微生物的遺傳變異和育種

微生物的遺傳變異和育種第一頁，共七十四頁，2022年，8月28日本章的主要內(nèi)容概述第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第二節(jié)基因突變與誘變育種第三節(jié)基因重組與雜交育種第四節(jié)基因工程第五節(jié)菌種的衰退,復壯與保藏第二頁，共七十四頁，2022年，8月28日遺傳與變異的概述遺傳：親代將自身一整套遺傳因子傳遞給下一代的行為和功能。遺傳型:一個生物體所含有的基因的總和。變異：某一生物體在某種內(nèi)因或外因的作用下所引起的的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變。一相關(guān)概念第三頁，共七十四頁，2022年，8月28日表型：一個生物體所具有的一切外表特征和內(nèi)在特性的總和。飾變：指生物體由于非遺傳因素起的表型改變，變化發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯水平。特點是幾乎整個群體中的每一個個體都發(fā)生同樣的變化，性狀變化的幅度小，不遺傳，引起飾變的因素消失后，表型即可恢復。第四頁，共七十四頁，2022年，8月28日塞氏桿菌:

在25℃下培養(yǎng)時，會產(chǎn)生一種深紅色的靈桿菌素，把菌落染成鮮紅色。可是，當培養(yǎng)在37℃下時，群體中所有細胞都不產(chǎn)色素。如果重新降溫至25℃，產(chǎn)色素能力又得到恢復。這就是一種飾變。第五頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、三個經(jīng)典實驗證明核酸是遺傳變異物質(zhì)基礎(chǔ)的經(jīng)典實驗肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗噬菌體的感染實驗煙草花葉病毒的拆開與重組實驗第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)第六頁，共七十四頁，2022年，8月28日（一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗（transformation）：

研究對象：Streptococcuspneumoniae（肺炎雙球菌）

S型菌株：有致病性，菌落表面光滑，有莢膜

R型菌株：無致病性，菌落表面粗糙，無莢膜小白鼠(活)注射活R菌或死S菌注射活S菌注射活R菌和熱死S菌（1）動物實驗1928年，Griffith進行了以下幾組實驗：小白鼠(活)小白鼠(死)小白鼠(死)活的S菌抽心血分離第七頁，共七十四頁，2022年，8月28日（2）細菌培養(yǎng)實驗熱死S菌活R菌熱死S菌+活R菌不生長只長出R菌長出大量R菌和10-6S菌肺炎鏈球菌（3）S型菌的無細胞抽提液試驗

活R菌+S菌無細胞抽提液長出大量R菌和少量S菌培養(yǎng)皿培養(yǎng)以上實驗說明：加熱殺死的S型細菌細胞內(nèi)可能存在一種轉(zhuǎn)化物質(zhì)，它能通過某種方式進入R型細胞并使R型細胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀培養(yǎng)皿培養(yǎng)培養(yǎng)皿培養(yǎng)第八頁，共七十四頁，2022年，8月28日Griffith的轉(zhuǎn)化實驗SR第九頁，共七十四頁，2022年，8月28日①加S菌DNA②加S菌DNA及DNA酶以外的酶③加S菌的DNA和DNA酶④加S菌的RNA⑤加S菌的蛋白質(zhì)⑥加S菌的莢膜多糖活R菌長出S菌只有R菌1944年和M.McCarty從熱死S型S.pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，在離體條件下進行了轉(zhuǎn)化試驗：只有S型細菌的DNA才能將S.Pneumoniae的R型轉(zhuǎn)化為S型。且DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。說明S型菌株轉(zhuǎn)移給R型菌株的，是遺傳因子。第十頁，共七十四頁，2022年，8月28日(二)噬菌體的感染試驗(A.D.Hershey和M.Chase，

1952年)1.標記材料E.coli磷源32PO43-硫源35SO42-2.過程吸附10分鐘后攪動離心上清液沉淀用同位素P32的標記DNA用同位素Ｓ35標記噬菌體蛋白質(zhì)衣殼第十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.實驗結(jié)果（1）含32P-DNA的一組：放射性85%在沉淀中（2）含35S-蛋白質(zhì)的一組：放射性75%在上清液中所以，進入細胞的是噬菌體的核酸而不是蛋白質(zhì)。第十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日(三)植物病毒重建試驗

