微生物遗传育种和菌种保藏

,第七章微生物的遗传育种和菌种保藏,本章主要内容：微生物的遗传育种菌种的退化、复壮和保藏,第一节微生物的遗传育种,内容提要：遗传的物质基础微生物的基因组结构基因突变和诱变育种细菌的基因重组,一遗传变异的物质基础,三个经典实验：转化实验噬菌体的感染实验植物病毒的重建实验,（一）转化实验1944年,实验材料：肺炎双球菌实验方法：,动物实验细菌培养实验S型菌无细胞抽提液试验,有荚膜菌落光滑分泌毒素致病,无荚膜菌落粗糙无毒不致病,SSS三个血清型,RRR三个血清型,实验材料,转化实验（1）动物实验,活的S菌,转化实验（2）细菌培养实验,热死,无菌落生长,活菌,菌落,菌落多菌落少,说明：加热杀死的S型细菌中可能存在某种物质，能通过某种方式进入R型细菌。,转化实验（3）S型菌无细胞抽提液试验,说明：遗传因子是以DNA为物质基础。,（二）噬菌体的感染实验1952年,Pr只含S不含P,DNA只含P不含S,原理,步骤,1：用含同位素35,P32的放射性物质标记噬菌体,2：让噬菌体感染大肠杆菌,3：,沉淀细胞进一步培养，可产生大量的子代噬菌体。证明：在其DNA中，含有包括Pro外壳在内的整套遗传物质。,含15%放射性,含85%放射性,（三）植物病毒的重建实验1956年,植物病毒的蛋白质和RNA可以人为地分开,同时又可把它们重新组合成具感染性的病毒.,甲乙r感染症状同甲病毒；分离得到甲病毒,乙甲r感染症状同乙病毒；分离得到乙病毒,原始株拆开重建感染分离纯化,TMV:烟草花叶病毒HRV:霍氏车前花叶病毒（RNA)证明遗传物质是RNA,二微生物的基因组结构,遗传物质类型,核染色体,核外染色体,真核生物细胞器,原核真核生物质粒,基因是一段DNA,DNA就是脱氧核糖核酸（长链）,腺嘌呤（A）,鸟嘌呤（G）,胸腺嘧啶（T）,胞嘧啶（C）,A,T,C,G,A,A,A,T,T,T,T,T,T,A,A,A,G,G,G,G,G,C,C,C,C,C,G,C,基因测序就是读出A-C-G-T-G-G-A-C-G.,质粒：核外环状小型双链DNA独立复制稳定遗传,F因子与有性接合有关,种类,R因子与抗药性有关,COL编码免疫蛋白,Ti质粒诱癌质粒,降解散性质粒：编码降解有害物的酶,用途基因工程中作为目的基因载体,质粒,原核生物遗传物质存在的另一种方式,三基因突变和诱变育种,1微生物突变体的主要类型,按突变实质分,形态突变型,生化突变型,菌落形态突变型,菌体形态突变型,营养突变体(营养缺陷型),发酵突变体,抗性突变体,条件致死突变体,抗原突变型,产量突变型,2突变的特点（经实验证明）,3突变与育种,自发突变与育种,从生产中选育,定向培育优良品种,诱变育种,诱变育种的基本环节,诱变育种的原则,诱变育种的基本环节,诱变育种工作中应考虑的几个原则,选优良的出发菌株,选择简便有效的诱变剂,处理单孢子（或单细胞）悬液,选用最适剂量,设计或采用高效筛选方案或方法,利用复合处理的协同效应,利用和创造形态，生理与产量间的相关指标,四细菌的基因重组,真核微生物基因重组在有性繁殖过程中发生，当合子减数分裂时，两染色体发生交换。,原核微生物通过转化、接合、转导等形式进行一部分物质转移和基因重组。,（一）转化,1几个概念：,转化：受体细胞直接吸收了来自供体细胞的DNA片断，并把它整合到自己的基因组中，细胞部分遗传性状发生变化的现象叫转化。