第一章 微生物遺傳學(xué)緒論 ppt課件

1、2021-11-10微生物遺傳與應(yīng)用微生物遺傳與應(yīng)用 2021-11-10n遺傳（遺傳（heredity）：）：是指生物繁殖過(guò)程中，是指生物繁殖過(guò)程中，親代與子代在各方面的相似現(xiàn)象。親代與子代在各方面的相似現(xiàn)象。n變異（變異（variation）：）：是指子代個(gè)體發(fā)生了是指子代個(gè)體發(fā)生了改變，在某些方面不同于親代。改變，在某些方面不同于親代。 2021-11-10遺傳遺傳生育生育傳染病傳染病遺傳病遺傳病易感性易感性微生物微生物2021-11-10微生物遺傳與育種微生物遺傳與育種n微生物的遺傳規(guī)律微生物的遺傳規(guī)律n微生物的育種方式微生物的育種方式h7n9爆發(fā)2021-11-10pb2pb1han

2、pnampnspa6個(gè)內(nèi)部片段來(lái)源于h9n2rna病毒病毒-h7n92021-11-10在新h7n9甲型禽流感的8個(gè)基因中，表面血凝素haemagglutinin蛋白基因來(lái)自于h7亞型病毒，神經(jīng)氨酸酶neuraminidase基因來(lái)自h11n9，其余6個(gè)內(nèi)核基因都來(lái)自h9n2。也就是說(shuō)新h7n9甲型禽流感是由這三個(gè)病毒的基因重組產(chǎn)生的一個(gè)全新的基因。政府應(yīng)對(duì)2021-11-10捕捉h7n9的30天n上海郊區(qū)，金山，2004年上海市政府一號(hào)工程h7n9n新新h7n9h7n9甲型禽流感自甲型禽流感自4 4月月1 1日國(guó)際衛(wèi)生組織正式日國(guó)際衛(wèi)生組織正式公布以來(lái)，截止到公布以來(lái)，截止到4 4月月7 7

3、日，中國(guó)已經(jīng)有日，中國(guó)已經(jīng)有1818例確例確診。大部分確診的病例的病情嚴(yán)重，診。大部分確診的病例的病情嚴(yán)重，6 6人人 已確已確認(rèn)死亡。目前尚未發(fā)現(xiàn)人與人之間傳播，并且認(rèn)死亡。目前尚未發(fā)現(xiàn)人與人之間傳播，并且確診的案例彼此并無(wú)關(guān)聯(lián)。然而，我們對(duì)這個(gè)確診的案例彼此并無(wú)關(guān)聯(lián)。然而，我們對(duì)這個(gè)新的病毒的許多方面都不了解，包括它的傳播新的病毒的許多方面都不了解，包括它的傳播性，致病性和起源，因性，致病性和起源，因 此，導(dǎo)致了我們?cè)谂写?，?dǎo)致了我們?cè)谂袛噙@個(gè)病毒是否會(huì)造成瘟疫時(shí)存在不確定性，斷這個(gè)病毒是否會(huì)造成瘟疫時(shí)存在不確定性，以及我們的公共健康管理部門(mén)應(yīng)該如何正確的以及我們的公共健康管理部門(mén)應(yīng)該如何

4、正確的應(yīng)對(duì)。應(yīng)對(duì)?？茖W(xué)界：一個(gè)全新的病毒在新h7n9甲型禽流感的8個(gè)基因中，表面血凝素haemagglutinin蛋白基因來(lái)自于h7亞型病毒，神經(jīng)氨酸酶neuraminidase基因來(lái)自h11n9，其余6個(gè)內(nèi)核基因都來(lái)自h9n2。也就是說(shuō)新h7n9甲型禽流感是由這三個(gè)病毒的基因重組產(chǎn)生的一個(gè)全新的基因。中國(guó)杭州疾控中心和who中國(guó)流感中心共采集，分析了4個(gè)新h7n9甲型禽流感的基因組，并在gisaid數(shù)據(jù)庫(kù)上公布。我們用這4個(gè)基因組以及1193個(gè)已知的流感各亞型的基因組，做了一個(gè)全面的系統(tǒng)生成樹(shù)和進(jìn)化分析。病毒開(kāi)始變異我們?cè)趆aemagglutinin全長(zhǎng)560個(gè)氨基酸中，發(fā)現(xiàn)了a/shang

5、hai/1/2013病毒有9個(gè)變異。這說(shuō)明新h7n9甲型禽流感有很強(qiáng)的變異能力。由于表面血凝素haemagglutinin蛋白是病毒用來(lái)吸附感染動(dòng)物細(xì)胞的，它的高變異能力可能導(dǎo)致它傳播感染能力和治病能力的變化，這需要引起我們的特別注意。新h7n9甲型禽流感不是由經(jīng)典的h7n9進(jìn)化而來(lái)基因重組的地點(diǎn)可能在江浙一帶cell host&microbe于9月19日在線(xiàn)發(fā)表n第一次病毒重配事件產(chǎn)生了一個(gè)原初的h7n9病毒，它是由具有歐亞起源的禽流感病毒提供了ha和na基因和中國(guó)野鳥(niǎo)攜帶的h9n2病毒提供內(nèi)部基因。隨后，這種原初的h7n9病毒從野鳥(niǎo)傳入家禽中，并與原來(lái)在華東地區(qū)家禽中流行的h9n2

