微生物的遗传变异与菌种保藏课件

第一节微生物遗传变异的物质基础第二节

微生物的变异现象第三节

基因突变与基因重组第四节菌种保藏与复壮小结

第四章

微生物的遗传变异与菌种保藏第一部分

微生物基础知识微生物的遗传性：微生物亲代与子代的性状相似性。微生物的变异性：微生物子代和亲代之间性状的某种差异性。第四章

微生物的遗传变异

与菌种保藏一、微生物的遗传物质（一）真核微生物的遗传物质：（二）原核微生物的遗传物质：（三）病毒的遗传物质：DNA或RNADNADNA第一节微生物的遗传物质基础4DNA+Pr2(H2A、H2B、H3、H4）组蛋白八聚体（核心）DNA盘绕在外核心颗粒H1核小体串联串珠状结构螺线管染色体（一）真核微生物的遗传物质超螺旋5（二）原核生物的遗传物质裸露环状双链DNA存在形式：质粒和核质（三）病毒的遗传物质DNA或RNA，分布于核心携带基因少（四）质粒1.质粒的共同特性多为闭合环状裸露的DNA分子能自主复制相溶性或不相溶性所携带的基因非细胞生长所必须可自然丢失或人工消除可从一个细菌转移到另个细菌2.医学上重要质粒（1）F因子致育因子/性因子，编码性菌毛，有F因子的

即为F+菌株，与接合作用有关分布于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中接合作用（2）R质粒（抗药性因子）接合型：可通过细菌间接合进行传递非接合型：不能通过接合传递，但可通过转导传递。

编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。（3）Col质粒：含有编码大肠菌素的基因。（4）毒性质粒：具有编码毒素的作用，与

致病菌的毒性有关。（5）代谢质粒：携带有能降解某些化学物

质的酶基因。基因型：微生物具有的全部基因组，决定于基因。不可逆，可稳定遗传。表型：微生物在特定环境下表现出的全部性状。取决于环境，可逆，不遗传。

第一节微生物的变异现象一、形态结构变异

鼠疫杆菌多形态性(衰残型)

3%～6%NaCl琼脂培养基

正常形态细菌

L型变异

正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型青霉素、溶菌酶抗体或补体

42～43℃炭疽杆菌不能形成芽胞,毒性减弱

10～20天

0.1%石炭酸变形杆菌（有鞭毛）（无鞭毛）

二、菌落特征变异

光滑型菌落粗糙型菌落

S

R原因：失去LPS的特异多糖在陈旧培养基中长期培养三、毒力变异

β棒状噬菌体

白喉棒状杆菌

获得白喉毒素

牛型结核杆菌卡介苗

(有毒）(弱毒,保持

抗原性)胆汁、甘油、马铃薯培养基13年(230代)β-半乳糖苷酶半乳糖苷渗透酶半乳糖苷转酰酶

五、酶活性的变异大肠埃希菌乳糖

含链霉素培基痢疾杆菌依赖链霉素株

(耐药菌株)

四、耐药性变异第三节

基因突变与基因重组一、基因突变突变：遗传物质的核苷酸序列发生了稳定而可遗传的变化。染色体畸变：指DNA的大段变化（损伤）现象，表现为染色体的插入、缺失、重复、易位和倒位。基因突变：一对或少数几对碱基发生置换、插入或缺失而引起的突变，称点突变。染色体畸变：较大范围改变。1、缺失2、重复3、倒位4、易位缺失、插入5′….UCACGACAUAUG….3′5′….UCAGCGACAUAUG….3′丝精组蛋丝丙

苏

酪

5′….UCAGACAUAUG….3′丝天

异亮

插入

缺失

正常C自然条件下发生的突变，突变率低。大多数突变属此类，原因不明。人为的作用，由理化及生物因素诱发。物理因素：高温、紫外线、X射线、γ-射线化学诱变剂：亚硝酸、羟胺、各种烷化剂、

吖啶类染料或碱基类似物1.自发突变：2.诱发突变：（一）引起基因突变的因素（二）基因突变的特点不对应性自发性稀有性独立性可诱变性稳定性可逆性（三）基因突变的类型突变株的表型表现检出方法营养缺陷型丧失合成一种或几种生长因子的能力，不能在基本培养基上生长补充培养基抗性突变型产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性药物培养基条件致死突变型在某种条件下可正常生长、繁殖并实现其表型，而在另一条件下却无法生长繁殖培养条件改变其他毒力、产量、代谢产物等基因转移：遗传物质由供体菌转移至受体菌。基因重组：两个独立基因组内的遗传基因，通过一定的途径转移到一起，进行交换整合，形成新的稳定基因组的过程。转化基因转移方式转导

接合

噬菌体转变二、基因转移与重组（一）转化

受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，并整合入受体菌基因组中，从而使受体菌获得了供体菌的部分遗传性状的过程感受态：易接受并整合外源DNA的状态。转化子非转化子26感受态：电穿孔（二）转导

