《食品微生物技術》課件-項目九 微生物資源開發(fā)和利用技術

食品微生物技術——食品學院適合專業(yè)（群）：食品加工技術專業(yè)群壹微生物在自然界的分布項目九微生物資源開發(fā)和利用技術知識領域任務一

微生物資源開發(fā)、利用貳微生物與生態(tài)環(huán)境之間的相互關系任務二菌種選育叁極端微生物的類型、特點及利用伍菌種選育技術肆菌種資源開發(fā)行動領域任務三土壤中分離可產檸檬酸的黑曲霉知識領域9.1

微生物在自然界的分布任務一

微生物資源開發(fā)、利用生態(tài)學：研究生命系統(tǒng)與其環(huán)境系統(tǒng)間的相互作用規(guī)律的科學。研究內容：微生物群體——微生物區(qū)系（microflora）或正常菌群（normalflora）對其周圍生物和非生物環(huán)境條件的相互作用關系。研究范圍：生物圈（biosphere）、生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）、群落（community）、種群（population）。（1）生物圈：地球表面有生命的地帶被稱為“生物圈”。它包括地球上一切生命有機體（植物、動物和微生物）及其賴以生存和發(fā)展的環(huán)境（空氣、水、巖石、土壤等）。（2）生態(tài)系統(tǒng)：生物群落與環(huán)境之間以及生物群落內部通過能量流動和物質循環(huán)形成的一個統(tǒng)一整體。（3）群落：同一環(huán)境中兩個以上種群由于生活繁殖上的連鎖而構成相互依賴、相互制約的生物集團。（4）種群：生活在同一環(huán)境中的同種個體組成的能繁殖的集團。與同種別地的種群有隔離、有界限。研究意義：理論：地球進化和生物進化原因實踐：開發(fā)菌種資源、防治有害微生物、新的微生物農藥、菌肥、醫(yī)藥、混菌發(fā)酵、生態(tài)農業(yè)，促進探礦、冶金、環(huán)保、提高土壤肥力以及開發(fā)生物能等一、微生物在自然界中的分布（一）土壤中的微生物