6、病毒發(fā)生第二次重配。這次重配發(fā)生在2012年早期，從而導(dǎo)致了家禽中爆發(fā)了這次能感染人的多樣的新型h7n9病毒。2021-11-102021-11-102021-11-10國(guó)內(nèi)知名機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)知名機(jī)構(gòu)n中科院微生物所（北京）中科院微生物所（北京）n中科院病毒所（武漢）中科院病毒所（武漢）n上海交大上海交大n山東大學(xué)山東大學(xué)n南開(kāi)大學(xué)南開(kāi)大學(xué)2021-11-10n楊勝利楊勝利 院士院士 （中科院上海生物工程研究（中科院上海生物工程研究中心）中心）n趙國(guó)屏趙國(guó)屏 院士院士 （中科院上海生命科學(xué)院）（中科院上海生命科學(xué)院）n鄧子新鄧子新 院士院士 （上海交通大學(xué)）（上海交通大學(xué)）n譚華榮譚華榮 （中科院微

7、生物研究所，中國(guó)遺傳（中科院微生物研究所，中國(guó)遺傳學(xué)會(huì)微生物遺傳專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員）學(xué)會(huì)微生物遺傳專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員）n 2021-11-10參考教材：參考教材：n現(xiàn)代微生物遺傳學(xué) 陳三鳳編，化工出版社 2002n盛祖嘉，微生物遺傳學(xué)，2007（第三版），科學(xué)出版社2021-11-10大綱大綱n第一章第一章 緒論緒論(1.5)(1.5)n第二章第二章 經(jīng)典遺傳學(xué)概論經(jīng)典遺傳學(xué)概論(6)(6)n第三章第三章 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)(2)(2)n第四章第四章 細(xì)菌遺傳學(xué)細(xì)菌遺傳學(xué)(4)(4)n第五章第五章 放線(xiàn)菌遺傳學(xué)放線(xiàn)菌遺傳學(xué)(1)(1)n第六章第六章 真菌的遺傳學(xué)真菌的遺傳學(xué)(4)(4

8、)n第七章第七章 基因突變與誘變育種基因突變與誘變育種(6)(6)n第八章第八章 轉(zhuǎn)座因子（轉(zhuǎn)座因子（1.51.5）n第九章第九章 代謝控制育種（代謝控制育種（2 2）2021-11-10緒論緒論n第一節(jié)第一節(jié) 微生物遺傳學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史微生物遺傳學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史n第二節(jié)第二節(jié) 微生物作為遺傳學(xué)研究材料的優(yōu)越性微生物作為遺傳學(xué)研究材料的優(yōu)越性n第三節(jié)第三節(jié) 微生物遺傳學(xué)方法在高等動(dòng)植物的遺傳微生物遺傳學(xué)方法在高等動(dòng)植物的遺傳與育種研究中的應(yīng)用與育種研究中的應(yīng)用2021-11-10第一節(jié)第一節(jié) 微生物遺傳學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史微生物遺傳學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史n1. 1. 成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科前成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科前n2. 2.

9、 發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科n3. 3. 分子遺傳學(xué)的發(fā)展分子遺傳學(xué)的發(fā)展2021-11-10什么是科學(xué)什么是科學(xué)n庫(kù)恩的庫(kù)恩的“范式范式”概念概念科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)n范式范式是由理論要素、心理要素以及聯(lián)結(jié)這兩個(gè)要是由理論要素、心理要素以及聯(lián)結(jié)這兩個(gè)要素的本體論和方法論要素組成的。素的本體論和方法論要素組成的。n理論要素理論要素包括概念、原理、定律、公式、實(shí)驗(yàn)技包括概念、原理、定律、公式、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備等；術(shù)和設(shè)備等；n心理要素心理要素包括科學(xué)家團(tuán)體從事科學(xué)活動(dòng)的共同心包括科學(xué)家團(tuán)體從事科學(xué)活動(dòng)的共同心理功能，諸如信念、直覺(jué)、審美、靈感、頓悟、理功能，諸如信念、直覺(jué)

10、、審美、靈感、頓悟、價(jià)值判斷等；價(jià)值判斷等；n本體論、方法論本體論、方法論要素起著世界觀、思維方式、研要素起著世界觀、思維方式、研究綱領(lǐng)的作用，以此指導(dǎo)科學(xué)共同體的工作究綱領(lǐng)的作用，以此指導(dǎo)科學(xué)共同體的工作 2021-11-101. 1. 成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科前成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科前n微生物學(xué)發(fā)展的早期，微生物的微生物學(xué)發(fā)展的早期，微生物的遺傳變異遺傳變異現(xiàn)象已為現(xiàn)象已為許多人注意。如巴斯德觀察到炭疽桿菌在高溫培養(yǎng)許多人注意。如巴斯德觀察到炭疽桿菌在高溫培養(yǎng)后毒性大減而抗原性不變；后毒性大減而抗原性不變；科赫法則科赫法則。n由于由于2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代前年代前遺傳學(xué)的研究只限于高等動(dòng)物遺傳

11、學(xué)的研究只限于高等動(dòng)物和植物，對(duì)在動(dòng)物和植物中發(fā)現(xiàn)的遺傳學(xué)規(guī)律能否和植物，對(duì)在動(dòng)物和植物中發(fā)現(xiàn)的遺傳學(xué)規(guī)律能否用于微生物持懷疑態(tài)度。認(rèn)為細(xì)菌的核是分散的，用于微生物持懷疑態(tài)度。認(rèn)為細(xì)菌的核是分散的，細(xì)菌的變異不同于植物和動(dòng)物的突變。細(xì)菌的變異不同于植物和動(dòng)物的突變。2021-11-10(1)徹底否定了徹底否定了自然發(fā)生自然發(fā)生學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō) (2)免疫學(xué)免疫學(xué)-預(yù)防接種預(yù)防接種 (3)證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的(4)巴斯德消毒法巴斯德消毒法 2021-11-10巴斯德與炭疽病巴斯德與炭疽病2021-11-10接種預(yù)防接種預(yù)防2021-11-10kochkoch證明了炭疽病由炭疽