植物病毒蛋白質(zhì)和RNA可以人為地分開,同時又可把它們重新組合成具感染性的病毒.甲ＲＮＡ＋乙Ｐr→感染癥狀同甲病毒；分離得到甲病毒乙ＲＮＡ＋甲Ｐr→感染癥狀同乙病毒；分離得到乙病毒第十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日TMVHRVHRVTMV原始株拆開重建感染分離純化植物病毒的重建實驗第十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日（一）核酸存在的七個水平及質(zhì)粒細胞水平：存在于細胞核或核質(zhì)體，單核或多核細胞核水平:原與真核生物的細胞核結(jié)構(gòu)不同，核外DNA染色體水平:倍性(真核)和染色體數(shù)核酸水平：在原核中同染色體水平、存在部分二倍體 DNA或RNA，復合或裸露，雙鏈或單鏈基因水平：具自主復制能力的遺傳功能單位，長度與信息量，轉(zhuǎn)錄——翻譯密碼子水平： 信息單位,起始和終止,核苷酸水平： 突變或交換單位，四種堿基二、遺傳物質(zhì)在細胞內(nèi)的存在部位和方式第十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日1、真核生物染色體:

DNA分子與組蛋白結(jié)合構(gòu)成染色體，每條染色體有單一線性雙鏈DNA分子;一個真核生物細胞內(nèi)有多條染色體;有間隔子或內(nèi)含子序列;沒有明顯的操縱子結(jié)構(gòu);真核細胞核物質(zhì)外有核膜包圍，形成完整細胞核。二、遺傳物質(zhì)在細胞中的存在第十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日線粒體:真菌線粒體基因組的大小介于動物和植物線粒體基因組之間。葉綠體：光合生物葉綠體中存在DNA。真菌的質(zhì)粒：酵母菌的質(zhì)粒存在細胞核中。絲狀真菌的質(zhì)粒存在線粒體中。第十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日染色體:染色體僅由一條DNA組成，DNA為共價閉合環(huán)狀雙鏈,DNA不與組蛋白結(jié)合；一個細胞內(nèi)只有一條染色體（單倍體haploid）；無核膜膜包圍，只在細胞中央形成核區(qū)；遺傳信息的連續(xù)性;功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因組成操縱子結(jié)構(gòu)。2、原核生物第十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日質(zhì)粒(plasmid):定義：原核生物中，除染色體以外，還有能夠自主復制的共價閉合環(huán)狀DNA分子。它們攜帶少量遺傳基因，決定細胞的某些性狀，并非細菌生活必需。

大小：約為2~100×106Dalton，上面攜帶有數(shù)個到數(shù)十個甚至上百個基因。性質(zhì)：①可以在細胞質(zhì)中獨立于染色體之外獨立存在（游離態(tài)），也可以通過交換摻入染色體上，以附加體的形式存在；第十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日②質(zhì)粒是一種復制子（replicon），根據(jù)自我復制能力的不同，可把質(zhì)粒復制的控制形式分為嚴緊型和松弛型兩種，嚴緊型質(zhì)粒的復制受細胞核控制；松弛型質(zhì)粒的復制不受細胞核控制，在染色體DNA復制停止的情況下仍可以進行復制。③具有轉(zhuǎn)移性，它可以單獨轉(zhuǎn)移，也可以攜帶著染色體（片段）一起進行轉(zhuǎn)移，所以它可成為基因工程的載體。④對于細菌的生存并不是必要的⑤功能多樣化,如產(chǎn)生毒素、抗藥性、固氮、產(chǎn)生酶類、降解功能等。⑥具不親和群性(不同質(zhì)?？稍谕患毎麅?nèi)共存)第二十頁，共七十四頁，2022年，8月28日1.F因子:又稱致育因子或性因子，環(huán)狀雙鏈DNA，與接合作用有關(guān)。存在于腸細菌屬、假單胞菌屬、鏈球菌等細菌中，決定性別。帶有F質(zhì)粒的為雄性菌，能長出性菌毛；無F質(zhì)粒的為雌性菌，無性菌毛。2.R因子:編碼細菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的耐性。由相連的兩個DNA片段組成，R因子=抗性轉(zhuǎn)移因子（RTF）+抗性決定因子。RTF控制質(zhì)粒copy數(shù)及復制，抗性決定因子帶有抗生素或重金屬的抗性基因。幾種代表性質(zhì)粒：第二十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.Col因子:大腸桿菌素是由E.coli的某些菌株所分泌的細菌素，能通過抑制復制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯或能量代謝等而專一地殺死其它腸道細菌。其分子量約4×104~8×104Dalton。大腸桿菌素都是由Col因子編碼的。4.Ti質(zhì)粒:是一個大型質(zhì)粒。5.降解性質(zhì)粒:只在假單胞菌屬中發(fā)現(xiàn)。它們的降解性質(zhì)?？蔀橐幌盗心芙到鈴碗s物質(zhì)的酶編碼，從而能利用一般細菌所難以分解的物質(zhì)做碳源。XYL（二甲苯）質(zhì)粒、NAP（奈）質(zhì)粒、TOL（甲苯）質(zhì)粒等。第二十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第二節(jié)微生物基因突變和誘變育種

