微生物的遺傳變異和育種-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 志賀氏菌屬、葡萄球菌屬中均發現。 外源染色體片段 (雙鏈 DNA)通過雙交換 形成一個穩定的轉導子圖示 （一）原核微生物基因重組 ? 流產轉導：在獲得供體菌 DNA片段的受體菌內，轉導 DNA不能與受體菌 DNA進行重組并 復制 ，也不迅速消失，（只是借住而已）僅表現穩定轉錄、轉譯、表達的現象。（宿主染色體被不正常切離的頻率極低，故只能獲得極少量部分缺陷噬菌體，即極少量局限轉導子） （一）原核微生物基因重組 ? 當溫和噬菌體感染受體菌后，其染色體開環，以線狀形式整合到宿主染色體的特定位點上，使宿主細胞發生溶原化。當宿主喪失這一噬菌體時，通過溶原轉變而獲得的性狀也同時消失。 ? 接合還可發生在不同屬之間 ， 如大腸桿菌與鼠傷寒沙門氏菌或鼠傷寒沙門氏菌與痢疾志賀氏菌之間。 ? F′菌株： Hfr的 F因子脫離 DNA,形成攜帶一小段(最多可達 1／ 3)染色體基因的游離 F因子 ,特稱 F′因子。 F因子位于最末端 ， 進入的機會最少 ， 引起性別轉化的可能性也最小。把兩個親體的不同性別的單倍體細胞密集接觸在一起，有機會出現雙倍體的雜交后代。 （二）真核微生物基因重組 ? 體細胞交換和單倍體化：體細胞交換即體細胞中染色體的交換 ,也稱有絲分裂交換 。 ? 定向培育：用某一特定因素長期處理某一微生物培養物，同時不斷對它們進行傳代，以達到累積并選擇相應的自發突變體的一種古老的育種方法。 ? 誘變劑一般只作用于 DNA雙鏈中的某一條單鏈，因此，處理多核或單核細胞、孢子時，某一突變無法反映在當代的表型上。常 一、突變與育種 ? 誘變劑的作用： ① 提高突變頻率； ② 擴大產量變異幅度； ③ 使產量變異向正變 (提高 )或負變 (降低 )的方向移動。 二、原生質體融合育種 ? （二）、 育種步驟： ? ① 篩選標記菌株； ? ② 制備原生質體； ? ③ 原生質體融合； ? ④ 原生質體再生； ? ⑤ 選擇融合子； ? ⑥ 篩選實用性菌株。影響因素：① 進行預處理，加強壁對酶的敏感性。還要以再生率加以校正。 PEG分子量從1000到 12023，融合時多用 4000和 6000兩種。 再生菌數 原生質體再生率 =－－－－－－－－ 100% 破壁前菌數－剩余菌數 ? ％－ 100%。 融合子初篩結果 菌 號 谷氨酸產率 (g/dl) 菌 號 谷氨酸產率 (g/dl) TG 866( 親株 ) B9( 親株 ) F5 F38 F220 F160 F268 F309 0 0 0 F12 F18 F80 F263 F288 F300 F70 F262 原生質體融合基本過程示意圖 第四節 基因工程 ? 重組 DNA技術：在體外對不同來源的 DNA分子進行重組，引入合適的寄主細胞內，使之復制和表達。把兩者放在較低的溫度 (5～ 6℃ )下混合“退火”。其中蘇氨酸、色氨酸、脯氨酸和組氨酸等工程菌已達到工業化生產水平。 ? 德國首先克隆大腸桿菌青霉素 G酰化酶基因。 一、菌種退化及其防治 ? 環境條件可以影響菌種退化的速率。如構窠曲霉用分生孢子傳代，子囊孢子逐漸減少，表現出不產子囊孢子的“突變”；如果用子囊孢子傳代，則分生孢子逐漸減少。作為生產菌株需同時采用斜面保藏和其它的保藏方式如冷凍干燥孢子、砂土管及液氮保存等。使已部分退化的菌種接觸一些惡劣環境，如藥物、低溫及高溫等，汰弱留強。 