（二）水中的微生物

（三）空氣中的微生物

（四）工農業(yè)產品上的微生物（一）土壤中的微生物

土壤中微生物的數量：按種類遞減細菌—放線菌—霉菌—酵母菌—藻類—原生動物~108~107 ~106~105~10~103個/g土壤微生物的代謝活動，可改變土壤的理化性質，進行物質轉化，因此，土壤微生物是構成土壤肥力的重要因素。土壤中微生物的含量與土壤有機質含量有直接關系。表層耕作土中含量最高，耕作層厚度20~30cm，地表土受陽光直接照射，其中微生物含量較低。采取土樣時一般要刮開表土2~3cm后采樣。我國各主要土壤的含菌量（萬/g干土）土壤類型細菌放線菌真菌黑龍江暗棕壤黑龍江黑土黑龍江黑鈣土黑龍江草甸土遼寧棕壤寧夏棕鈣土吉林白漿土江蘇黃棕壤浙江紅壤廣東磚紅壤西沙磷質石灰土江蘇濱海鹽土2,2372,1111,0747,8641,2841401,5981,4061,1035072,2294666121,20431929391155271123391,10541131922336436411150.4土壤微生物的作用（1）參與土壤中幾乎所有的生物化學變化，異養(yǎng)微生物分解有機質，自養(yǎng)微生物轉化礦質養(yǎng)分存在狀態(tài)。（2）微生物是合成土壤腐殖質的主要成員，因此成為土壤肥力和土壤結構的決定者之一。（3）光合微生物能增加某些環(huán)境中有機碳素的含量，尤其在無植被的環(huán)境中，藻類是土壤形成或恢復的先行者。（二）水中的微生物水淡水海水地下水：無色桿菌、黃桿菌、革蘭氏陽性桿菌、微球菌、諾卡氏菌地表水溪水：營養(yǎng)少、主要是革蘭氏陰性無芽孢桿菌、生絲微菌河水：出現假單孢菌、芽孢、腸桿菌、弧菌、螺菌、硫細菌、微球菌、八疊球菌、諾卡氏菌、鏈球菌、螺旋體等污水生活污水：熒光、綠膿、變形、枯草、陰溝、大腸、糞鏈球菌、病毒和噬菌體生產污水：與所含污物有關（1）淡水水體中微生物分布狀況地面水中微生物的種類和數量較多，一般與其所處的環(huán)境條件有關。清潔的湖泊、池塘和水庫中微生物較少，有機質豐富的湖泊中，微生物也較多。停滯的塘水、污染的江河水以及下水道的溝水中，微生物較多地下水因經過深厚的土層過濾，幾乎大部分微生物被阻留在土壤中1.不同水體中的微生物種類清水型水生微生物潔凈湖泊和水庫以化能自養(yǎng)型和光能自養(yǎng)型微生物為主，如硫細菌、鐵細菌、衣細菌、藍細菌和光合細菌。根據微生物對水生環(huán)境中的營養(yǎng)要求，將其分為三類：貧營養(yǎng)細菌（1~15mgC/L）、兼性貧營養(yǎng)細菌（指一些在富營養(yǎng)培養(yǎng)基中經反復培養(yǎng)后也能適應并生長的貧營養(yǎng)細菌）、富營養(yǎng)細菌（10gC/L）貧營養(yǎng)指數（O.I）：某水樣中貧營養(yǎng)細菌占總菌數的百分比流經城市的河水、港口附近的海水、滯留的池水、陰溝水流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工業(yè)廢水等，有機物含量大增。每毫升污水的微生物含量達到107~108個。微生物類群：革蘭氏陰性無芽孢桿菌，如Proteus、E.coli、Enterobacteraerogenes和Alcaligenes等，各種Bacillus、Vibrio和Spirillum等的一些種纖毛蟲類、鞭毛蟲類和根足蟲類等原生動物；還有一些隨人畜排泄物和病體污物進入水體的動植物致病菌繁殖及后果：通常因水體環(huán)境中的營養(yǎng)等條件不能滿足其生長繁殖的要求，加上周圍其它微生物的競爭和拮抗關系，一般難以長期生存，但由于水體的流動，也會造成病原菌的傳播甚至疾病的流行。腐敗型水生微生物（2）海水微生物的分布和種類海水中的微生物除來源于河水、雨水及污水等環(huán)境中臨時種類外，絕大多數是嗜鹽菌，并耐高滲透壓。水體中微生物的數量主要與有機質含量有關。微生物在海水中的垂直分布一般規(guī)律為：表層主要是好氧性異養(yǎng)菌，低層水體中，主要是厭氧腐生及硫酸還原菌，兩層之間紫硫菌較多。在0~10米深的海水中，菌數較少，藻類和原生動物占較大比例，10~50米的海水中，菌數逐漸增加，50米以下，菌數逐漸減少，200米以下，菌數更少，在海底沉積物上，存在大量的微生物。2.水體的自凈作用水源的飲用價值：良好的飲用水細菌含量應在100個/ml以下，當超過500個/ml時，即不適合作為飲用水。更重要的是水中的微生物種類，一般用大腸菌群數作為是否含有病原菌的指標。3.飲用水的微生物標準在自然水體尤其是快速流動的水中，存在著對有機或無機污染物的自凈作用。其原因是多方面的，有稀釋、沉降、吸附等物理作用，更重要的是各種生物學和生物化學作用，如好氧菌對有機物的分解作用、原生動物對細菌等的吞噬作用，噬菌體對宿主的裂解作用，以及微生物產生的凝膠物質對污染物的吸附、沉降作用等使水中有機物含量降低，這種作用稱為水的自凈作用。是流水不腐的原因。（三）空氣中的微生物空氣中的環(huán)境條件：無營養(yǎng)和水分、紫外線直射。存在狀態(tài)：漂浮，短暫停留，以吸附于塵埃微粒上的形式存在?？諝庵械膲m埃顆粒數與微生物數量有直接關系。分布：越接近地面的空氣含菌量越高，目前人類檢測到微生物存在的最高處為85km的高空。種類：球菌、芽孢桿菌、產色素細菌、真菌孢子空氣中微生物數量的測定：培養(yǎng)皿沉降法、液體阻留法?？諝庵形⑸锏臍缗c去除：紫外線照射、甲醛熏蒸、藥物噴霧、過濾除菌等，常用的過濾介質有棉花、紗布、石棉濾板、活性炭或超細玻璃纖維過濾紙等。1.工業(yè)產品的霉腐微生物引起的劣化種類：霉變（mildew，mouldness）：由霉菌引起的劣化腐朽（decay）泛指在好氧條件下微生物酶解有機質使其劣化的現象，常見的如由擔子菌引起的木材或木制品的腐朽現象腐爛（或腐敗，Putrefection，rot）主要指由細菌或酵母菌引起的使物體變軟、發(fā)臭性的劣化腐蝕（corrosion）主要指由硫酸鹽還原細菌、鐵細菌或硫細菌引起的金屬材料的侵蝕、破壞性劣化變質（deterioration）指由各種生物或非生物因素引起的工農業(yè)產品質量下降的現象（四）工農業(yè)產品上的微生物霉腐微生物的作用機理：通過微生物酶系分解工農業(yè)產品中的相應組分產生危害。在礦物油中生長，不僅因大量菌體阻塞機件，代謝產物會腐蝕金屬器件硫細菌、鐵細菌和硫酸鹽還原菌會對金屬制品、管道和船體外殼等產生腐蝕菌體和代謝物屬于電解質，對電訊、電機器材等會危及其電學性能有些霉菌分泌的有機酸能腐蝕玻璃以致嚴重降低光學儀器的性能霉腐微生物的控制控制其溫度、濕度、氧氣和養(yǎng)料采用有效的化學抑菌劑、殺菌劑或物理殺菌劑在工業(yè)產品加工、包裝過程中，盡量保持環(huán)境衛(wèi)生并嚴防雜菌污染2.食品上的微生物污染食品的微生物種類：Paecilomyces青霉、Trichoderma木霉、Escherichiacoli大腸桿菌、Staphylococcusaureus葡萄球菌、Bacillussubtilis枯草桿菌、Salmonella沙門氏菌、Proteusvulgaris變形桿菌、Pseudomonasaeroginosa綠膿假單孢菌、Lactobacillus乳酸桿菌、Streptococcuslactis乳鏈球菌、Sacchromycescerevisiae釀酒酵母等。微生物污染的危害：除引起食品變質外，還可能含有各種致病菌和毒素等有害代謝產物，會引起人類的各種嚴重疾病防止霉腐的方法：（1）在加工、制造、包裝過程中必須特別注意清潔衛(wèi)生（2）控制保藏條件——采用低溫、干燥、密封等措施（3）添加少量無毒的化學防腐劑——如苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸、維生素K、丙酸、二甲基延胡索酸等3.農產品上的微生物主要菌種：以青霉屬、曲霉屬、鐮孢霉屬（Fusarium）等的一些種為主。真菌毒素：目前已知的五萬多種真菌中，至少有兩百多個種能產生一百多種真菌毒素，其中有14種致癌，兩種是劇毒致癌劑，其一為黃曲霉毒素（aflatoxin），另一種是由某些鐮孢菌產生的單端孢烯族毒素T2。凡是被霉菌嚴重污染的糧食一般都含有多種真菌毒素，因此，“防癌必先防霉”。主要真菌毒素：黃曲霉毒素、赭曲霉素、雜色曲霉素、島青霉素、黃天精、環(huán)氯素、展青霉素、桔青霉素、皺褶青霉素、黃綠青霉素、青霉酸、圓弧青霉素、偶氮酸、單端孢烯族毒素、二氫雪腐鐮刀菌烯酮和T2毒素等。9.3極端微生物的類型、特點及利用嗜熱菌耐熱菌：最高45~55℃,最低＜30℃兼性嗜熱菌:最高50～65℃，最低＜30℃專性嗜熱菌:最適65～70℃，最低42℃極端嗜熱菌:最高＞70℃，最適＞65℃，最低＞40℃超嗜熱菌:最高113℃，最適80～110℃,最低～55℃1.嗜熱微生物2.嗜冷微生物（psychcophiles）又稱嗜冷菌，指一類最適生長溫度低于15℃、最高生長溫度低于20℃和最低生長溫度在0℃以下的細菌、真菌和藻類等微生物。耐冷微生物（psychrotolerant）:能在0℃下生長，但其最適生長溫度為20～40℃的微生物。3.嗜酸微生物（acidophiles）只能生活在低pH（﹤4）條件下，在中性pH下即死亡的微生物。耐酸微生物（acidtolerant）:生長在低pH下，但在中性pH下也能生活的微生物。4.嗜堿微生物（alkalinophile）能專性生活在pH10～11的堿性條件下而不能生活在中性條件下的微生物。5.嗜鹽微生物（halophile）必須在高鹽濃度下才能生長的微生物。低度嗜鹽菌：0.2～0.5mol/LNaCl中度嗜鹽菌：0.5～2.5mol/LNaCl極端嗜鹽菌：2.5～5.2mol/LNaCl耐鹽微生物（halotolerant）：既能在高鹽度環(huán)境下生活，又能在低鹽度下正常生活的微生物6.嗜壓微生物（barophiles）必須生長在高靜水壓環(huán)境中的微生物，都是原核微生物，也稱嗜壓菌。因采樣、分離、研究等均需要在特制的高壓容器中進行，研究進展緩慢。7.抗輻射微生物對輻射有抗性或耐受性。微生物的抗輻射能量明顯高于高等動、植物。9.4菌種資源的開發(fā)菌種篩選的一般原則和基本步驟：采集菌樣：了解目標菌分布情況、首選樣品是土壤富集培養(yǎng)：利用選擇性培養(yǎng)基的原理，向所采土樣中加入某些特殊營養(yǎng)物，并創(chuàng)造一些有利于待分離對象生長的條件，使樣品中少量的能分解利用該營養(yǎng)物的微生物大量繁殖，以提高其在群體中的比例，使之便于分離。純種分離性能測定采取土壤樣品要考慮的幾個問題土質肥，微生物含量高，特別肥沃的土壤中細菌多，放線菌少；在植物殘體枯枝落葉下的土壤中較多含有拮抗性真菌。離地面5~20cm處的土壤通氣良好、不受陽光直射，含菌量最高。采土季節(jié)以春秋兩季最好。采土方法：選擇適當地點、鏟除表土、取土樣數十克，盛入事先準備的無菌防水紙袋中，其上記錄采土時間、地點、植被情況等。多點采土、混合分離，可以代表每一地塊上的微生物分布平均情況土樣的富集培養(yǎng)含有目的菌較多的土樣不需要富集培養(yǎng)如果原有樣品中目的菌含量低，可以人為地添加相應的基質，培養(yǎng)使之以較其它微生物更快的速度生長繁殖，從而提高它們在樣品中的比例，便于分離。富集培養(yǎng)的一般方法：采用有利于目的菌種而不利于無關微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)條件，以達到使目的菌種在群體中比例上升的目的。一些有特定物質產生能力的菌種，不容易富集，只有通過大量艱苦的工作篩選取得。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：生物體的遺傳物質結構和數量的改變，在群體中以極低的幾率（10-5~10-6）出現，性狀變化幅度大；新性狀穩(wěn)定、可遺傳。遺傳型：一個生物體所含有的基因的總和。表型：一個生物體所具有的一切外表特征和內在特性的總和。飾變：指生物體由于非遺傳因素引起的表型改變，變化發(fā)生在轉錄、轉譯水平，特點是幾乎整個群體中的每一個個體都發(fā)生同樣的變化，性狀變化的幅度小，不遺傳，引起飾變的因素消失后，表型即可恢復。9.5菌種選育表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關特點：暫時性、不可遺傳性、表現為個體的行為橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。遺傳型變異（基因變異、基因突變）：遺傳物質改變，導致表型改變特點：遺傳性、群體中極少數個體的行為