一、突變的類型與機制概述：

突變：指DNA上的核苷酸順序發(fā)生了穩(wěn)定的，可遺傳的變化。

基因突變：DNA鏈上一對或少數(shù)幾對堿基發(fā)生改變而引起。染色體畸變：DNA鏈的大片段損失。

突變包括第二十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日突變機制：轉(zhuǎn)換：DNA上一個嘌呤被另一個嘌呤或者一個嘧啶被另一個嘧啶所替代顛換：DNA上一個嘌呤被一個嘧啶替代或者一個嘧啶被另一個嘌呤替代添加:DNA分子中多了一個或幾個堿基，導致編碼

aa三聯(lián)密碼發(fā)生了改變，從而引起突變。缺失:DNA分子中少了一個或幾個堿基引起突變。

添加,缺失,畸變（染色體大損傷）,重復,

（由X射線等的輻射烷移位,倒位.

化劑，亞硝酸等引起畸變）:

堿基置換移碼突變誘發(fā)突變自發(fā)突變基因突變點突變第二十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日1.自發(fā)突變

是指生物體在無人工干預的條件下，自然發(fā)生的低頻率的突變。背景輻射和環(huán)境因素的影響微生物自身有害代謝產(chǎn)物的誘變效應(yīng)氨基的互變異構(gòu)效應(yīng)環(huán)出效應(yīng)自發(fā)突變的機制：第二十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日2.誘發(fā)突變

指通過人為的方法.利用物理、化學、生物因素顯劇提高自發(fā)突變頻率的手段。誘變劑：凡具有提高突變頻率的任何理化因子第二十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日第二十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日紫外線對DNA的損傷

紫外線使同鏈DNA的相鄰胸腺嘧啶間形成共價

結(jié)合的胸腺嘧啶二聚體，它的出現(xiàn)會減弱雙鏈間氫鍵的作用，并引起雙鏈結(jié)構(gòu)扭曲變形，阻礙堿基間的正常配對，從而引起突變或死亡。在互補

雙鏈間形成嘧啶二聚體的機會較少，但一旦形成，就會妨礙雙鏈的解開，因而影響DNA的復制和轉(zhuǎn)錄，并使細胞死亡。損傷原理

主要作用于嘧啶，形成TT,TC,CC二聚體，阻礙堿基間的正常配對：第二十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日化學誘變亞硝酸引起DNA的堿基轉(zhuǎn)換第二十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日5-BU尿嘧啶引起堿基的轉(zhuǎn)換第三十頁，共七十四頁，2022年，8月28日第三十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日（一）突變率定義1:每一細胞在每一世代中發(fā)生某一性狀突變的幾率。突變率為10-8是指該細胞在一億次細胞分裂中，會發(fā)生一次突變。定義2：每一單位群體在每一世代中產(chǎn)生突變的突變株（mutant，即突變型）的數(shù)目來表示。如突變率為10-8一個含108個細胞的群體，當其分裂為2×108個細胞時，即可產(chǎn)生一個突變表型.突變率=突變細胞數(shù)/分裂前群體細胞數(shù)回復突變:二、基因突變的突變率及特點：第三十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日基因突變可分為自發(fā)性突變和誘發(fā)突變。（二）特點：