三、菌種保藏 ? （二）、菌種保藏的方法： ? 斜面菌種低溫保藏法 把斜面菌種、固體穿刺培養物或菌懸液等，直接放入 4～ 5℃ 冰箱中。保藏期 1～ 2年 。 ? 獸醫微生物菌種保藏管理中心 (CVCC) 農業部獸醫藥品監察所 ， 北京 (CIVBP) 。 ? 蘇聯“蘇聯科學院微生物研究所” (IM)。 ? ?它有哪些特點 ? ? ?基因突變可分哪幾類 ? 復習思考題 ? ，說明突變的分子機制。至少在 20年內，凡獲得該菌種的用戶，至多只是原種的第 2代，可以保證所保藏和分發菌種的原有性狀。 ? 荷蘭“真菌中心收藏所” (CBS)。 ? 普通微生物菌種保藏管理中心 (CCGMC)中科院微生物所，北京 (AS)， 真菌、細菌；中科院武漢病毒研究所，武漢 (ASIV)， 病毒。此法適用于產孢子及芽孢菌種的保藏。 ? （二）、通過寄主體進行復壯：寄生性退化菌株，回接到相應寄主體上，以恢復或提高其寄生性能。避免使用陳舊的培養物作為種子。 一、菌種退化及其防治 ? （三）、菌種退化的防治： ? 菌種選育方法 使用單核細胞；采用較高劑量使單鏈突變而使另一單鏈喪失作為模板的能力，減少分離回復。只有菌株本身性狀的劣化，才是退化。 一、菌種退化及其防治 ? （一）、菌種退化：生產菌株生產性狀的劣化或遺傳研究菌株遺傳標記的丟失。 二、基因工程在微生物方面的應用 ? 改良工業酶生產菌株 ： 蛋白酶、木糖異構酶、纖維素酶、葡萄糖淀粉酶以及凝乳酶等均進行了研究。 其次為枯草桿菌和釀酒酵母。 一、基因工程的基本操作 ? （二）、選擇載體：原核受體細胞的載體，主要是細菌質粒 (松弛型 )和 λ噬菌體。 如果 有兩個遺傳標記互補可以確定其為融合子。 二、原生質體融合育種 ? 再生 酶解去壁后的原生質體應能重建細胞壁，恢復細胞完整形態，生長、分裂。 ? ⑥ 滲透壓保護原生質體免于膨脹作用，有助于酶和底物的結合。 ? ③ 酶濃度過低，不利于原生質體形成；酶濃度增加，形成率增大；超過一定范圍，形成率提高不明顯，并且導致再生率降低。每個親株各有兩個隱性性狀的營養缺陷標記，可以排除獲得的原養型融合子是回復突變的可能。 ? 過去用紫外線作誘變劑，常采用殺菌率為 99或%的劑量，近年來傾向于采用殺菌率為70%～ 75%，甚至更低 (30%～ 70%)的劑量，特別是對于經多次誘變后的高產菌株更是如此。 一、突變與育種 ? 誘變劑主要有物理誘變劑和化學誘變劑。提高產量、改進質量、擴大品種和簡化生產工藝等，是使用最廣泛的育種手段之一。 ? 代謝調控發酵：利用遺傳學原理和方法，在DNA水平人為地改變和控制微生物代謝，使目的產物大量積累的發酵。異核體能獨立生活。 ? 準性生殖：類似于有性生殖但更為原始的一種生殖方式。 （一）原核微生物基因重組 F′F 初生 F′菌株與 F 菌株接合，使之成為次生 F′菌株，含有質粒基因和若干原屬 Hfr菌株的遺傳性狀。屬于附加體質粒，既可脫離染色體獨立存在，也可插入 (即整合 )到染色體組上；既可經過接合作用而獲得，也可通過一些理化因素 (如吖啶橙 、 利福平、環已亞胺和加熱等 )的處理從細胞中消失。紅霉素鏈霉菌（ P4噬菌體）－紅霉素生物合成及形成氣生菌絲等能力。 （一）原核微生物基因重組 ? 用高感染復數的 LFT裂解物感染 受體菌（不發酵半乳糖的營養缺陷型），凡感染λdgal （ 帶供體菌 gal基因）噬菌體的細胞 ， 幾乎同時感染正常的 λ噬菌體。 