（自發(fā)突變頻率通常為10-6-10-9）研究微生物遺傳的意義微生物的獨特生物學特性：（1） 個體的體制極其簡單；（2） 營養(yǎng)體一般都是單倍體；（3） 易于在成分簡單的組合培養(yǎng)基上大量生長繁殖；（4） 繁殖速度快；（5） 易于積累不同的中間代謝產物或終產物；（6） 菌落形態(tài)特征的可見性和多樣性；（7） 環(huán)境條件對微生物群體中各個個體作用的直接性和均一性；（8） 易于形成營養(yǎng)缺陷型；（9） 各種微生物一般都有相應的病毒；（10）存在多種處于進化過程中的原始有性生殖方式微生物是研究現代遺傳學和其它許多主要的生物學基本理論問題中最熱衷的研究對象。對微生物遺傳規(guī)律的深入研究，不僅促進了現代分子生物學和生物工程學的發(fā)展，而且為育種工作提供了豐富的理論基礎，促使育種工作從不自覺到自覺、從低效到高效、從隨機到定向、從近緣雜交到遠緣雜交的方向發(fā)展。研究微生物遺傳的意義一、微生物遺傳變異的物質基礎證明核酸是遺傳變異物質的經典試驗（一）肺炎雙球菌的遺傳實驗經典試驗1.肺炎鏈球菌的轉化試驗

圖8.1（a）S型和R型細胞侵染試驗圖8.1（b）分離后的S型細胞物質對R型細胞的轉化研究對象：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：無致病性，菌落表面粗糙，無莢膜結論：只有S型細菌的DNA才能將S.Pneumoniae的R型轉化為S型。且DNA純度越高，轉化效率也越高。說明S型菌株轉移給R型菌株的，是遺傳因子。A.D.Hershey和M.Chase，1952年（1）含32P-DNA的一組：放射性85%在沉淀中（2）含35S-蛋白質的一組：放射性75%在上清液中所以，進入細胞的是噬菌體的核酸而不是蛋白質。為了證明核酸是遺傳物質，H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的煙草花葉病毒（TMV）進行了著名的植物病毒重建實驗。將TMV在一定濃度的苯酚溶液中振蕩，就能將其蛋白質外殼與RNA核心相分離。分離后的RNA在沒有蛋白質包裹的情況下，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。選用TMV和霍氏車前花葉病毒（HRV），分別拆分取得各自的RNA和蛋白質，將兩種RNA分別與對方的蛋白質外殼重建形成兩種雜合病毒：（1）RNA（TMV）-