1.不對應(yīng)性突變性狀與引起突變的原因間無直接對應(yīng)關(guān)系。

2.自發(fā)性可以在沒有人為誘變因素下自發(fā)發(fā)生。

3.稀有性率是較低和穩(wěn)定的，一般在10-6~10-9間

4.獨立性抗某一種藥物的突變型細菌往往并不抗另一種藥物

5.誘變性通過誘變劑的作用，可提高自發(fā)突變的頻率

6.穩(wěn)定性產(chǎn)生的新性狀也是穩(wěn)定而可遺傳的

7.可逆性正向突變回復突變第三十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日突變株的表型

成因

檢出方法

因突變而喪失合成一 補充培養(yǎng)基種或幾種生長因子的 能力不能在基本培養(yǎng) 基上生長突變株。因突變而產(chǎn)生了對某 藥物培養(yǎng)基種化學藥物或致死 物理因子的抗性

條件致死突變型

突變后在某種條件下培養(yǎng)條件改變可正常生長、繁殖并實現(xiàn)其表型，而在另 一條件下卻無法生長 繁殖的突變型三、基因突變類型：營養(yǎng)缺陷型抗性突變型第三十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日突變株的表型

成因

檢出方法形態(tài)突變型

因突變而產(chǎn)生的個體 形態(tài)或菌落形態(tài)的非選擇（常用顏色變化） 性變異 抗原突變型

因突變而引起的抗原借助于抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生改變抗體反應(yīng)

產(chǎn)量突變型

因突變而獲得的在有測定產(chǎn)量或用代謝物產(chǎn)量上高于其它 原始菌株的突變株 其它突變型：毒力、糖發(fā)酵能力、代謝產(chǎn)物等 第三十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日★與營養(yǎng)缺陷突變有關(guān)的三類遺傳型個體：營養(yǎng)缺陷型：經(jīng)誘變產(chǎn)生的一些合成能力出現(xiàn)缺陷，而必須在培養(yǎng)基內(nèi)加入相應(yīng)有機養(yǎng)分才能正常生長的變異菌株。如：lys-，bio-

野生型：自然界分離到的任何微生物，在其發(fā)生營養(yǎng)缺陷突變前的原始菌株，為該微生物的野生型。

如：lys+;bio+;原養(yǎng)型：指營養(yǎng)缺陷型突變菌株回復突變或重組后產(chǎn)生的菌株，與野生型的表型相同。營養(yǎng)缺陷型的篩選第三十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日★與篩選營養(yǎng)缺陷型突變株有關(guān)的三類培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基（MM）[-]：凡是能滿足野生型菌株營養(yǎng)要求的最低成分的合成培養(yǎng)基。完全培養(yǎng)基（CM）[+]：滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株生長的天然或半合成培養(yǎng)基。

補充培養(yǎng)基（SM）[x]：在MM中有針對性地加入一或幾種營養(yǎng)成分以滿足相應(yīng)營養(yǎng)缺陷型菌株生長的合成培養(yǎng)基。第三十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日①逐個檢出法：★缺陷型的檢出：第三十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日

②影印平板培養(yǎng)法第三十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日③夾層培養(yǎng)法第四十頁，共七十四頁，2022年，8月28日★缺陷型的應(yīng)用作為菌株的遺傳標記：進行基因工程、誘變育種、研究代謝過程時用作親本標記；作為生產(chǎn)菌種：aa、核苷酸等生產(chǎn)菌種；作為aa、維生素、堿基的測定菌株。第四十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日抗生素抗性變異株的篩選：第四十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日

四、微生物育種：①自發(fā)突變育種生產(chǎn)育種：選育正向突變的優(yōu)良的品種定向培育：積累并選擇相應(yīng)的自發(fā)突變株②誘變育種用物理（X-ray、UV等）化學（吖啶、亞硝酸、堿基類似物）因素誘變育種，獲得突變機率提高。第四十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日第三節(jié)原核微生物的基因重組克隆clone