12、桿菌引起證明了炭疽病由炭疽桿菌引起18821882，發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌，發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌18831883，首次發(fā)表，首次發(fā)表kochkoch法則。法則。2021-11-10其他重要研究其他重要研究n19281928年肺炎雙球菌中的年肺炎雙球菌中的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)。n3030年代中酵母菌、脈孢菌是進(jìn)行系統(tǒng)的遺傳學(xué)研究年代中酵母菌、脈孢菌是進(jìn)行系統(tǒng)的遺傳學(xué)研究的僅有的微生物，研究的內(nèi)容基本只限于的僅有的微生物，研究的內(nèi)容基本只限于基因重組基因重組和定位。和定位。n總之，總之，4040年代以前的微生物遺傳學(xué)的研究是不系統(tǒng)年代以前的微生物遺傳學(xué)的研究是不系統(tǒng)的、局限的。的、局限的。2021-11-

13、10n4040年代前大量的微生物遺傳變異現(xiàn)象的觀察，及酵母菌和脈年代前大量的微生物遺傳變異現(xiàn)象的觀察，及酵母菌和脈孢菌中的經(jīng)典遺傳學(xué)研究都為以后的發(fā)展打下基礎(chǔ)。孢菌中的經(jīng)典遺傳學(xué)研究都為以后的發(fā)展打下基礎(chǔ)。n在高等動(dòng)物和植物的遺傳學(xué)研究中也逐漸認(rèn)識(shí)到研究基因的在高等動(dòng)物和植物的遺傳學(xué)研究中也逐漸認(rèn)識(shí)到研究基因的作用機(jī)制這一類(lèi)問(wèn)題時(shí)有必要采用微生物作為研究材料。作用機(jī)制這一類(lèi)問(wèn)題時(shí)有必要采用微生物作為研究材料。n4040年代初期抗生素工業(yè)的興起給微生物遺傳學(xué)研究以很大的年代初期抗生素工業(yè)的興起給微生物遺傳學(xué)研究以很大的推動(dòng)力。推動(dòng)力。2021-11-102 2 發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科發(fā)展成為一門(mén)

14、獨(dú)立的學(xué)科n4040年代主要有年代主要有5 5個(gè)方面的工作促使微生物遺傳學(xué)發(fā)個(gè)方面的工作促使微生物遺傳學(xué)發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。展成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。n（1 1）脈孢菌中營(yíng)養(yǎng)缺陷型的發(fā)現(xiàn)）脈孢菌中營(yíng)養(yǎng)缺陷型的發(fā)現(xiàn)n（2 2）細(xì)菌的抗性突變的證實(shí)）細(xì)菌的抗性突變的證實(shí)n（3 3）細(xì)菌基因重組的發(fā)現(xiàn)）細(xì)菌基因重組的發(fā)現(xiàn)n（4 4）轉(zhuǎn)化因子的化學(xué)本質(zhì)的鑒定）轉(zhuǎn)化因子的化學(xué)本質(zhì)的鑒定n（5 5）噬菌體遺傳學(xué)研究的開(kāi)展）噬菌體遺傳學(xué)研究的開(kāi)展2021-11-10（1 1）脈孢菌中）脈孢菌中營(yíng)養(yǎng)缺陷型營(yíng)養(yǎng)缺陷型的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)n4040年代前已發(fā)現(xiàn)年代前已發(fā)現(xiàn)x x射線(xiàn)射線(xiàn)能誘發(fā)霉菌細(xì)胞的突能誘發(fā)霉菌細(xì)胞的突

15、變。變。n研究果蠅基因作用機(jī)制的遺傳學(xué)家比德?tīng)栄芯抗壔蜃饔脵C(jī)制的遺傳學(xué)家比德?tīng)枺╣.w.g.w.beadlebeadle）和生物化學(xué)家塔特姆）和生物化學(xué)家塔特姆（e.l.e.l.tatumtatum）用）用x x射線(xiàn)處理射線(xiàn)處理脈孢菌的分生脈孢菌的分生孢子孢子，得到預(yù)期的營(yíng)養(yǎng)缺陷型。，得到預(yù)期的營(yíng)養(yǎng)缺陷型。|營(yíng)養(yǎng)缺陷型營(yíng)養(yǎng)缺陷型因突變而喪失產(chǎn)生某種生物合成酶的能因突變而喪失產(chǎn)生某種生物合成酶的能力，并因而成為必須在培養(yǎng)基中添加某種物質(zhì)才能生長(zhǎng)的力，并因而成為必須在培養(yǎng)基中添加某種物質(zhì)才能生長(zhǎng)的突變類(lèi)型。突變類(lèi)型。2021-11-10研究營(yíng)養(yǎng)缺陷型的重要意義研究營(yíng)養(yǎng)缺陷型的重要意義n為生物合

16、成代謝途徑的研究提供了有效的手為生物合成代謝途徑的研究提供了有效的手段段;lys-;lys-n提出了一個(gè)基因一種酶的假設(shè)；提出了一個(gè)基因一種酶的假設(shè)；n利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型探索代謝途徑的原理在遺傳學(xué)利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型探索代謝途徑的原理在遺傳學(xué)各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用；各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用；n除研究基因的原初功能外，還被應(yīng)用于研究基除研究基因的原初功能外，還被應(yīng)用于研究基因結(jié)構(gòu)和基因突變因結(jié)構(gòu)和基因突變; ;n應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷作為標(biāo)記應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷作為標(biāo)記, ,發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌接合細(xì)菌接合。2021-11-10（2 2）細(xì)菌的）細(xì)菌的抗性突變抗性突變的證實(shí)的證實(shí)n19431943年以前對(duì)于細(xì)菌的抗性是否來(lái)源于基

