第七章微生物的遗传变异和育种

长春师范学院生物系第七章微生物的遗传变异和育种微生物是遗传学研讨的最好资料和对象微生物构造简单营养体普通都是单倍体微生物繁衍速度快存在多种方式的繁衍类型环境条件对微生物作用直接均匀易积累不同的中间及最终代谢产物微生物的变异易被识别参与基因工程的载体供体受体三角色

遗传的物质根底基因突变和诱变育种基因重组和杂交育种基因工程菌种的衰退复壮和保藏内容提要

遗传变异的物质根底三个经典实验证明核酸是微生物遗传物质转化实验噬菌体感染实验植物病毒的重建实验遗传物质在微生物细胞内的存在部位和方式转化实验Cncnc-micro资料方法动物实验细菌培育实验S型菌无细胞抽提液实验光滑型〔S〕粗糙型〔R〕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SⅠSⅡSⅢ三个血清型RⅠRⅡRⅢ三个血清型实验资料：肺炎双球菌活的S菌加活R菌和热死S菌抽血分别死加活S菌死加活R菌或死S菌活转化实验〔1〕动物实验ＳⅢ〖杀死〗无菌落生长体外培育ＲⅡ〖活菌〗体外培育ＲⅡ菌落ＲⅡ菌落多ＳⅢ菌落少

体外混合培育ＳⅢ〖杀死〗ＲⅡ〖活菌〗转化实验〔2〕细菌培育实验大量R菌落活R菌S菌无细胞抽提液+活R菌+S菌DNAS菌落转化实验〔3〕S型菌无细胞抽提液实验S菌PrS菌多糖R菌落活R菌+Cncnc-micro噬菌体感染实验Pr只含S不含PDNA只含P不含S原理步骤1：用含同位素Ｓ35,P32的培育基培育大肠杆菌吸附10分钟后搅动离心上清液沉淀结果：上清液中含15%放射击性；沉淀中含85%放射性2：让T2感染上述大肠杆菌使其打是S35P32标志3：植物病毒蛋白质和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.植物病毒的重建实验甲ＲＮＡ＋乙Ｐr→感染病症同甲病毒；分别得到甲病毒乙ＲＮＡ＋甲Ｐr→感染病症同乙病毒；分别得到乙病毒Cncnc-microTMVHRVHRVTMV原始株拆开重建感染分别纯化植物病毒的重建实验遗传物质类型核染色体核外染色体真核生物细胞器原核生物质粒遗传物质在微生物细胞内的存在部位和方式染色体基因Ⅱ基因ⅠDNA基因是一段DNADNA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〕ATCGAAATTTTTTAAAGGGGGCCCCCGC基因测序就是读出A-C-G-T-G-G-A-C-G…...基因控制Pr因此控制性状GATCTAGAUDNAmRNA天冬氨酸基因是什么？基因决议生物体的生、长、病、老死等一切生命景象基因是生命的密码。。基因记录和传送遗传信息。Cncnc-micro大肠杆菌基因组4100个基因，4.7×106bp遗传信息的延续性功能相关的构造基因组成支配子构造基因单拷贝及rRNA多拷贝基因的反复序列少而短Cncnc-micro酵母菌基因组Cncnc-micro染色体长度Kb基因数12345678染色体长度Kb基因数439745666107892478410929482304231738142925732912313873345504874215714991310271310331110241622211520174原核生物基因调控系统支配子RPO构造基因启动基因支配基因调理基因质粒核外环状小型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质粒：编码降解有害物质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基因突变突变与育种基因突变和诱变育种Cncnc-micro突变的特点Cncnc-micro基因突变诱变机制突变率突变类型条件致死突变型〔株〕突变类型突变株的表型选择性突变株非选择性突变株营养缺陷型〔株〕抗性缺陷型〔株〕形状突变型〔株〕抗原突变型〔株〕产量突变型〔株〕按方法分：按突变株的表型能否能在选择性培育基上加以鉴别来区分。