流產轉導示意圖 （一）原核微生物基因重組 ? B、 局限轉導：通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數特定基因攜帶到受體菌中，并獲得表達的轉導現象。當 P22在供體菌內增殖時，宿主染色體組斷裂，待噬菌體成熟之際，極少數 (106—108) 噬菌體衣殼誤包與噬菌體 DNA相仿的供體菌 DNA片段 (約 1%) ，形成 完全不含 噬菌體本身 DNA的假噬菌體 (一種完全缺陷的噬菌體 )。 ? 與轉化不同之處：病毒或噬菌體并非遺傳基因的供體菌，中間也不發生任何遺傳因子的交換或整合，最后也不產生具有雜種性質的轉化子。在下鏈中 ,復 二、基因重組 ? （一）、原核微生物的基因重組： ? 轉化、轉導、接合、原生質體融合 ? （二）、真核微生物的基因重組： ? 有性雜交 、準性生殖 （一）原核微生物基因重組 ? 轉化與轉染： ? 受體菌直接吸收來自供體菌的 DNA片段，通過交換 ，整合到自己的基因組中，從而獲得供體菌的部分遺傳性狀的現象稱轉化。對脈孢菌有誘變作用，加入過氧化氫酶可降低這種作用。 （三）基因突變 機制 ? C、 染色體畸變：某些理化因子如 X射線及烷化劑、亞硝酸等，引起 DNA的大損傷，包括染色體結構的缺失（基因減少） 、 重復（基因增加） 、 插入 、 易位、倒位（基因排列順序相反）和染色體數目變化。 ? 某一種誘變劑，可同時引起轉換與顛換，也可只具一個功能。突變對某一細胞是隨機的，對某一基因也是隨機的。如營養缺陷型或抗性突變型等。 （一）基因突變類型 ? A、 營養缺陷型：基因突變引起代謝過程中某種酶的合成能力喪失，必須在原有培養基中添加細胞不能合成的營養成分才能正常生長。 第二節 基因突變與基因重組 ? 突變指遺傳物質的核苷酸順序突然發生了穩定的可遺傳的變化。 ? 根癌土壤桿菌侵入到雙子葉植物細胞中， Ti質粒片段與植物細胞核染色體組發生整合，破壞控制細胞分裂的激素調節系統，轉變成癌細胞。11 106Da。 ? 質粒之間及質粒與核染色體之間可以發生重組。 三、遺傳物質在細胞中的存在方式 ? 真核生物的基因：沒有操縱子結構，存在不編碼序列和重復序列，轉錄與翻譯有空間分隔，基因之間被許多無編碼功能的內含子阻隔。有些被用作“起讀” (AUG)或“終止”信號(UAA、 UGA和 UAG)。 ? 將 TMV放在一定濃度的苯酚溶液中振蕩 ,使蛋白質外殼與 RNA分離。 ? DNA純度越高，轉化效率越高。 ? S型菌無細胞抽提液試驗：活 R菌加 S菌的無細胞抽提液，在培養皿中培養，長出大量的 R菌和少量的 S菌。 ? 飾變特點：整個群體中每一個體都發生同樣變化；性狀變化的幅度小；飾變性狀不遺傳。 微生物與遺傳學研究： ? 個體結構簡單；營養體多為單倍體；易于在成分簡單的合成培養基上生長繁殖；繁殖速度快；易于累積不同的最終代謝產物及中間代謝物；菌落形態特征的可見性與多樣性；環境條件對各個體作用具有直接性和均一性；易于形成營養缺陷型；一般都有相應的病毒；存在多種處于進化過程中的原始有性生殖方式等。 ? 研究現代遺傳學和重要的生物學基本理論問題， 第一節 遺傳變異的概念及物質基礎 ? 一、基本概念 ? （一）、遺傳型、基因型：某一生物個體所含有的全部遺傳因子（基因的總和）。 ? 例如，粘質沙雷氏菌 25℃ 培養，產生深紅色靈桿菌素，把菌落染成鮮血似的 (因此過去稱它為“神靈色桿菌”或“靈桿菌” )； 37