17、因突變已年以前對(duì)于細(xì)菌的抗性是否來(lái)源于基因突變已有許多討論，但缺乏嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)論證。有許多討論，但缺乏嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)論證。n19431943年盧里亞（年盧里亞（s.e.lurias.e.luria）和物理學(xué)家德?tīng)柌紖慰耍┖臀锢韺W(xué)家德?tīng)柌紖慰耍╩.m.delbruckdelbruck）用嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)證實(shí)細(xì)菌的抗性是基）用嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)證實(shí)細(xì)菌的抗性是基因突變的結(jié)果。因突變的結(jié)果。n使人們認(rèn)識(shí)到可能所有的生物都有著基本相同的遺使人們認(rèn)識(shí)到可能所有的生物都有著基本相同的遺傳變異規(guī)律。傳變異規(guī)律。n嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)方法開(kāi)始被應(yīng)用到微生物遺傳學(xué)領(lǐng)域。嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)方法開(kāi)始被應(yīng)用到微生物遺傳學(xué)領(lǐng)域。|抗性突變型抗性突變型因突變

18、而產(chǎn)生了對(duì)某種化學(xué)藥物或致死物理因子的抗性因突變而產(chǎn)生了對(duì)某種化學(xué)藥物或致死物理因子的抗性2021-11-10&抗性突變的爭(zhēng)論抗性突變的爭(zhēng)論&一種觀點(diǎn)認(rèn)為，突變是通過(guò)適應(yīng)而發(fā)生的，即各種抗一種觀點(diǎn)認(rèn)為，突變是通過(guò)適應(yīng)而發(fā)生的，即各種抗性是由其環(huán)境（指其中所含的抵抗對(duì)象）誘發(fā)出來(lái)的，性是由其環(huán)境（指其中所含的抵抗對(duì)象）誘發(fā)出來(lái)的，突變的原因和突變的性狀間是相對(duì)應(yīng)的，并認(rèn)為這就是突變的原因和突變的性狀間是相對(duì)應(yīng)的，并認(rèn)為這就是“定向變異定向變異”，也有人稱(chēng)它為，也有人稱(chēng)它為“馴化馴化”或或“馴養(yǎng)馴養(yǎng)”。&另一種看法則認(rèn)為，基因突變是自發(fā)的，且與環(huán)境是另一種看法則認(rèn)為，基因突

19、變是自發(fā)的，且與環(huán)境是不相對(duì)的。由于其中有自發(fā)突變、誘發(fā)突變、誘變劑與不相對(duì)的。由于其中有自發(fā)突變、誘發(fā)突變、誘變劑與選擇條件等多種因素錯(cuò)綜在一起，所以難以探究問(wèn)題的選擇條件等多種因素錯(cuò)綜在一起，所以難以探究問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。實(shí)質(zhì)。&從從19431943年起，經(jīng)過(guò)幾個(gè)嚴(yán)密而巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要年起，經(jīng)過(guò)幾個(gè)嚴(yán)密而巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要攻克了檢出在接觸抗性因子前已產(chǎn)生的自發(fā)突變株的難攻克了檢出在接觸抗性因子前已產(chǎn)生的自發(fā)突變株的難題，終于解決了這場(chǎng)紛爭(zhēng)。題，終于解決了這場(chǎng)紛爭(zhēng)。2021-11-10基因突變的自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性的證明基因突變的自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性的證明n變量試驗(yàn)變量試驗(yàn)n涂布試驗(yàn)涂布試驗(yàn)

20、n平板影印培養(yǎng)試驗(yàn)平板影印培養(yǎng)試驗(yàn)2021-11-10大腸桿菌稀釋培養(yǎng)物大腸桿菌稀釋培養(yǎng)物10ml10ml(培養(yǎng)前先分成培養(yǎng)前先分成50小管小管)(在同一個(gè)大管中作整體培養(yǎng)在同一個(gè)大管中作整體培養(yǎng))2 3 7 1 4 4 3 5 抗噬菌體菌落數(shù)抗噬菌體菌落數(shù) 抗噬菌體菌落數(shù)抗噬菌體菌落數(shù)變量試驗(yàn)變量試驗(yàn) 甲管甲管乙管乙管噬菌體起淘汰原始未突變株和鑒別抗噬菌體突變株的作用。噬菌體起淘汰原始未突變株和鑒別抗噬菌體突變株的作用。（10ml）（10ml）n1943年，年，s. e. luria 和和m. delbrck 根根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。加入噬菌體加入噬菌體2021-11-10（

21、3 3）細(xì)菌）細(xì)菌基因重組基因重組的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)n細(xì)菌能否通過(guò)有性生殖而導(dǎo)致基因重組這一問(wèn)題細(xì)菌能否通過(guò)有性生殖而導(dǎo)致基因重組這一問(wèn)題早在早在20年代便曾有人提出并企圖用實(shí)驗(yàn)解答?？赡甏阍腥颂岢霾⑵髨D用實(shí)驗(yàn)解答?？墒怯捎诜椒ǖ木窒薅貌坏綉?yīng)有的結(jié)果。是由于方法的局限而得不到應(yīng)有的結(jié)果。n應(yīng)用細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)缺陷型為材料，在應(yīng)用細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)缺陷型為材料，在1946-1947年年萊德伯格（萊德伯格（j.lederberg）和泰特姆報(bào)道了大腸）和泰特姆報(bào)道了大腸桿菌中的基因重組。桿菌中的基因重組。2021-11-1019461946年，年，j.lederbergj.lederberg的大腸桿菌的大腸桿菌雜