Cncnc-micro微生物突变体的主要类型形状突变型菌落形状突变型菌体形状突变型生化突变型营养突变体(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按突变本质分Cncnc-micro突变率出发菌株长出突变株含诱变剂的培育基突变的特点〔证明〕不对应性自发性稀有性独立性诱变性稳定性可逆性Cncnc-micro基因突变自发性和不对应性的证明变量试验涂布试验影印培育实验大肠杆菌稀释培育物10ml10ml(培育前先分成50小管)(在同一个大管中作整体培育)3714435抗噬菌体菌落数抗噬菌体菌落数变量实验涂布实验涂布敏感菌5×104个共12个平板5×104个菌落5000个细菌/菌落喷入T1保温重新涂布后喷入T1保温6个平板共353个菌落6个平板共28个菌落影印培育无药培育基含药培育基影印培育实验原始敏感菌种诱变机制移码突变染色体畸变碱基的置换Cncnc-micro碱基的置换直接引起置换的诱变剂HNO2CNH2腺嘌呤CO次黄嘌呤(Hk)A..THe..THk..THk..CA..THk..CG..CCOH次黄嘌呤(He)间接引起置换的诱变剂碱基的置换COHT：烯醇式CT：酮式OA..TT..AG..CA..T酮式T..G烯醇式COBr5-BU:酮式COHBr5-BU:烯醇式碱基的置换间接引起置换的诱变剂碱基的置换G..CA..BUG..BUA..BUG..CA..TA..TA..TA..TG..CA..BU酮式G..BU烯醇式烯醇式酮式移码突变ＤＮＡ分子中缺失或添加少数几个碱基对而引起呵斥突变点以后全部遗传密码转录与转释发生错误ABCABCABCABCABCABCABCABCAB+ABCABCCBACBACBACBACBAABCBCABCABCABCABCABCABCA增添一个碱基短少一个碱基染色体畸变某些理化因子，如Ｘ射线，紫外线，亚硝酸等，除能引起点突变外，还会引起DNA分F子大损伤，包括染色体易位，倒位，缺失，反复等，即为染色体畸变。Cncnc-micro染色体畸变紫外线诱变作用机理可使ＤＮＡ链裂断，破坏核糖和磷酸间的键联引起胞嘧啶和尿嘧啶产生水协作用呵斥氢键断裂能使胸腺嘧啶成二聚体，使ＤＮＡ构造发生改动Cncnc-micro突变与育种Cncnc-micro自发突变与育种从消费中选育定向培育优良种类诱变育种从青霉素产量看诱变育种诱变育种的根本环节诱变育种的原那么效价：指有效成分的浓度。1ug/ul称为1单位1945时间1943194319431947195519711977目前发酵单位(u/ml)100250500～850～850～8000～2万～5万5～10万从青霉素产量看诱变育种诱变育种的根本环节大多死亡少数存活存活率多数未变少数突变突变率多数负变少数正变正变率多数幅度小少数幅度大高产率投产率多数不宜投产少数适宜投产出发菌株计算出诱变Cncnc-micro诱变育种任务中应思索的几个原那么选优良的出发菌株选择简便有效的诱变剂处置单孢子〔或单细胞〕悬液选用最适剂量设计或采用高效挑选方案或方法Cncnc-micro利用复合处置的协同效应利用和发明形状，生理与产量间的相关目的选择简便有效的诱变剂出发菌株含诱变剂的液体培育基接种培育培育接种分别紫外线选择优良突变株S.t.his回变S.t.his吸入滤纸片保温可疑“三致〞试样鼠肝匀浆〔含羟化酶〕阳性阴性利用回变检测致癌剂——艾姆斯实验法挑选优良的出发菌株消费中用过的自发变异菌株采器具有有力性状的菌株采用已发生其他变异的菌株采用前体或最终产物代谢高的菌株采用增变菌株Cncnc-micro处置单孢子〔或单细胞〕悬液芽孢杆菌应处置芽孢放线菌，霉菌应处置孢子细菌指数期，放线菌霉菌要稍加萌生后运用出发菌株应制成均匀悬夜Cncnc-micro选用最适剂量剂量以诱变剂浓度和处置时间来表示适宜剂量：能扩展变异幅度又能促使变异移向正变范围的剂量Cncnc-micro充分利用复合处置的协同效应两种或多种诱变剂先后运用同种诱变剂反复运用两种或多种诱变剂同时运用Cncnc-micro利用和发明形状，生理与产量间的相关目的淀粉酶变色圈实验变色圈大的为淀粉酶高产菌落设计或采用高效挑选方案或方法一个出发菌