不經(jīng)過有性細胞的結(jié)合，由體細胞發(fā)育成新個體，即無性繁殖?；蛑亟Mgenerecombination

兩個不同來源的遺傳物質(zhì)進行交換，經(jīng)過基因的重新組合，形成新的基因型的過程。重組獲得的后代具有新的基因組合，表現(xiàn)出不同于親本的新性狀。轉(zhuǎn)化原核微生物的基因重組轉(zhuǎn)導接合原生質(zhì)體融合第四十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日1、轉(zhuǎn)化：

遺傳轉(zhuǎn)化是指同源或異源的DNA分子（質(zhì)粒DNA和染色體DNA）被自然或人工感受態(tài)細胞攝取，并得到表達的基因轉(zhuǎn)移過程。轉(zhuǎn)化后的受體菌稱為轉(zhuǎn)化子。被轉(zhuǎn)移的DNA稱為轉(zhuǎn)化因子。轉(zhuǎn)化的條件是：受體菌必須處于感受態(tài)才能接受轉(zhuǎn)化因子，感受態(tài)既可以是自然的，也可以是人工的。轉(zhuǎn)化因子通常是雙鏈DNA。

感受態(tài)：受體菌最容易接受外源DNA片段并實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)。轉(zhuǎn)化過程：①受體細胞處于感受態(tài)。②外源DNA與感受態(tài)細胞結(jié)合并被吸收。③外源DNA整合到受體菌中，成為受體菌染色體的一部分。轉(zhuǎn)染transfection:指用提純的病毒核酸去感染其宿主細胞可增殖出一群正常病毒后代的現(xiàn)象。第四十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)化示意圖第四十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、轉(zhuǎn)導通過完全缺陷或部分缺陷噬菌體為媒介，把一個供體細胞的DNA片段轉(zhuǎn)移到另一個受體細胞中，并使后者發(fā)生遺傳變異的過程。

通過轉(zhuǎn)導獲得供體細胞部分遺傳性狀的重組受體細胞，稱為轉(zhuǎn)導子（transductant）。攜帶供體部分遺傳物質(zhì)（DNA片段）的噬菌體稱為轉(zhuǎn)導噬菌體或轉(zhuǎn)導顆粒。

缺陷噬菌體：帶有外源(如細菌)DNA片段而失去了部分自身DNA的噬菌體稱為缺陷噬菌體。

第四十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日(1)普遍轉(zhuǎn)導(generalizedtransduction)噬菌體可誤包供體菌中的任何基因(包括質(zhì)粒)，使受體菌實現(xiàn)各種性狀的轉(zhuǎn)導.完全普遍性轉(zhuǎn)導能形成遺傳性穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導子裂解循環(huán)細菌噬菌體噬菌體轉(zhuǎn)導噬菌體轉(zhuǎn)導細菌轉(zhuǎn)導細胞重組細菌細胞噬菌體噬菌體裂解循環(huán)轉(zhuǎn)導噬菌體含有供體DNA的轉(zhuǎn)導噬菌體細菌細胞轉(zhuǎn)導噬菌體侵入轉(zhuǎn)導外源DNA與細菌DNA重組轉(zhuǎn)導細胞第四十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日

(2)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(abortivetransduction):在許多獲得供體菌DNA片段的受體菌內(nèi)，如果轉(zhuǎn)導DNA不能進行重組和復制，其上的基因僅經(jīng)過轉(zhuǎn)錄而得到表達。能在選擇性培養(yǎng)基平板上形成微小菌落是流產(chǎn)轉(zhuǎn)導的特點。第四十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日(3)局限轉(zhuǎn)導(也稱專性轉(zhuǎn)導):某些溫和噬菌體只能將細菌的少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中的現(xiàn)象。當溶原菌經(jīng)誘導后，其中極少數(shù)前噬菌體從宿主染色體脫落時產(chǎn)主錯誤切割，從而把宿主的某些基因（λ前噬菌體位點兩端是細菌染色體的gal＋和bio＋）