22、交試驗(yàn)雜交試驗(yàn)：n材料：大腸桿菌材料：大腸桿菌(escherichia coli)k12(escherichia coli)k12菌株的菌株的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺陷型品系：兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺陷型品系：菌株菌株a a甲硫氨酸缺陷型甲硫氨酸缺陷型met-met-和生物素缺陷型和生物素缺陷型bio-bio-；菌株菌株b b蘇氨酸缺陷型蘇氨酸缺陷型thr-thr-和亮氨酸缺陷型和亮氨酸缺陷型leu-leu-。n方法：將方法：將a a、b b兩菌株混和，在基本培養(yǎng)基兩菌株混和，在基本培養(yǎng)基( (固體固體) )上涂布培養(yǎng)。上涂布培養(yǎng)。n結(jié)果：平板上長(zhǎng)出原養(yǎng)型菌落結(jié)果：平板上長(zhǎng)出原養(yǎng)型菌落(+)(+)。2021-11-10

23、a品系：品系：met bio leu thr b品系：品系：met bio leu thr a a+b b 基本培基本培 養(yǎng)基養(yǎng)基 met bio leu thr2021-11-10n使人們更為明確地認(rèn)識(shí)到微生物和高等動(dòng)植物在使人們更為明確地認(rèn)識(shí)到微生物和高等動(dòng)植物在遺傳規(guī)律上的一致性。遺傳規(guī)律上的一致性。n通過(guò)基本相同的方法，以后陸續(xù)在霉菌、放線(xiàn)菌通過(guò)基本相同的方法，以后陸續(xù)在霉菌、放線(xiàn)菌等各種生物中發(fā)現(xiàn)基因重組，從此遺傳學(xué)研究遍等各種生物中發(fā)現(xiàn)基因重組，從此遺傳學(xué)研究遍及任何一種生物。及任何一種生物。n探索基因重組促使在探索基因重組促使在5050年代發(fā)現(xiàn)了年代發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)，遺傳學(xué)，遺傳學(xué)

24、研究的手段得以擴(kuò)充。研究的手段得以擴(kuò)充。2021-11-10（4 4）轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子的化學(xué)本質(zhì)的鑒定的化學(xué)本質(zhì)的鑒定n19281928年格里菲斯（年格里菲斯（f.griffithf.griffith）在肺炎雙球菌中）在肺炎雙球菌中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象（非致病的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象（非致病的r r型肺炎球菌型肺炎球菌可以轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢赞D(zhuǎn)變?yōu)橹虏〉闹虏〉膕 s型肺炎球菌型肺炎球菌）后，直到）后，直到19441944年轉(zhuǎn)化因子的年轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)才被艾弗里本質(zhì)才被艾弗里(o.t.avery)(o.t.avery)所鑒定。所鑒定。n這是說(shuō)明遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是這是說(shuō)明遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是dnadna的第一個(gè)明確的實(shí)的第一個(gè)明確的

25、實(shí)驗(yàn)根據(jù)。是驗(yàn)根據(jù)。是19531953年年dnadna分子雙螺旋模型的提出和分分子雙螺旋模型的提出和分子遺傳學(xué)發(fā)展的前奏。子遺傳學(xué)發(fā)展的前奏。2021-11-10n加加s菌菌dnan加加s菌菌dna及及dna酶以外酶以外的酶的酶n加加s菌的菌的dna和和dna酶酶n加加s菌的菌的rnan加加s菌的蛋白質(zhì)菌的蛋白質(zhì)n加加s菌的莢膜多糖菌的莢膜多糖活活r菌菌長(zhǎng)出長(zhǎng)出s菌菌只有只有r菌菌1944年年o.t.avery、c.m.macleod和和m。mccarty從熱死從熱死s型型s. pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化

26、試驗(yàn)：并在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：只有只有s型細(xì)菌的型細(xì)菌的dna才能將才能將s. pneumoniae的的r型轉(zhuǎn)化為型轉(zhuǎn)化為s型。且型。且dna純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。說(shuō)明純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。說(shuō)明s型菌株轉(zhuǎn)型菌株轉(zhuǎn)移給移給r型菌株的，是遺傳因子。型菌株的，是遺傳因子。2021-11-10（5 5）噬菌體噬菌體遺傳學(xué)研究的開(kāi)展遺傳學(xué)研究的開(kāi)展n噬菌體是體制最簡(jiǎn)單的生物。噬菌體遺傳學(xué)的研噬菌體是體制最簡(jiǎn)單的生物。噬菌體遺傳學(xué)的研究非但把遺傳學(xué)規(guī)律推廣到最簡(jiǎn)單的生物，而且究非但把遺傳學(xué)規(guī)律推廣到最簡(jiǎn)單的生物，而且溫和噬菌體及轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的發(fā)現(xiàn)成為微生物遺傳學(xué)、溫和噬菌體及轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的發(fā)現(xiàn)成為微

27、生物遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)研究的有效手段。分子遺傳學(xué)研究的有效手段。2021-11-10n同時(shí)期，遺傳學(xué)的發(fā)展同時(shí)期，遺傳學(xué)的發(fā)展2021-11-101.遺傳學(xué)初創(chuàng)時(shí)期遺傳學(xué)初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910)n(1). 1900年，三位植物學(xué)家：年，三位植物學(xué)家：n狄狄弗里斯（弗里斯（de vris h.）n科倫斯（科倫斯（correns c.）n馮馮切爾邁克（切爾邁克（vontschermak e.）n在不同國(guó)家用多種植物進(jìn)行了與孟德?tīng)栐缙谘芯肯囝?lèi)似在不同國(guó)家用多種植物進(jìn)行了與孟德?tīng)栐缙谘芯肯囝?lèi)似n的雜交育種試驗(yàn)的雜交育種試驗(yàn)獲得與孟德?tīng)栂嗨频慕忉尗@得與孟德?tīng)栂嗨频慕忉?證實(shí)孟爾證實(shí)孟爾n遺傳規(guī)律遺