蛋白質（HRV）（2）RNA（HRV）-

蛋白質（TMV）用兩種雜合病毒感染寄主：（1）表現TMV的典型癥狀病分離到正常TMV粒子（2）表現HRV的典型癥狀病分離到正常HRV粒子。上述結果說明，在RNA病毒中，遺傳的物質基礎也是核酸。二、微生物的基因突變

基因突變簡稱突變，是變異的一種，指生物體內遺傳物質的分子結構或數量突然發(fā)生的可遺傳的變化。突變率常在10-8~10-9范圍內。突變類型突變株的表型 成因 檢出方法營養(yǎng)缺陷型因突變而喪失合成一 補充培養(yǎng)基（auxotroph）種或幾種生長因子的 能力不能在基本培養(yǎng) 基上生長突變株抗性突變型因突變而產生了對某 藥物培養(yǎng)基（resistantmutant）種化學藥物或致死 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、繁殖并lethalmutant）實現其表型，而在另 一條件下卻無法生長 繁殖的突變型突變株的表型 成因檢出方法形態(tài)突變型因突變而產生的個體 形態(tài)Morphologycal或菌落形態(tài)

mutant 變異 抗原突變型因突變而引起的抗原借助于抗原antigenic結構發(fā)生改變抗體反應mutant

產量突變型因突變而獲得的在有測定產量或highproducing用代謝物產量上高于其它mutant 原始菌株的突變株

其它突變型：毒力、糖發(fā)酵能力、代謝產物等 三、突變的特點

適用于整個生物界，以細菌的抗藥性為例。

1.不對應性：突變的性狀與突變原因之間無直接的對應關系。

（變量試驗、涂布試驗、平板影印培養(yǎng)試驗）

2.自發(fā)性：突變可以在沒有人為誘變因素處理下自發(fā)地產生。

3.稀有性：突變率低且穩(wěn)定。

4.獨立性：各種突變獨立發(fā)生，不會互相影響。

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，相反的過程則稱為回復突變或回變。四、突變的機制堿基置換（轉換顛換）點突變移碼突變（缺失添加）誘變畸變：缺失、添加、易位、倒位

自發(fā)突變突變誘變機制

誘變劑（mutagen）：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。突變率每一細胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率。突變率=突變細胞數/分裂前群體細胞數出發(fā)菌株

長出突變株含誘變劑的培養(yǎng)基1.堿基置換定義：對DNA來說，堿基的置換屬于一種染色體的微小損傷（microlesion），一般也稱點突變（pointmutation）。它只涉及一對堿基被另一對堿基所置換。分類：轉換（transition），即DNA鏈中的一個嘌呤被另一個嘌呤或是一個嘧啶被另一個嘧啶所置換；顛換（transversion），即一個嘌呤被另一個嘧啶或是一個嘧啶被另一個嘌呤所置換。對某一具體誘變劑來說，可同時引起轉換與顛換，也可只具其中的一種功能。根據化學誘變劑是直接還是間接地引起置換，可把置換的機制分成以下兩類來討論。堿基的置換（1）直接引起置換的誘變劑HNO2CNH2腺嘌呤CO次黃嘌呤(Hk)A..THe..THk..

THk..

CA..THk..

CG..

CCOH次黃嘌呤(He)直接引起置換的誘變劑一類可直接與核酸的堿基發(fā)生化學反應的誘變劑，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）。它們可與一個或幾個核苷酸發(fā)生化學反應，從而引起DNA復制時堿基配對的轉換，并進一步使微生物發(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┇C→A：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。堿基轉換的分子機制亞硝酸可使堿基發(fā)生氧化脫氨作用，故它能使腺嘌呤（A）變成次黃嘌呤（H），使胞嘧啶（C）變成尿嘧啶（U），從而發(fā)生轉換。它也可使鳥嘌呤（G）變成黃嘌呤（X），但這時不能引起轉換。其中A→H而引起的轉換過程分以下幾個環(huán)節(jié)：①腺嘌呤經氧化脫氨后變成烯醇式次黃嘌呤（He）；②He通過自發(fā)的互變異構效應而形成Hk（酮式次黃嘌呤）；③DNA雙鏈第一次復制，結果Hk因其在6位上含有酮基，故只能與6位上含有氨基的胞嘧啶（C）配對；④DNA雙鏈的第二次復制，這時其中的C按常規(guī)與G配對，因而最終實現了轉換。（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。它們的作用是通過細胞的代謝活動摻入到DNA分子中后而引起堿基置換，故是間接的?，F以5-BU為例來加以說明。

5-BU是T的代謝類似物。當把某一微生物培養(yǎng)在含5-BU的培養(yǎng)液中時，細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，這時并未發(fā)生堿基對的轉換。有時5-BU會以烯醇式狀態(tài)出現在DNA中，于是當DNA進行復制時，在其相對位置上出現的就是G，而不是原來的A，因而引起了堿基對從原來的A︰T變至G┇C的轉換。

COHT：烯醇式CT：酮式OA..TT..

AA..T酮式T..

G烯醇式間接引起置換的誘變劑堿基的置換

G..

C從上圖中，還可看到5-BU的摻入引起的G┇C回復到A︰T的過程。通過這兩個圖示，就很容易理解為什么同一種誘變劑既可造成正向突變，又可使它產生回復突變的原因了。另外，也可以看到，為什么像5-BU這類代謝類似物只有對正在進行新陳代謝和繁殖著的微生物才起作用，而對休止細胞、游離的噬菌體粒子或離體的DNA分子卻不起作用。COBr5-BU:酮式COHBr5-BU:烯醇式堿基的置換

