等。

化學(xué)誘變劑：主要有烷化劑、堿基類似物和丫啶類化合物。

擬輻射物質(zhì)：有些烷化劑例如氮芥、硫芥和環(huán)氧乙烷等除了能誘發(fā)各種點(diǎn)突變外，還能誘發(fā)一般只有輻射才能誘發(fā)的染色體畸變，所以它們也被稱為擬輻射物質(zhì)。

由于一切生物的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)都是核酸尤其是DNA，所以任何能改變核酸結(jié)構(gòu)的因素都可引起核酸生物學(xué)功能的改變。同樣，凡能引起核酸的其他功能改變的因素，一般也能引起突變。第78頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四選擇誘變劑的種類：在選用理化因子作誘變劑時(shí)，在同樣效果下，應(yīng)選用最方便的因素；而在同樣方便的情況下，則應(yīng)選擇最高效的因素。在物理誘變劑中，尤以紫外線為最方便，而在化學(xué)誘變劑中，一般可選用誘變效果最為顯著的“超誘變劑”，如NTG(N-甲基-N’-硝基-N-亞硝基胍)。采用簡(jiǎn)便有效的誘變方法：紫外線的照射最為方便?；瘜W(xué)誘變劑的種類、濃度和處理方法尤其是中止反應(yīng)的方法很多，實(shí)際工作時(shí)可參看有關(guān)書籍。一種較有效的簡(jiǎn)易處理方法的大致操作步驟是：先在平板上涂上出發(fā)菌株細(xì)胞，然后在平板上均勻地放上幾顆很小的誘變劑顆粒（也可放吸有誘變劑溶液的濾紙片），經(jīng)培養(yǎng)后，在制菌圈的邊緣挑取若干突變菌落，分別制成懸浮液，然后將其涂在一般平板表面使長(zhǎng)出許多單菌落，最后可用影印培養(yǎng)法或逐個(gè)檢出法選出突變種。第79頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4）充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)（synergism）誘變育種工作中應(yīng)考慮的幾個(gè)原則 誘變劑的復(fù)合處理常常呈現(xiàn)一定的協(xié)同效應(yīng)，這對(duì)育種工作是很有參考價(jià)值的。復(fù)合處理有幾類：①兩種或多種誘變劑的先后使用；②同一種誘變劑的重復(fù)使用；③兩種或多種誘變劑的同時(shí)使用。第80頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四誘變育種工作中應(yīng)考慮的幾個(gè)原則 5）選用最適劑量誘變劑劑量一般指強(qiáng)度與作用時(shí)間的乘積。各種誘變劑有不同的劑量表示方式，如化學(xué)誘變劑以一定溫度下誘變劑的濃度和處理時(shí)間來(lái)表示。在育種實(shí)踐中，常以殺菌率來(lái)作誘變劑的相對(duì)劑量。誘變劑的合適劑量：凡在提高誘變率的基礎(chǔ)上，能擴(kuò)大變異幅度，促使變異移向正變范圍的劑量，就是合適的劑量。要確定一個(gè)合適的劑量，常常要經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)。就一般微生物而言，在一定的劑量范圍內(nèi)，突變率往往隨劑量的增高而提高，但正變較多出現(xiàn)在偏低的劑量中，而負(fù)變則較多出現(xiàn)在偏高的劑量中；還發(fā)現(xiàn)經(jīng)多次誘變而提高產(chǎn)量的菌株中，更容易出現(xiàn)負(fù)變。因此，在誘變育種工作中，目前大家比較傾向于采用較低的劑量。第81頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6）篩選方法誘變育種工作中應(yīng)考慮的幾個(gè)原則 一般通過(guò)初篩與復(fù)篩對(duì)突變株進(jìn)行生產(chǎn)性能的測(cè)定。初篩既可在培養(yǎng)皿平板上進(jìn)行，也可在搖瓶中進(jìn)行，兩者各有利弊。復(fù)篩是對(duì)突變株的生產(chǎn)性能作比較精確的定量測(cè)定。一般是將微生物搖瓶培養(yǎng)，然后再對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行分析測(cè)定。不僅需要設(shè)計(jì)效率更高的篩選方法，還應(yīng)努力推廣篩選操作的自動(dòng)化。

第82頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選及其應(yīng)用

1、與篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株有關(guān)的三類培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基（MM）：僅能滿足某微生物的野生型菌株生長(zhǎng)需要的最低成分組合培養(yǎng)基，稱基本培養(yǎng)基。可用符號(hào)“[－]”來(lái)表示。完全培養(yǎng)基（CM）：凡可滿足一切營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株?duì)I養(yǎng)需要的組合培養(yǎng)基，可稱為完全培養(yǎng)基?？捎梅?hào)“[＋]”。補(bǔ)充培養(yǎng)基（SM）：凡只能滿足相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型生長(zhǎng)需要的組合培養(yǎng)基，稱為補(bǔ)充培養(yǎng)基。補(bǔ)充培養(yǎng)基的符號(hào)可根據(jù)加入的是A或B等代謝物而分別用[A]或[B]等來(lái)表示。

第83頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法（二）營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選及其應(yīng)用誘變劑處理淘汰野生型：a.抗生素法

①青霉素主要適用于細(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。②制霉菌素法則適用于真菌。制霉菌素屬于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，可與真菌細(xì)胞膜上的甾醇作用，從而引起細(xì)胞膜的損傷。b.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，野生型的孢子能發(fā)芽成菌絲，而營(yíng)養(yǎng)缺陷型的孢子則不能。第84頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四檢出缺陷型（夾層培養(yǎng)法、限量補(bǔ)充培養(yǎng)法、逐個(gè)檢出法、影印接種法）鑒定缺陷型（生長(zhǎng)譜法）步驟如下：1、含營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的基本培養(yǎng)基平板的制備。2、營(yíng)養(yǎng)缺陷型營(yíng)養(yǎng)類別的鑒定。3、缺陷型菌株單一營(yíng)養(yǎng)因素的鑒定。（二）營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選及其應(yīng)用2、營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法第85頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選及其應(yīng)用3、營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的應(yīng)用1）利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株定量分析各種生長(zhǎng)因素的方法稱為微生物分析法。2）利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株測(cè)定微生物的代謝途徑。3）利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株作為研究轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)化、接合等遺傳規(guī)律的標(biāo)記菌種，在微生物雜交育種中常作親本的標(biāo)記。第86頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、微生物的雜交育種四、原生質(zhì)體融合育種五、基因工程育種自學(xué)！learnbyyourself!第87頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五節(jié)微生物菌種的保藏和復(fù)壯性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要求，否則生產(chǎn)或科研都無(wú)法正常進(jìn)行。影響微生物菌種穩(wěn)定性的因素：a）變異；b）污染；c）死亡；第88頁(yè)，共97頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、菌種的保藏基本