28、傳規(guī)律確認(rèn)重大意義。確認(rèn)重大意義。n1900年孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的重新發(fā)現(xiàn)年孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的重新發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著標(biāo)志著遺傳學(xué)的遺傳學(xué)的n建立建立和開(kāi)始發(fā)展和開(kāi)始發(fā)展孟德?tīng)柋还J(rèn)為現(xiàn)代遺傳學(xué)的創(chuàng)始人。孟德?tīng)柋还J(rèn)為現(xiàn)代遺傳學(xué)的創(chuàng)始人。n1910年起將孟德?tīng)栠z傳規(guī)律年起將孟德?tīng)栠z傳規(guī)律 孟德?tīng)柖?。孟德?tīng)柖伞?021-11-10遺傳學(xué)初創(chuàng)時(shí)期遺傳學(xué)初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910)n(2). 1901-1903年，狄年，狄弗里斯發(fā)表弗里斯發(fā)表“突變學(xué)說(shuō)突變學(xué)說(shuō)”，認(rèn)為，突變是，認(rèn)為，突變是生物進(jìn)化的因素。生物進(jìn)化的因素。n(3). 1903年，年，sutton和和boveri分別提出染色體遺傳理論，認(rèn)為：分別

29、提出染色體遺傳理論，認(rèn)為：遺傳因子位于細(xì)胞核內(nèi)染色體上（即薩頓遺傳因子位于細(xì)胞核內(nèi)染色體上（即薩頓-鮑維里假說(shuō)），從而將鮑維里假說(shuō)），從而將孟德?tīng)栠z傳規(guī)律與細(xì)胞學(xué)研究結(jié)合起來(lái)孟德?tīng)栠z傳規(guī)律與細(xì)胞學(xué)研究結(jié)合起來(lái)n(4).1906年，貝特森（英國(guó)的遺傳學(xué)家）首創(chuàng)年，貝特森（英國(guó)的遺傳學(xué)家）首創(chuàng)“遺傳學(xué)遺傳學(xué)(genetics)”，并引入了，并引入了f1代代f2代、等位基因、合子等概念代、等位基因、合子等概念n(5). 1909年，約翰生（丹麥的遺傳學(xué)家）發(fā)表年，約翰生（丹麥的遺傳學(xué)家）發(fā)表“純系學(xué)說(shuō)純系學(xué)說(shuō)”，并，并提出提出“gene”、 “基因型（基因型（genotype)”、和、和“表現(xiàn)型表現(xiàn)

30、型(phenotype)”等概念，以代替孟德?tīng)査^的等概念，以代替孟德?tīng)査^的“遺傳因子遺傳因子”n(6). 1908年，哈德和溫伯格分別推導(dǎo)出群體遺傳平衡定律年，哈德和溫伯格分別推導(dǎo)出群體遺傳平衡定律2021-11-10遺傳學(xué)全面發(fā)展時(shí)期遺傳學(xué)全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952)n 形成了近代遺傳學(xué)的主要內(nèi)容與研究領(lǐng)域形成了近代遺傳學(xué)的主要內(nèi)容與研究領(lǐng)域(1). 細(xì)胞遺傳學(xué)細(xì)胞遺傳學(xué)/經(jīng)典遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳學(xué)(1910-1940)1910，摩爾根等：性狀連鎖遺傳規(guī)律（對(duì)黑腹果蠅的研究），摩爾根等：性狀連鎖遺傳規(guī)律（對(duì)黑腹果蠅的研究） 摩爾根等人認(rèn)識(shí)到同一對(duì)染色體上的兩對(duì)等位基因，大都一摩爾根等人認(rèn)

31、識(shí)到同一對(duì)染色體上的兩對(duì)等位基因，大都一起分離，即起分離，即“連鎖連鎖” ；少數(shù)則進(jìn)行交換每?jī)蓚€(gè)相互連鎖的基；少數(shù)則進(jìn)行交換每?jī)蓚€(gè)相互連鎖的基因間都有一定的交換值。根據(jù)交換值，摩爾根等人創(chuàng)造了染因間都有一定的交換值。根據(jù)交換值，摩爾根等人創(chuàng)造了染色體作圖法，并于色體作圖法，并于1913年畫(huà)出了歷史上第一個(gè)果蠅基因位置年畫(huà)出了歷史上第一個(gè)果蠅基因位置圖。圖。 摩爾根是遺傳學(xué)史上的巨人，一生共寫(xiě)了摩爾根是遺傳學(xué)史上的巨人，一生共寫(xiě)了22本書(shū)和大約本書(shū)和大約370篇文章，是第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的遺傳學(xué)家篇文章，是第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的遺傳學(xué)家2021-11-10遺傳學(xué)全面發(fā)展時(shí)期遺傳學(xué)全面發(fā)展時(shí)期(19

32、10-1952)(2). (2). 數(shù)量遺傳學(xué)與群體遺傳學(xué)基數(shù)量遺傳學(xué)與群體遺傳學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ) (1920-)(1920-)費(fèi)希爾等：數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在遺傳分析中的費(fèi)希爾等：數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在遺傳分析中的應(yīng)用應(yīng)用n 19181918年，年， 費(fèi)希爾發(fā)表了重要文獻(xiàn)費(fèi)希爾發(fā)表了重要文獻(xiàn)“根根據(jù)孟德?tīng)栠z傳假設(shè)的親屬間相關(guān)的研究據(jù)孟德?tīng)栠z傳假設(shè)的親屬間相關(guān)的研究” ，成功運(yùn)用多基因假設(shè)分析資料，首次將數(shù)量成功運(yùn)用多基因假設(shè)分析資料，首次將數(shù)量變異劃分為各個(gè)分量，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)量性狀遺傳變異劃分為各個(gè)分量，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)量性狀遺傳研究的思想方法。研究的思想方法。n 19251925年，首次提出了方差分析（年，首次提出了方差分析（