株诱变剂处置选出200个单孢子菌菌株初筛〔每株1瓶〕选出50株复筛〔每株4瓶〕选出5株第一轮第二轮五个出发菌株初筛〔每株1瓶〕选出50株复筛〔每株4瓶〕选出5株40株40株40株40株40株诱变剂处置突变株的挑选方法高产突变菌株的挑选方法抗性突变体的挑选方法营养缺陷型的的挑选方法Cncnc-micro与突变株的挑选相关的几个概念与突变株的挑选相关的几个概念相关培育基根本培育基[-]完全培育基补充培育基三类遗传型野生型[A+B+]营养缺陷型型[A+B-]原养型[A+B+]Cncnc-micro突变春日霉素产生菌的孢子悬液·高产突变株的挑选琼脂块培育法挑选春日霉素高产菌种含供试菌种〔拮抗对象〕的琼脂平板抗性突变体的挑选方法青霉素浓缩法梯度培育皿法Cncnc-micro青霉素浓缩法培育基(含青霉素)接入敏感菌液〔含抗性突变株〕涂布抗青霉素菌落培育梯度培育皿法强抗性中抗性弱抗性含异烟肼接敏感菌含突变株营养缺陷型的挑选方法诱变剂处置淘汰野生型检出缺陷型夹层培育法限量补充培育法逐渐检出法影印接种法鉴定缺陷型Cncnc-micro菌丝过滤法夹层培育法及结果小菌落是第二次长起来的〔营养缺陷型〕逐个检出法涂布培育根本培育基上不长菌落完全培育基上长出菌落含诱变剂的液体培育基菌种营养缺陷型影印接种法完全培育基影印接种根本培育基营养缺陷型限量补充培育法微量蛋白质的完全培育基上小菌落是营养缺陷型突变株菌丝过滤法挑选营养突变株根本培育基接入微生物孢子〔含营养突变株〕涂布均匀后培育长出菌丝体〔野生型〕菌丝过滤得营养突变株细菌的基因重组真核微生物基因重组在有性繁衍过程中发生，当合子减数分裂时，两染色体发生交换。原核微生物经过转化、接合、转导等方式进展一部分物质转移和基因重组。〔小结〕Cncnc-microCncnc-micro转化(transformation)几个概念：转化、转化因子、感受态转化过程转化的特点转化(transformation)受体细胞直接吸收了来自供体细胞的DNA片断，并把它整合到本人的基因组中，细胞部分遗传性状发生变化的现象叫转化。Cncnc-micro转化因子转化是游离的ＤＮＡ片断的转移和重组游离的ＤＡＮ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，实验室里经过提取获得双链ＤＮＡ有转化才干，单链没有，Cncnc-micro受体细胞能接受转化的生理形状称为感受态，只需处于感受态的细菌才干接受转化因子，从出现到消逝约为４０分钟(对数期的中期)Cncnc-micro感受态觉得态出现缘由细菌失去部分细胞壁的结果细菌在细胞外表产生某种Ｅ引起Cncnc-micro感受态的决议决议要素细胞遗传性决议和菌龄有关环腺苷酸Camp可提高1000倍Ca2+能促使细胞进入感受态感受态因子是受体细胞外表上的一种蛋白质功能使转化因子结合在受体细胞外表每个受体细胞外表约有30-80个转化因子结合点，当转化因子结合到受体外表结合点上时，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，经过整合与受体细胞进展基因重组，有人发现DNA也可经过双链方式进入受体细胞构成双倍体的转化子。Cncnc-micro转化过程转化过程转化中基因交换过程示意图5∕3∕abc5∕3∕3∕5∕ABCDE5∕3∕3∕5∕abcABCDE5∕3∕3∕5∕ABCDEc5∕3∕3∕5∕cABCDE5∕3∕3∕5∕cABCDE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。Cncnc-micro转导的种类完全普遍转导流产普遍转导局限转导溶源转变低频转导高频转导遗传物质经过噬菌体的携带而转移的基因重组转导的发现转导(transduction)Cncnc-micro转导的特点供体A-B+完全普遍性转导(compietetransduction)A-B+A+B-少数受体A+B+经重组构成转导子鼠伤寒沙门氏菌A+B-多数受体构成溶源菌A-B+色氨酸缺陷型A+B-组氨酸缺陷型galbiogalbio宿主基因组整