，故形成的轉(zhuǎn)導噬菌體通常帶有g(shù)a1＋或bio＋基因，當這樣的噬菌體侵染另一宿主細菌時，噬菌體DNA與受體菌的DNA同源區(qū)段配對，通過雙交換而整合到受體菌的染色體上，使受體菌獲得了供體菌的這部分遺傳特性，而形成了專性轉(zhuǎn)導子。第五十頁，共七十四頁，2022年，8月28日λ噬菌體DNA的不正常切割第五十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日缺陷噬菌體（defectivephage）:丟失了自身部分基因，并被同等長度的宿主基因所取代的噬菌體稱為缺陷噬菌體。如λdgal或λdbio。低頻轉(zhuǎn)導（lowfrequancytransduction,LFT）:形成轉(zhuǎn)導子頻率很低的轉(zhuǎn)導，通常只有10-4~10-6

。

高頻轉(zhuǎn)導（highfrequancytransduction,HFT）:形成轉(zhuǎn)導子的頻率很高,理論上可達50%。第五十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日(4)溶源轉(zhuǎn)變(lysonenicconversion)

當溫和噬菌體感染其宿主而使之發(fā)生溶源化時，因噬菌體的基因整合到宿主的基因組上，而使后者獲得了除免疫性以外的新性狀的現(xiàn)象。當宿主喪失這一噬菌體時，通過溶源轉(zhuǎn)變而獲得的性狀也同時消失。溶源轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導有本質(zhì)上的不同，首先是它的溫和噬菌體不攜帶任何供體菌的基因；其次，這種噬菌體是完整的，而不是缺陷的。溶源轉(zhuǎn)變的典型例子是不產(chǎn)毒素的白喉棒桿菌(Corynebacteriumdiphtheriae)菌株在被β噬菌體感染而發(fā)生溶源化時，會變成產(chǎn)白喉毒素的致病菌株。第五十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.接合

通過供體菌與受體菌間細胞直接接觸而傳遞大段DNA的過程。

1946年，Lederberg和Tatum的E.colik12營養(yǎng)缺陷型株混合培養(yǎng)實驗中發(fā)現(xiàn)。E.colik12兩個突變株①Bio-Met-The+Leu+②Bio+Met+The-Leu-(生)（蛋）（蘇）（亮）兩種菌混合培養(yǎng)后，出現(xiàn)原養(yǎng)菌（Bio+Met+The+Leu+）可在基本培養(yǎng)基上生長。第五十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日

細菌接合現(xiàn)象研究得最清楚的是大腸桿菌。大腸桿菌是有性別分化的。決定它們性別的因子稱為F因子(即致育因子或稱性質(zhì)粒)，呈超螺旋狀態(tài)，具有自主的與染色體進行同步復制和轉(zhuǎn)移到其他細胞中去的能力。也可插入(即整合)到染色體組上；它既可經(jīng)過接合作用而獲得，也可通過一些理化因素(如吖啶橙、Ni2+、Co2+、絲裂霉素C、硫酸十二酯鈉、亞硝基胍、利福平、溴化乙錠、環(huán)己亞胺和加熱等)的處理，而從細胞中消失。

F因子的分子量為5×107。在大腸桿菌中，F(xiàn)因子的DNA含量約占總?cè)旧w含量的2%。第五十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日(1)F+菌株:含F(xiàn)質(zhì)粒，細胞表面產(chǎn)生性毛(sexpili)，與F-細胞接合形成2個F+細胞。(2)F-菌株：無F質(zhì)粒，不產(chǎn)生性菌毛，可接受外來