33、anovaanova）方法方法, , 為數(shù)量遺傳學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。為數(shù)量遺傳學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2021-11-10遺傳學(xué)全面發(fā)展時(shí)期遺傳學(xué)全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952)(3). 微生物遺傳學(xué)及生化遺傳學(xué)微生物遺傳學(xué)及生化遺傳學(xué) (1940-1953)1941，beadle和和tatum等認(rèn)為：一個(gè)基因相當(dāng)于一個(gè)蛋白質(zhì)，從而提等認(rèn)為：一個(gè)基因相當(dāng)于一個(gè)蛋白質(zhì)，從而提出了出了“一個(gè)基因一個(gè)酶一個(gè)基因一個(gè)酶”假說(shuō)（假說(shuō)（one- gene -one -enzyme hypothesis)1944，阿委瑞：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化，阿委瑞：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化,證明遺傳物質(zhì)是證明遺傳物質(zhì)是dna而不是蛋白質(zhì)而

34、不是蛋白質(zhì)1952，赫爾歇和蔡斯：噬菌體重組，用同位素，赫爾歇和蔡斯：噬菌體重組，用同位素32p和和35s標(biāo)記實(shí)驗(yàn)證明標(biāo)記實(shí)驗(yàn)證明dna噬菌體的遺傳物質(zhì)也是噬菌體的遺傳物質(zhì)也是dna而不是蛋白質(zhì)而不是蛋白質(zhì)(4). 其它研究方向其它研究方向1927，穆勒在果蠅、斯塔德勒在玉米中人工誘導(dǎo)基因突變，開(kāi)始人工，穆勒在果蠅、斯塔德勒在玉米中人工誘導(dǎo)基因突變，開(kāi)始人工誘變的工作，豐富遺傳學(xué)內(nèi)容，為育種提供依據(jù)誘變的工作，豐富遺傳學(xué)內(nèi)容，為育種提供依據(jù)1937，布萊克斯里等：植物多倍體誘導(dǎo)，布萊克斯里等：植物多倍體誘導(dǎo) （用秋水仙素）（用秋水仙素）雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳理論雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳理論2021-11-103

35、. 3. 分子遺傳學(xué)的發(fā)展分子遺傳學(xué)的發(fā)展n微生物遺傳學(xué)是在研究對(duì)象上區(qū)別于經(jīng)典遺傳學(xué)的一個(gè)分支。微生物遺傳學(xué)是在研究對(duì)象上區(qū)別于經(jīng)典遺傳學(xué)的一個(gè)分支。n分子遺傳學(xué)是在研究方法上區(qū)別于經(jīng)典遺傳學(xué)的一個(gè)遺傳學(xué)分子遺傳學(xué)是在研究方法上區(qū)別于經(jīng)典遺傳學(xué)的一個(gè)遺傳學(xué)分支分支；（基因）；（基因）n4040年代中遺傳學(xué)家就意識(shí)到基因有兩個(gè)基本屬性：自體催化年代中遺傳學(xué)家就意識(shí)到基因有兩個(gè)基本屬性：自體催化和異體催化。和異體催化。n自體催化是自體催化是dnadna和染色體復(fù)制問(wèn)題。和染色體復(fù)制問(wèn)題。19531953年年dnadna分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模型的提出為這方面的研究開(kāi)辟了廣闊的前景。代模型的提

36、出為這方面的研究開(kāi)辟了廣闊的前景。2021-11-10n異體催化是蛋白質(zhì)合成問(wèn)題。通過(guò)微生物營(yíng)養(yǎng)缺異體催化是蛋白質(zhì)合成問(wèn)題。通過(guò)微生物營(yíng)養(yǎng)缺陷型的研究提出了一個(gè)基因一種酶假設(shè)，它首先陷型的研究提出了一個(gè)基因一種酶假設(shè)，它首先指出了基因在蛋白質(zhì)合成中所起的作用。分子遺指出了基因在蛋白質(zhì)合成中所起的作用。分子遺傳學(xué)的一個(gè)中心課題是遺傳密碼，而遺傳密碼是傳學(xué)的一個(gè)中心課題是遺傳密碼，而遺傳密碼是蛋白質(zhì)合成問(wèn)題的關(guān)鍵。蛋白質(zhì)合成問(wèn)題的關(guān)鍵。n關(guān)于這兩個(gè)屬性的認(rèn)識(shí)也只有當(dāng)遺傳學(xué)發(fā)展到應(yīng)關(guān)于這兩個(gè)屬性的認(rèn)識(shí)也只有當(dāng)遺傳學(xué)發(fā)展到應(yīng)用微生物為研究材料后，才有一定的基礎(chǔ)，分子用微生物為研究材料后，才有一定的基礎(chǔ)

37、，分子遺傳學(xué)才能發(fā)展起來(lái)遺傳學(xué)才能發(fā)展起來(lái)。2021-11-10n微生物遺傳學(xué)是在經(jīng)典遺傳學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，微生物遺傳學(xué)是在經(jīng)典遺傳學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，又在它的基礎(chǔ)上發(fā)展成為分子遺傳學(xué)。又在它的基礎(chǔ)上發(fā)展成為分子遺傳學(xué)。2021-11-10第二節(jié)第二節(jié) 微生物作為遺傳學(xué)研究材料微生物作為遺傳學(xué)研究材料的優(yōu)越性的優(yōu)越性n1 1 為什么在基因作用的研究中采用微生物為材料為什么在基因作用的研究中采用微生物為材料n2.2.微生物作為遺傳學(xué)研究材料的優(yōu)越性微生物作為遺傳學(xué)研究材料的優(yōu)越性n3 3 微生物遺傳學(xué)方法在高等動(dòng)植物的遺傳和育種微生物遺傳學(xué)方法在高等動(dòng)植物的遺傳和育種研究中的應(yīng)用研究中的應(yīng)用2

