基因重组杂交育种

1、第 三 节 基因重组杂交育种 基 因 重 组 凡把两个不同性状个体内的遗传 基因转移在一起重新组合，形成新 遗传型个体的方式，称基因重组 一、原核微生物的基因重组 （一）转化（Transformation) （二）转导(Transduction) （三）接合(Conjugation) （四）原生质体融合 （ 一）转化（Transformation) 1、定义：受体菌直接吸收供体菌的 DNA 片段而获得后者部分遗传 性状的现象，称为转化或转化 作用。 2、转化过程 以革兰氏阳性的肺炎双球菌为材料，转化过程 大体是： A、双链DNA片段与感受态受体菌的细胞表面 特定位点结合。 B、在位点上的DNA

2、发生酶促分解，形成平均 分子量为（45) x x 106D的DNA片段。 C、 DNA双链中的一条单链逐步降解，同时， 另一条单链逐步进入细胞。 D、 转化DNA单链与受体菌染色体组上的同源区 段配对，接着受体染色体组的相应单链片段被切除， 并被外来的单链DNA所交换和取代，于是形成了杂 种DNA区段。 E、受体菌染色体组进行复制，杂合区段分离成两 个，其中之一类似供体菌，另一类似受体菌。当细 胞分裂后，此染色体分离形成了一个转化子。 转化全过程 转化的分子机理 是指细胞最易接受外源DNADNA片段并能实现转化的一 种生理状态。只有处于感受态的细菌才能接受转化 因子，从出现到消失约为分钟( (

3、对数期的中期) ) 3 3、感受态 感觉态出现原因 细菌失去部分细胞壁的结果 细菌在细胞表面产生某种引起 4、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 （二）转导(Transduction) 通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的DNA片 段携带到受体细胞中，通过交换和整合，使后者获 得前者部分遗传性状的现象，称转导。 转导又分为: 普遍性转导 局限性转导，两类。 1、普遍性转导 (Generalized transduction) 噬菌体可误包供体菌中的任何基因，并 使受体菌实现各种性状的转导，

4、称为普遍性转 导。 分两种： 1）完全转导 2）流产转导 1）完全普遍转导(Complete transduction) 在鼠伤寒沙门氏菌的完全转导实验中转导媒介 P22噬菌体在野生型菌株供体菌内发育时，极少数 （10-610-8）噬菌体将与噬菌体头部DNA芯子相 仿的供体菌DNA片段误包入其中，因此形成了完全 不含噬菌体本身DNA的假噬菌体，当假噬菌体将外 源DNA片段导入营养缺陷型菌株受体菌内时，由于 导入的供体DNA片段可与受体染色体组上的同源区 段配对，再通过双交换而重组到受体菌染色体上， 形成了遗传性稳定的转导子。 供体 A-B+ 完全普遍性转导 (compietetransduct

5、ion) A-B+ A+B- 少数受体 A+B+ 经重组形成转导子 鼠伤寒沙门氏菌 A+B- 多数受体 形成溶源菌 2）流产普遍转导(Abortive transduction) 由于转导噬菌体所引入的野生型基因并没 有整合到受体菌的染色体上，因而不能复制，当 受体菌分裂为两个时，只有一个细菌获得了这一 基因，而另一个细菌未获得，从而还是营养缺陷 型细菌。 表现为基本培养基上除了正常大小的菌 落外，还有一些微小菌落。 流产转导 2、局限转导 (Restricted transduction) 局限转导： 通过某些部分缺陷的温和噬菌体把 供体菌的少数特定基因转移到受体菌中的转 导现象。 据转导频

6、率的高低分为低频转导和高 频转导。 galbiogalbio 宿主基因组 整合 不正常切离 （10-410-6） 正常切离 正常 dgal dbio 低频转导（LFT）裂解物的形成 低频转导：指通过一般溶源菌释放的噬菌体所进行的转导，因其只 能形成极少数转导子，故称低频转导。 高频转导 dgal 正常 双重溶源菌 UV 高频转导裂解物 3、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DNA不接合到寄主染色体 （供体的DNA整合） 噬菌体蛋白质包裹寄主任何一部分DNA片段 噬菌体DNA整合到寄主染色体上 噬菌体DNA与寄主染色体特定基因发生交换 普遍性转导 局限性转导 Cncnc-

7、micro No Image 4、溶源转变 温和噬菌体的基因整合到宿主核基因组上的现象 温和噬菌体并不携带外源供体菌的基因 这种温和噬菌体是完整的，而不是缺陷的 获得新性状的是溶源化的宿主细胞，而不是转导子 获得的性状可随噬菌体的消失而同时消失 （三）接合(Conjugation) 通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接 接触而传递大段DNA的过程，称为接合。 在细菌中，接合现象研究得最清楚的是 大肠杆菌。发现大肠杆菌有性别分化， 决定 它们性别的因子称为F因子（致育因子 ）。 + A+B+C-D- 维甲缺陷型 A-B-C+D+ 苏缺赖陷型 接 合 及 其 发 现 A+B+C+D+ 通过细胞间的直

8、接接触能进行大 段的转移的过程，叫接合 F 因 子(Fertility factor) 一种在染色体外的小型独立的环状DNA， 一般呈超螺旋状，具有自主的与染色体进行 同步复制和转移到其他细胞中去的能力，此 外，其中还带有一些对其生命活动关系较小 的基因。 F因子的分子量为5 x 10 107 7Da Da 。 雄性菌株 Hfr菌株 F 菌株 菌株 （雌株） 因子和接合 F+ 菌株 接合过程 F因子转移和复制的细节 原核生物三种基因重组方式的比较 接合过程 转化 转导 （四）原生质体融合(Cytoplasmic fusion) 通过人为方法，使遗传性状不 同的两个细胞的原生质体发生融合， 并发

9、生重组子的过程，称为原生质 体融合或细胞融合。 二、真核微生物的基因重组 1、有性杂交 2、准性杂交 真核微生物的基因重组 1、有性杂交 (Sexual Hybridization) 有性杂交，一般指性细胞间的 接合和随之发生的染色体重组，并 产生新遗传型后代的一种育种技术。 2、准性杂交 （Parasexual hybridization) 准性生殖是一种类似于有性生殖, 但更 为原始的一种生殖方式，它可使同种生物两 个不同菌株的体细胞发生融合，且不以减数 分裂的方式而导致低频率的基因重组并产生 重组子。 准性杂交的步骤 1） 菌丝联结（amastomosis)： 发生在形状相同而遗传性有异的同一菌 种两个不同菌株间。频率极低。 2） 形成异核体(hetero