以噬菌体的媒介，把供体菌的DNA片段带到受体细胞中，通过基因重组而使受体菌获得供体菌部分遗传性状的过程。AB[-][-]his+his+his-28普遍性转导完全转导：流产转导完全流产转导子（三）接合供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，把F质粒或其携带的基因组片段传递给受体菌，使受体菌获得新遗传性状的过程。F+菌株

(雄性菌株)F-菌株

(雌性菌株)31F++F-

→F++F+F+F-F+F-F+F+F+F+接合机制：32

β棒状噬菌体

白喉棒状杆菌

获得白喉毒素（四）溶原性转变（噬菌体转变）溶原菌的DNA结构发生改变。基因转移方式基因来源

转移方式

转化供体菌直接摄取

接合供体菌性菌毛

转导供体菌噬菌体为载体

溶原性转变噬菌体整合四种基因转移方式的比较（五）细胞融合

通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞或原生质体进行融合，从而获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子，此方法称为细胞融合。一、目的第四节菌种保藏与复壮不死、不衰、不变、不污染，便于研究、检验、交换和使用。1.选用优良的纯种，最好是休眠体，如分生孢子、芽胞等）2.创造降低代谢活动强度，生长繁殖受抑制，

难以发生突变的环境条件。

环境要素二、菌种保藏的原理及步骤（一）菌种保藏的原理干燥低温缺氧缺营养添加保护剂等（二）菌种保藏步骤1.挑选特征典型的优良纯种。2.确定保藏的合适菌体形态。3.选择最适宜的保藏方法。4.定期检查，及时移种。（一）菌种保藏机构的任务广泛收集科研和生产菌种、菌株，并加以妥善保管，使之达到不死、不衰、不乱以及便于研究、交换和使用的目的。三、菌种保藏机构

（二）中国菌种保藏机构中国医学微生物菌种保藏中心（CMCC）

(归口卫生部)中国抗生素微生物菌种保藏中心（CACC）

(国家医药管理局)中国农业微生物菌种保藏中心（ACCC）

(归口中国农业科学院)中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC）

(归口中国科学院)中国工业微生物菌种保藏中心（CICC）

(归口轻工业总会)中国林业微生物菌种保藏中心（CFCC）

(归口中国林业科学院)中国兽医微生物菌种保藏中心（CVCC(归口农业部)40（三）世界各国主要菌种保藏机构单位名称单位缩写单位名称单位缩写世界菌种保藏联合会WFCC日本微生物菌种保藏联合会JFCC美国标准菌株保藏中心ATCC北海道大学农学部应用微生物教研室AHU美国农业部北方研究利用发展部NRRL东京大学农学部发酵教研室ATU美国农业研究服务处菌中收藏馆ARS东京大学应用微生物研究所IAM美国Upjohn公司菌种保藏部UPJOHN东京大学医学科学研究所IID加拿大Alberta大学霉菌标本室UAMH东京大学医学院细菌学教研室MTU加拿大国家科学研究委员会NRC大阪发酵研究所IFO法国典型微生物保藏中心CCTM广岛大学工业学部发酵工业系AUT捷克和斯洛伐克国家菌保会CNCTC新西兰植物病害真菌保藏部PDDCC荷兰真菌中心收藏所CBS德国科赫研究所RKI英国国立典型菌种收藏馆NCTC德国发酵红叶研究所微生微生物收藏室MIG英联邦真菌研究所CMI德国微生物研究所菌种收藏室KIM英国国立工业细菌收藏所NCIB

广州工业微生物检测中心菌种保藏库四、菌种保藏方法（一）斜面低温保藏方法：斜面菌种置4～6℃冰箱保藏，

定时传代条件：低温适用范围：各类微生物保藏时间：1～6个月（二）液体石蜡保藏法方法：斜面菌种，橡皮塞取代棉塞，

加液体石蜡油，置4～6℃冰箱条件：低温、缺氧适用范围：各类微生物保藏时间：1～2年（三）沙土管保藏法方法：将菌种置于干燥砂土管中，

置4～6℃冰箱保藏。条件：低温、干燥、缺营养适用范围：孢子和芽孢保藏时间：2～10年。（四）-80℃冰箱冷冻保藏法方法：将菌种置安瓿瓶中用脱脂牛奶、血清做保护剂，置-80℃

冰箱保藏。条件：低温、缺氧、保护剂适用范围：各种微生物保藏时间：1～5年。（五）真空冷冻干燥法方法：将菌种置安瓿瓶中用脱脂牛奶、血清做保护剂，冷冻干燥后，置4～5℃保藏。条件：干燥、低温、缺氧、保护剂适用范围：三菌和病毒（不适用丝状

真菌）保藏时间：5～10年冻干管:广东省微生物菌种保藏中心（五）液氮超低温保藏法方法：用脱脂牛奶、甘油做保护剂，保存于-70超低温冰箱或液氮(-196～-156℃)条件：低温、保护剂适用范围：各类微生物保藏时间：数年，较理想的方法。