間接引起置換的誘變劑2.移碼突變移碼突變指誘變劑使DNA分子中的一個或少數幾個核苷酸的增添（插入）或缺失，從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉錄和轉譯錯誤的一類突變。由移碼突變所產生的突變株，稱為移碼突變株。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。移碼突變ＤＮＡ分子中缺失或增加少數幾個堿基對而引起造成突變點以后全部遺傳密碼轉錄與轉釋發(fā)生錯誤ABCABCABCABCABCABCABCABCAB+ABCABCCBACBACBACBACBAABCBCABCABCABCABCABCABCA增添一個堿基缺少一個堿基丫啶類化合物的誘變機制至今還不很清楚。有人認為，由于它們是一種平面型三環(huán)分子，結構與一個嘌呤–嘧啶對十分相似，故能嵌入兩個相鄰DNA堿基對之間，造成雙螺旋的部分解開（兩個堿基對原來相距0.34nm，當嵌入一個丫啶分子時，就變成0.68nm），從而在DNA復制過程中，會使鏈上增添或缺失一個堿基，結果就引起了移碼突變。3.染色體畸變某些理化因子，如X射線等的輻射及烷化劑、亞硝酸等，除了能引起點突變外，還會引起DNA的大損傷——染色體畸變，包括以下兩個方面：

染色體結構上的缺失、重復、易位和倒位染色體數目的變化。染色體結構上的變化染色體內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時，其結果可造成基因的減少或增加；又如發(fā)生倒位或易位時，則可造成基因排列順序的改變，但數目卻不改變。倒位是指斷裂下來的DNA片段旋轉180°后，重新插入到原來染色體的位置上；易位則指斷裂下來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。某些理化因子，如Ｘ射線，紫外線，亞硝酸等，除能引起點突變外，還會引起DNA分子大損傷，包括染色體易位，倒位，缺失，重復等，即為染色體畸變紫外線（U.V.）對DNA的損傷嘧啶對紫外線的敏感性要比嘌呤強得多。嘧啶的光化產物主要是二聚體和水合物，其中了解較清楚的是胸腺嘧啶二聚體的形成和消除。紫外線誘變作用機理

可使ＤＮＡ鏈裂斷，破壞核糖和磷酸間的鍵聯引起胞嘧啶和尿嘧啶水合作用造成氫鍵斷裂

形成胸腺嘧啶二聚體，使ＤＮＡ結構發(fā)生改變

自發(fā)突變機制自發(fā)突變是指在沒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)突變的可能機制背景輻射和環(huán)境因素的影響：由于一些原因不詳的低劑量誘變因素的長期總和誘變效應。如各種短波輻射或高溫誘變效應，以及自然界中普遍存在的一些低濃度的誘變物質（在微環(huán)境中有時也可能是高濃度）的作用等。微生物自身有害代謝產物的誘變效應：過氧化氫有誘變作用，在許多微生物的陳舊培養(yǎng)物中易出現自發(fā)突變株，可能也是同樣的原因。氨基的互變異構效應：T和G會以酮式或烯醇式兩種互變異構的狀態(tài)出現，而C和A則會以氨基式或亞氨基式兩種互變異構的狀態(tài)出現。環(huán)出效應：在DNA的復制過程中，某一單鏈上偶然產生一個小環(huán)，則會因其上的基因越過復制而發(fā)生遺傳缺失。光復活作用把經紫外線照射后的微生物立即暴露于可見光下時，可明顯降低其死亡率的現象，稱為光復活作用。光復活機理：經紫外線照射所形成的帶有胸腺嘧啶二聚體的DNA分子，在黑暗中與光激活酶（photoreactivatingenzyme）（又稱光裂合酶photolyase）結合，形成的復合物暴露在可見光（300~500nm）下時，此酶會因獲得光能而發(fā)生解離，從而使二聚體重新分解成單體。由于在一般的微生物中都存在著光復活作用，所以在進行紫外線誘變育種時，只能在紅光下進行照射及處理照射后的菌液。暗修復作用暗修復作用又稱切除修復（excisionrepair），是細胞內的主要修復系統(tǒng)，用于修復被誘變劑（包括紫外線、烷化劑、X射線和γ射線等）損傷后的DNA的機制。全部修復過程由四種酶完成，即①內切核酸酶在胸腺嘧啶二聚體的5’一側切開一個3’-OH和5’-P的單鏈缺口；②外切核酸酶從5’-P至3’-OH方向切除二聚體，并擴大缺口；③DNA聚合酶修補缺口④連接酶連接裂口接合：細胞與細胞的直接接觸(由F因子介導)轉導：由噬菌體介導自然遺傳轉化：游離DNA分子+感受態(tài)細胞三、微生物的基因重組（一）細菌的遺傳轉化定義:同源或異源的游離DNA分子(質粒和染色體DNA)被自然或人工感受態(tài)細胞攝取,并得到表達的水平方向的基因轉移過程。自然遺傳轉化

(naturalgenetictransformation)人工轉化(artificialtransformation)感受態(tài)細胞:具有攝取外源DNA能力的細胞。自然感受態(tài)與人工感受態(tài)的不同？自然感受態(tài)的出現是細胞一定生長階段的生理特性，受細菌自身的基因控制；人工感受態(tài)則是通過人為誘導的方法,使細胞具有攝取DNA的能力或人為地將DNA導入細胞內。

(該過程與細菌自身的遺傳控制無關！)1.自然遺傳轉化(簡稱自然轉化)1928年,Griffith發(fā)現肺炎鏈球菌的轉化現象目前已知有二十多個種的細菌具有自然轉化的能力.進行自然轉化,需要兩方面必要的條件:建立了感受態(tài)的受體細胞外源游離DNA分子枯草芽孢桿菌的自然轉化過程

(革蘭氏陽性菌的轉化模型)自然轉化過程的特點：a)對核酸酶敏感；c)轉化是否成功及轉化效率的高低主要取決于轉化(DNA)給體菌株和轉化受體菌株之間的親源關系；d)通常情況下質粒的自然轉化效率要低得多。b)不需要活的DNA給體細胞；提高質粒的自然轉化效率的二種方法:1)使質粒形成多聚體,這樣進入細胞后重新組合成有活性的質粒的幾率大大提高；2)在質粒上插入受體菌染色體的部分片段,或將質粒轉化進含有與該質粒具有同源區(qū)段的質粒的受體菌-------重組獲救噬菌體DNA被感受態(tài)細胞攝取并產生有活性的病毒顆粒。轉染：注：現在把DNA轉移至動物細胞的過程也稱轉染。提純的噬菌體DNA以轉化的(而非感染途徑進入細胞并表達后產生完整的病毒顆粒。特點：“接合”“轉導”及“自然轉化”這三種在自然界中存在的細菌遺傳重組過程各自的特點：a)外源DNA的來源及進入途徑有差異;b)決定因素也各有不同;2.人工轉化用CaCl2處理細胞,電穿孔等是常用的人工轉化手段。在自然轉化的基礎上發(fā)展和建立的一項細菌基因重組手段,是基因工程的奠基石和基礎技術。不是由細菌自身的基因所控制。用多種不同的技術處理受體細胞,使其人為地處于一種可以攝取外源DNA的“人工感受態(tài)”。質粒的轉化效率高。（二）細菌的轉導由噬菌體介導的細菌細胞間進行遺傳交換的一種方式:一個細胞的DNA通過病毒載體的感染轉移到另一個細胞中。能將一個細菌宿主的部分染色體或質粒DNA帶到另一個細菌的噬菌體稱為轉導噬菌體。細菌轉導的二種類型:普遍性轉導局限性轉導1.普遍性轉導噬菌體可以轉導給體染色體的任何部分到受體細胞中的轉導過程.(1)意外的發(fā)現