38、021-11-101 1為什么在為什么在基因作用基因作用的研究中采用微的研究中采用微生物為材料生物為材料n從整個(gè)遺傳學(xué)發(fā)展史來(lái)看，大約從從整個(gè)遺傳學(xué)發(fā)展史來(lái)看，大約從19001900年到年到19101910年這一段時(shí)間中的主要成就便是在微生物以外的年這一段時(shí)間中的主要成就便是在微生物以外的各種生物中證實(shí)了各種生物中證實(shí)了孟德?tīng)栆?guī)律孟德?tīng)栆?guī)律的普遍性；的普遍性；n大約從大約從19101910年到年到3030年代中的主要成就是和年代中的主要成就是和細(xì)胞細(xì)胞學(xué)學(xué)相結(jié)合，闡明遺傳物質(zhì)的傳遞規(guī)律；相結(jié)合，闡明遺傳物質(zhì)的傳遞規(guī)律；n從從4040年代起主要是闡明基因突變機(jī)制和基因作用年代起主要是闡明基因突變

39、機(jī)制和基因作用機(jī)制，而在這些研究中微生物方面的研究占有重機(jī)制，而在這些研究中微生物方面的研究占有重要的地位。要的地位。2021-11-10n比德?tīng)柕仍诒鹊聽(tīng)柕仍?030年代中用果蠅為材料研究基因的作年代中用果蠅為材料研究基因的作用機(jī)制，逐漸認(rèn)識(shí)到采用微生物為材料可能會(huì)收用機(jī)制，逐漸認(rèn)識(shí)到采用微生物為材料可能會(huì)收到更好的效果。到更好的效果。n研究果蠅中，發(fā)現(xiàn)基因突變有影響翅的、觸角的、研究果蠅中，發(fā)現(xiàn)基因突變有影響翅的、觸角的、復(fù)眼色素的等，用組織移植法。復(fù)眼色素的等，用組織移植法。2021-11-10n果蠅的復(fù)眼色素是十分復(fù)雜的物質(zhì)，能否用更便果蠅的復(fù)眼色素是十分復(fù)雜的物質(zhì)，能否用更便于分析的

40、性狀進(jìn)行基因作用的研究？氨基酸、維于分析的性狀進(jìn)行基因作用的研究？氨基酸、維生素結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，是理想的研究對(duì)象，能否用生素結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，是理想的研究對(duì)象，能否用果蠅來(lái)研究氨基酸、維生素等的合成中的基因作果蠅來(lái)研究氨基酸、維生素等的合成中的基因作用？用？n首先野生型能合成這類(lèi)物質(zhì)，才能得到不能合成首先野生型能合成這類(lèi)物質(zhì)，才能得到不能合成這類(lèi)物質(zhì)的突變型。但動(dòng)物一般不能合成氨基酸這類(lèi)物質(zhì)的突變型。但動(dòng)物一般不能合成氨基酸和維生素，因而較少可能獲得這類(lèi)突變型。和維生素，因而較少可能獲得這類(lèi)突變型。2021-11-10n判斷突變型，必須給以含有某種氨基酸和不含有判斷突變型，必須給以含有某種氨基酸和不

41、含有這種氨基酸的飼料，觀察其能否在前一種飼料上這種氨基酸的飼料，觀察其能否在前一種飼料上而不能在后一種飼料上生活繁殖。必須有一種全而不能在后一種飼料上生活繁殖。必須有一種全部成分已知的飼料，可對(duì)果蠅來(lái)說(shuō)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有這部成分已知的飼料，可對(duì)果蠅來(lái)說(shuō)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有這個(gè)條件。個(gè)條件。n許多微生物能夠合成全部氨基酸和維生素，不難許多微生物能夠合成全部氨基酸和維生素，不難配制一定的培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)他們，并在這些微生物配制一定的培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)他們，并在這些微生物中獲得營(yíng)養(yǎng)缺陷型，找出各個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺陷型所需要中獲得營(yíng)養(yǎng)缺陷型，找出各個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺陷型所需要的物質(zhì)。的物質(zhì)。2021-11-10n脈孢菌的營(yíng)養(yǎng)需要已知（它需要的唯一的生長(zhǎng)因脈孢菌的營(yíng)養(yǎng)需要已知（它需要的唯一的生長(zhǎng)因子是子是生物素生物素），選擇脈孢菌作為研究對(duì)象。），選擇脈孢菌作為研究對(duì)象。n用用x x射線(xiàn)和紫外線(xiàn)照射脈孢菌的分生孢子，把照射射線(xiàn)和紫外線(xiàn)照射脈孢菌的分生孢子，把照射過(guò)的分生孢子放到未經(jīng)照射的原子囊果上受精。過(guò)的分生孢子放到未經(jīng)照射的原子囊果上受精。把成熟的子囊孢子接種到補(bǔ)充有全部氨基酸和維把成熟的子囊孢子接種到補(bǔ)充有全部氨基酸和維生素的培養(yǎng)基上，然后再個(gè)別地接種到不含有任生素的培養(yǎng)基上，然后再個(gè)別地接種到不含有任何氨基酸和維生素的培養(yǎng)基上觀察是否生長(zhǎng)。不何氨基酸和維