F質(zhì)粒。第五十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日(3)Hfr菌株高頻重組菌株（highfrequencyrecombination）與F-接合后，重組頻率比F+高幾百倍。在Hfr細胞中，存在與染色體特定位點相整合的F因子(產(chǎn)生頻率約10-5)。當它與F-菌株發(fā)生接合時，Hfr染色體在F因子處發(fā)生斷裂，由環(huán)狀變成線狀。整段線狀染色體轉(zhuǎn)移至F-細胞的全過程約需100min。在轉(zhuǎn)移時，由于斷裂發(fā)生在F因子中，所以必然要等Hfr的整條染色體組全部轉(zhuǎn)移完成后，F(xiàn)因子才能完全進入F-細胞。但轉(zhuǎn)移過程由于環(huán)境因素如震動等影響會使轉(zhuǎn)移中斷，所以越在前端的基因，進入的機會就越多，而在末端的F因子很難進入F-細胞中,故在HfrxF-中出現(xiàn)2個Hfr的機會很少。第五十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日(4)F’菌株當Hfr菌株內(nèi)的F因子因不正常切割而脫離其染色體時，可形成游離的攜帶一小段染色體基因的F因子，特稱F’因子。攜帶有F’因子的菌株，其性狀介于F+與Hfr之間，這就是初生F’菌株。初生F’菌株與F-菌株接合，可使后者轉(zhuǎn)變成F’菌株，這就是次生F’菌株，它既獲得了F因子，又獲得了來自初生F’菌株的若干遺傳性狀。以這種接合來傳遞供體菌基因的方式，稱為F因子轉(zhuǎn)導(F-duction)、性導(sexduction)。在次生的F’群體中，大約有10%的F’因子重新整合到染色體組上，而恢復成Hfr菌。第五十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日F因子的存在方式及其相互關(guān)系第五十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日細菌染色體質(zhì)粒質(zhì)粒轉(zhuǎn)移質(zhì)粒整合F質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移F+xF-=2F+HfrxF-=Hfr+F-第六十頁，共七十四頁，2022年，8月28日4.原生質(zhì)體融合

通過人工的方法，使遺傳性狀不同的兩細胞的原生質(zhì)體發(fā)生融合并產(chǎn)生重組體的過程稱為原生質(zhì)體融合（protoplastfusion）。微生物細胞融合的研究開始于1976年。其一般原理和主要過程是：先準備兩個有選擇性遺傳標記的突變株，在高滲溶液中，用適當?shù)拿摫诿溉コ毎?，再將形成的原生質(zhì)體離心聚集，并加入促融合劑PEG(聚乙二醇)促進融合，然后在高滲溶液中稀釋，涂在能使其再生細胞壁或進行分裂的培養(yǎng)基上，待形成菌落后，通過影印接種法，將其接種到各種選擇性培養(yǎng)基上，最后鑒定它們是否是重組子。第六十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日原生質(zhì)體融合操作過程第六十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第四節(jié)真菌的基因重組

一、有性生殖第六十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日粗糙脈孢菌的子囊孢子在子囊中的排列有六種方式AAAAaaaaaaaaAAAAAAaaAAaaaaAAaaAAAAaaaaAAaaAAAAaa接合型基因座(A或a)與著絲粒之間未發(fā)生染色體交換接合型基因座(A或a)與著絲粒之間發(fā)生了染色體交換第六十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日粗糙脈孢菌的有性雜交第六十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、準性生殖

準性生殖是一種類似于有性生殖，但比它更為原始的一種生殖方式，它可使同種生物不同菌株的體細胞發(fā)生融合，不經(jīng)過減數(shù)分裂的方式而導致低頻率的基因重組并產(chǎn)生重組子。生殖：準性生殖包括下面四個過程:①菌絲聯(lián)結(jié)②異核體形成③核配④體細胞交換和單倍體化四個階段。第六十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日在準性生殖中,有絲分裂產(chǎn)生非整倍體核,非整倍體核在繼續(xù)分裂中丟失染色體,導致重組單倍體的發(fā)生第六十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日在準性生殖中,有絲分裂時雜合二倍體染色體的偶然交換會導致基因重組的發(fā)生

第六十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日準性生殖和有性生殖的比較

比較項目準性生殖有性生殖參與接合的親本細胞形態(tài)相同的體細胞形態(tài)或生理上有分化的性細胞獨立生活的異核體階段有無接合后雙倍體的細胞形態(tài)與單倍體基本相同與單倍體明顯不同雙倍體變?yōu)閱伪扼w的途徑通過有絲分裂通過減數(shù)分裂接合發(fā)生的幾率偶然發(fā)現(xiàn)，幾率低正常出現(xiàn)，幾率高第六十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日幾種代表性質(zhì)粒：1.F–因子（fertilityfactor）：又稱致育因子或性因子，62×106Dalton，94.5kb，相當于核染