1951年，JoshuaLederberg和NortonZin-der為了證實大腸桿菌以外的其它菌種是否也存在接合作用,用二株具不同的多重營養(yǎng)缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌進行的實驗:用“U”型管進行同樣的實驗時,在給體和受體細胞不接觸的情況下,同樣出現原養(yǎng)型細菌！沙門氏菌LT22A是攜帶P22噬菌體的溶源性細菌另一株是非溶源性細菌一個表面看起來的常規(guī)研究卻導致一個驚奇和十分重要發(fā)現的重要例證！基因的傳遞很可能是由可透過“U”型管濾板的P22噬菌體介導普遍性轉導這一重要的基因轉移途徑的發(fā)現(2)轉導模型轉導噬菌體為什么“錯”將宿主的DNA包裹進去?噬菌體的DNA包裝酶酶也能識別染色體DNA上類似pac的位點并進行切割,以“headful”的包裝機制包裝進P22噬菌體外殼,形成只含宿主DNA的轉導噬菌體顆粒(假噬菌體)因為染色體上的pac與P22DNA的pac序列不完全相同,利用效率較低,這種“錯裝”機率一般僅約10-6-10-8形成轉導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別宿主DNA的包裝機制并在宿主基因組完全降解以前進行包裝。普遍性轉導的基本要求：普遍性轉導的三種后果:進入受體的外源DNA通過與細胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉導子流產轉導(abortivetransduction)轉導DNA不能進行重組和復制,但其攜帶的基因可經過轉錄而得到表達。特點:在選擇培養(yǎng)基平板上形成微小菌落外源DNA被降解,轉導失敗。DNA不能復制,因此群體中僅一個細胞含有DNA,而其它細胞只能得到其基因產物,形成微小菌落。2.局限性轉導溫和噬菌體感染整合到細菌染色體特定位點上宿主細胞發(fā)生溶源化溶源菌因誘導而發(fā)生裂解時,在前噬菌體二側的少數宿主基因因偶爾發(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特定基因轉移到受體菌中溫和噬菌體λ裂解時的不正常切割:包含gal或bio基因(幾率一般僅有10-6)缺陷噬菌體在宿主細胞內能夠象正常的λ－DNA分子一樣進行復制、包裝，提供所需要的裂解功能,形成轉導顆粒.但沒有正常噬菌體的溶源性和增殖能力,感染受體細胞后，通過DNA整合進宿主染色體而形成穩(wěn)定的轉導子。局限性轉導與普遍性轉導的主要區(qū)別:a)被轉導的基因共價地與噬菌體DNA連接，與噬菌體DNA一起進行復制、包裝以及被導入受體細胞中。而普遍性轉導包裝的可能全部是宿主菌的基因。b)局限性轉導顆粒攜帶特定的染色體片段并將固定的個別基因導入受體,故稱為局限性轉導。而普遍性轉導攜帶的宿主基因具有隨機性。

溶源轉變一個與轉導相似又不同的現象溫和噬菌體感染細胞后使之發(fā)生溶源化,因噬菌體的基因整合到宿主染色體上,而使后者獲得了新性狀的現象。溶源轉變與轉導的不同？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（三）細菌的接合作用通過細胞與細胞的直接接觸而產生的遺傳信息的轉移和重組過程.1.實驗證據

1946年，JoshuaLederberg和EdwardL.Taturm

細菌的多重營養(yǎng)缺陷型雜交實驗中間平板上長出的原養(yǎng)型菌落是兩菌株之間發(fā)生了遺傳交換和重組所致！證實接合過程需要細胞間的直接接觸的“U”型管實驗(BernardDavis,1950)2.機制(大腸桿菌的接合機制)接合作用是由一種被稱為F因子的質粒介導.

F因子的分子量通常為5×107,上面有編碼細菌產生性菌毛(sexpili)及控制接合過程進行的20多個基因。

含有F因子的細胞:“雄性”菌株(F+),其細胞表面有性菌毛;

不含F因子的細胞:“雌性”菌株(F-),細胞表面沒有性菌毛

F因子為附加體質粒,既可以脫離染色體在細胞內獨立存在,也可插入(整合)到染色體上。F因子的四種細胞形式a)F-菌株,不含F因子,沒有性菌毛,可通過接合作用接收F因子而變成雄性菌株(F+);b)F+菌株,F因子獨立存在,細胞表面有性菌毛;c)Hfr菌株,F因子插入到染色體DNA上,細胞表面有性菌毛。d)F＇菌株,Hfr菌株內的F因子因不正常切割而脫離染色體時,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.細胞表面同樣有性菌毛。1）F+×F-雜交雜交的結果:給體細胞和受體細胞均成為

F+細胞.理化因子的處理可將F因子消除而使F+菌株變成F-菌株.F+菌株的F因子向F-細胞轉移,但含F因子的宿主細胞的染色體DNA一般不被轉移.Hfr菌株的F因子插入到染色體DNA上,因此只要發(fā)生接合轉移轉移過程,就可以把部分甚至全部細菌染色體傳遞給F-細胞并發(fā)生重組,由此而得名為高頻重組菌株。2）Hfr×F-雜交