,转化因子,转化是游离的片断的转移和重组,游离的片断叫转化因子,转化因子由供体提供,自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生,实验室里通过提取获得,双链有转化能力，单链没有,受体细胞能接受转化的生理状态称为感受态，只有处于感受态的细菌才能接受转化因子，,感受态,每个受体细胞表面约有30-80个转化因子结合点，当转化因子结合到受体表面结合点上时，DNA一条链被受体细胞膜上的核酸酶分解，另一条链进入受体细胞，通过整合与受体细胞进行基因重组，有人发现DNA也可通过双链形式进入受体细胞形成双倍体的转化子。,转化过程,转化过程,转化的特点不需两个细胞直接接触，供体DNA提取出来，注入受体即可。,（二）转导,以温和噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA片断转移到受体细胞中，从而使后者获得前者的部分遗传性状,普遍转导局限转导,完全普遍性转导(鼠伤寒沙门氏菌),A:组氨酸B:色氨酸,转导的特点,需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触,噬菌体蛋白质包裹寄主任何一部分DNA片段,普遍性转导,局限性转导,颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体，故称为局限性转导,（三）接合,供体菌和受体菌的完整细胞经直接对接而传递大段DNA的过程。,接合及其发现,A:生物素B:甲硫氨酸,C:苏氨酸D:赖氨酸,三者根本区别在于DNA转移的方式不同,转化：供体DNA片断注入受体细胞，通过细胞膜,接合：供体进入受体通过性纤毛,转导：供体DNA片断通过媒介噬菌体携带进入受体,第二节菌种的退化、复壮和保藏,一菌种的退化、防止及复壮,（一）退化概念：变异导致某一或某些遗传性状的减退消失，或杂菌污染造成菌落的细胞形态不纯。原因：基因突变质粒消失变异菌株性状分离环境条件变化（恢复正常条件，变异现象消失）,（二）菌种退化的防止,1少传代2创造良好的环境条件3利用不同类型的细胞进行接种传代放线菌、霉菌用孢子、不用菌丝。4采用良好的保藏方法,（三）菌种的复壮,1纯种的分离稀释平板法、单孢子或单细胞分离。2改变营养条件不良环境条件常能引起菌种退化。3通过感染寄主复壮4淘汰已退化个体如淘汰“5406”放线菌可用1030低温处理57天，死亡率达80，有健壮个体存在。,二菌种保藏,菌种或培养物保藏是一项最重要的微生物学基础工作，微生物菌种是珍贵的自然资源，具有重要意义。中国微生物菌种保藏委员会(CCCCM)中国典型培养物保藏中心(CCTCC)美国典型菌种保藏中心(ATCC)美国的北部地区研究实验室(NRRL)荷兰的霉菌中心保藏所(CBS)英国的国家典型菌种保藏中心(NCTC)日本的大阪发酵研究所(IFO)国际微生物学联合会(IAMS)还专门设立了世界菌种保藏联合会(WFGC)，用计算机储存世界上各保藏机构提供的菌种数据资料，可以通过国际互联网查询和索取，进行微生物菌种的交流、研究和使用。,原则：创造条件使其代谢活力减弱，生长繁殖受抑制。目的：菌种不死、不退、不杂。,利用低温可抑菌。常用45冰箱。时间不超过3个月。需传代培养，是进行微生物保藏的基本方法。常用的有琼脂斜面、半固体琼脂柱及液体培养等。在规定的时间内进行移种。传代十分繁琐，容易污染，特别是会由于菌株的自发突变而导致菌种衰退，使菌株的形态、生理特性、代谢物的产量等发生变化,菌种低温保藏法,干燥保藏法,断绝水分，微生物代谢活力减弱。菌种土壤、细砂、硅胶、麸皮。砂土管保藏常用。将砂与土混合灭菌，接种菌种保藏。此法用于