Hfr菌株仍然保持著F+細胞的特征,具有F性菌毛,并象F+一樣與F-細胞進行接合.所不同的是,當OriT序列被缺刻螺旋酶識別而產生缺口后,F因子的先導區(qū)(leadingregion)結合著染色體DNA向受體細胞轉移,F因子除先導區(qū)以外,其余絕大部分是處于轉移染色體的末端,由于轉移過程常被中斷,因此F因子不易轉入受體細胞中,故Hfr×F-雜交后的受體細胞(或接合子)大多數仍然是F-。染色體上越靠近F因子的先導區(qū)的基因,進入的機會就越多,在F-中出現重組子的的時間就越早，頻率也高。F因子不易轉入受體細胞中,故Hfr×F-雜交后的受體細胞(或稱接合子)大多數仍然是F-。3）F′×F-雜交Hfr菌株內的F因子因不正常切割而脫離染色體時,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。F′×F-與F+×F-的不同:給體的部分染色體基因隨F′一起轉入受體細胞.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；細胞基因的這種轉移過程又常稱為性導(se-xduction)、F因子轉導(F-duction),或F因子媒介的轉導(F-mediatedtransduction).（四）原生質體融合概念：通過人為的方法，使遺傳性狀不同的兩細胞的原生質體發(fā)生融合，并進而發(fā)生遺傳重組以產生同時帶有雙親性狀的、遺傳性穩(wěn)定的融合子的過程，稱為原生質體融合。原生質體融合的優(yōu)點：可以提高重組率雙親可以少帶標記或不帶標記可進行多親本融合有利于不同種間、屬間微生物的雜交通過原生質體融合提高產量原生質體融合操作示意圖（五）真核微生物的基因重組真核微生物的基因重組的方式有性雜交：一般指性細胞之間的結合和隨之發(fā)生的染色體重組，并產生新遺傳型后代的一種育種技術。準性雜交：同種生物的兩個不同的體細胞發(fā)生融合，以有絲分裂的方式而導致低頻率的基因重組并產生重組子的雜交方式。例：霉菌的雜交育種過程：將甲親本與乙親本菌株（雙倍體）分別接種到含醋酸鈉等產孢子培養(yǎng)基斜面上，用蒸餾水洗下子囊，機械法破壞子囊獲得子囊孢子，將子囊孢子鋪平板獲得單倍體細胞組成的菌落，通過離心等方法使單倍體細胞密集接觸，即有機會產生雙倍體有性雜交后代。

霉菌的雙倍體和單倍體細胞的比較項目雙倍體單倍體細胞菌落液體培養(yǎng)產孢子培養(yǎng)基上大，橢圓形大，形態(tài)均一繁殖較快，細胞較分散形成子囊小，球形小，形態(tài)變化較多繁殖較慢，細胞常聚集成團不形成子囊準性生殖存在范圍：常見于某些真菌，尤其是半知菌基本過程：菌絲連接形成異核體核融合體細胞交換準性生殖育種過程選擇親本：（用營養(yǎng)缺陷型作為遺傳標記）強制異合：（用基本培養(yǎng)基篩選形成異核體的細胞和雜合二倍體細胞）移單菌落：（將在基本培養(yǎng)基上生長的單菌落移種到基本培養(yǎng)基斜面上）選擇重組體：（采用各種選擇培養(yǎng)基選擇不同的融合子）

四、菌種選育1.自然界中分離的方法步驟2.微生物的誘變育種3.微生物的雜交育種4.原生質體融合育種（略）5.基因工程育種（一）自然界中菌種的方法步驟1.采樣2.增殖培養(yǎng)3.純種分離4.純培養(yǎng)5.誘變育種6.生產性能測定（二）誘變育種誘變育種：利用物理或化學誘變劑處理均勻而分散的微生物細胞群，促進其突變率顯著提高，然后采用簡便、快速和高效的篩選方法，從中挑選少數符合育種目的的突變株，以供生產實踐或科學研究之用。

誘變育種具有極其重要的實踐意義：當前發(fā)酵工業(yè)和其他微生物生產部門所使用的高產菌株，幾乎毫無例外地都是通過誘變育種而明顯提高其生產性能的。誘變育種的基本環(huán)節(jié)以選育高產突變株為例，誘變育種的基本環(huán)節(jié)概括如下：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最好是經過生產中選育過的自發(fā)變異菌株；②采用具有優(yōu)良性狀的菌株，如生長速度快、營養(yǎng)要求低以及產孢子早而多的菌株③選擇已發(fā)生其他變異的菌株作為出發(fā)菌株；④細菌中發(fā)現稱為增變菌株的變異菌株，更適宜作出發(fā)菌株；⑤在選擇產核苷酸或氨基酸的出發(fā)菌株時，最好考慮至少能累積少量所需產物或其前體的菌株，而在選擇產抗生素的出發(fā)菌株時，最好選擇已通過幾次誘變并發(fā)現每次的效價都有一定程度提高的菌株作為出發(fā)菌株。處理單孢子（或單細胞）懸液對單細胞微生物必須處理單細胞、均勻懸液的原因分散狀態(tài)的細胞可以均勻接觸誘變劑，避免長出不純菌落。處理霉菌或放線菌孢子的原因：絲狀微生物的細胞內同時含有幾個核，故某一突變無法反映在當代的表型上。只有當經過DNA的復制發(fā)生細胞分裂后，這一變異才會在表型上表達出來，于是出現了不純菌落，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，也會出現表型延遲）。這也是誘變育種工作中初分離的菌株經傳代后很快出現生產性狀“衰退”的主要原因。獲得均勻分散的細胞懸液的方法：用無菌的玻璃珠打碎成團的細胞，然后再用脫脂棉過濾。誘變后出現的不純菌落，則可用適當的分離純化方法加以純化。選擇簡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?；瘜W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：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。選擇誘變劑的種類：在選用理化因子作誘變劑時，在同樣效果下，應選用最方便的因素；而在同樣方便的情況下，則應選擇最高效的因素。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)。采用簡便有效的誘變方法：紫外線的照射最為方便?；瘜W誘變劑的種類、濃度和處理方法尤其是中止反應的方法很多，實際工作時可參看有關書籍。一種較有效的簡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出許多單菌落，最后可用影印培養(yǎng)法或逐個檢出法選出突變種。充分利用復合處理的協(xié)同效應

誘變劑的復合處理常常呈現一定的協(xié)同效應，這對育種工作是很有參考價值的。復合處理有幾類：①兩種或多種誘變劑的先后使用；②同一種誘變劑的重復使用；③兩種或多種誘變劑的同時使用。利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理與產量間的相關指標為了確切某一突變株產量性狀的提高程度，必須進行大量的分析測定和統(tǒng)計工作，而一些形態(tài)變異雖能直接和迅速地加以觀察，但又不一定與產量變異相關。如果能找到這兩者間的相關性，則育種時初篩的效率就可大大提高。如在灰黃霉素產生菌蕁麻青霉的育種中，發(fā)現菌落的棕紅顏色變深者，產量往往有所提高形態(tài)、生理與代謝產物產量間的相關性常常可通過人們的努力而加以創(chuàng)造。利用鑒別性培養(yǎng)基的原理或其它方法就可有效地把原來肉眼所觀察不到的生理性狀或產量性狀轉化為可見的“形態(tài)”性狀。例如，在瓊脂平板上，通過蛋白酶水解圈的大小、淀粉酶變色圈的大小，抗生素抑制圈的大小，生長因子周圍某菌生長圈的大小，以及外毒素的沉淀反應圈的大小等，都可用于初篩工作中估計某菌產生相應代謝產物能力的“形態(tài)”指標。選用最適劑量誘變劑劑量：一般指強度與作用時間的乘積。各種誘變劑有不同的劑量表示方式，如化學誘變劑以一定溫度下誘變劑的濃度和處理時間來表示。在育種實踐中，常以殺菌率來作誘變劑的相對劑量。誘變劑的合適劑量：凡在提高誘變率的基礎上，能擴大變異幅度，促使變異移向正變范圍的劑量，就是合適的劑量。要確定一個合適的劑量，常常要經過多次試驗。就一般微生物而言，在一定的劑量范圍內，突變率往往隨劑量的增高而提高，但正變較多出現在偏低的劑量中，而負變則較多出現在偏高的劑量中；還發(fā)現經多次誘變而提高產量的菌株中，更容易出現負變。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。篩選方案在實際工作中，一般認為應采用把篩選工程分為初篩與復篩兩個階段的篩選方案為好。前者以量（選留菌株的數量）為主，后者以質（測定數據的精確度）為主。例如，在工作量限度為200只搖瓶的具體條件下，為了取得更大的工效，有人提出了一些優(yōu)選的篩選方案（可參考有關專著）篩選方法一般通過初篩與復篩對突變株進行生產性能的測定。初篩既可在培養(yǎng)皿平板上進行，也可在搖瓶中進行，兩者各有利弊。復篩是對突變株的生產性能作比較精確的定量測定。一般是將微生物搖瓶培養(yǎng)，然后再對培養(yǎng)液進行分析測定。不僅需要設計效率更高的篩選方法，還應努力推廣篩選操作的自動化。

例：營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選與篩選營養(yǎng)缺陷型突變株有關的三類培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基（MM，minimalmedium）：僅能滿足某微生物的野生型菌株生長需要的最低成分組合培養(yǎng)基，稱基本培養(yǎng)基?？捎梅枴癧－]”來表示。完全培養(yǎng)基（CM，completemedium）：凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株營養(yǎng)需要的組合培養(yǎng)基，可稱為完全培養(yǎng)基?？捎梅枴癧＋]”。補充培養(yǎng)基（SM，supplementalmedium）：凡只能滿足相應的營養(yǎng)缺陷型生長需要的組合培養(yǎng)基，稱為補充培養(yǎng)基。補充培養(yǎng)基的符號可根據加入的是A或B等代謝物而分別用[A]或[B]等來表示。與營養(yǎng)缺陷突變有關的三類遺傳型個體野生型：從自然界分離到的任何微生物在其發(fā)生營養(yǎng)缺陷突變前的原始菌株。營養(yǎng)缺陷型：野生型菌株經誘變處理后，喪失了某酶的合成能力，只能在加有該酶合成產物的培養(yǎng)基中生長，這類突變稱為營養(yǎng)缺陷型突變株（簡稱營養(yǎng)缺陷型）。原養(yǎng)型：營養(yǎng)缺陷型突變經回變或重組后產生的菌株，營養(yǎng)要求在表型上與野生型相同。營養(yǎng)缺陷型的篩選方法誘變劑處理淘汰野生型（抗生素法、菌絲過濾法）檢出缺陷型（夾層培養(yǎng)法、限量補充培養(yǎng)法、逐個檢出法、影印接種法）鑒定缺陷型（生長譜法）（三）微生物的雜交育種1、酵母菌的雜交育種1）酵母子囊孢子的形成2）子囊孢子的分離3）雜交種的獲得2、霉菌的雜交育種1）選擇親本2）強制形成異核體3）轉移單菌落4）檢驗其穩(wěn)定性5）誘變處理（四）原生質體融合育種（略）（五）基因工程育種基因工程：1、提取目的基因2、處理目的基因3、體外重組4、載體傳遞5、復制、表達6、篩選、繁殖遺傳物質在細胞內的存在部位和方式1.核酸存在的七個水平及質粒細胞水平： 存在于細胞核或核質體細胞核水平： 單核或多核結構染色體水平： 倍性(真核)和染色體數核酸水平：在原核中同染色體水平、存在部分二倍體、DNA或RNA，復合或裸露，雙鏈或單鏈基因水平：一切具有自主復制能力的遺傳功能單位均可稱為基因。1000bp大小，分子量約6.7×105Dalton密碼子水平：第三位模糊,起始和終止,信息單位核苷酸水平：突變或交換單位基因工程基因工程：用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質----DNA大分子提取出來，在離體的條件下用適當的工具酶進行切割后，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然后與載體一起導入某一更易生長、繁殖的受體細胞中使供體DNA進行正常的復制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新的育種技術?；蚬こ淘谑称饭I(yè)中的應用：

工程菌的構建（外源基因的表達、工業(yè)發(fā)酵用菌種的改造）工業(yè)用酶蛋白的該性（第二代基因工程）基因工程的基本操作基因工程操作一般分為以下四個步驟：目的基因的取得載體的選擇目的基因與載體DNA的體外重組重組載體引入受體細胞獲得目的基因