7.1微生物的遗传变异和育种

四个基本概念
（1）遗传型（genotype）
生物的全部遗传因子及基因
又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗
传因子即基因组（genome）所携带的遗传信息。 其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。
是一种内在可能性或潜力
（2）表型（phenotype）
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生 长发育所表现出来的形态等生物学特征的总和。
（2）对各组分进行转化试验
DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性
只有S型细菌的DNA才能将R型转化为S型； 且DNA纯度越高，转化效率也越高。 说明S型菌株转移给R型菌株的，是以DNA为 物质基础的遗传信息。
（二）噬菌体感染实验
1952年，A.D.Hershey和M.Chase发表了证明 DNA是噬菌体的遗传物质基础的著名实验
遗传与变Байду номын сангаас的概念
遗传（heredity inheritance） ：
亲代与子代相似 亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传递给 子代一套实现与其相同性状的遗传信息。 特点：具稳定性。
变异（variation） ：
亲代与子代、子代间不同个体不完全相同
遗传（inheritance）和变异（variation） 是生命的最本质特性之一
中，遗传的物质基础也是核
酸，是RNA。
HRV
TMV
通过3个具有历史意义的经典实验，得 到了一个共同结论：
只有核酸才是负载遗传信息的 真正物质基础。
二、遗传物质在微生物细胞内 存在的部位和方式
（一）7个水平
1. 细胞水平
➢大部分或全部DNA都集中于细胞核或核区，不同种 类微生物或同种微生物的不同细胞中，细胞核的数目 不同。
DNA是遗传变异的物质基础的证明：1944年以后， 先后有利用微生物为实验对象进行的三个著名实验 的论证（肺炎球菌的转化试验、噬菌体感染试验、 病毒的拆开与重建试验），才使人们普遍接受核酸 才是真正的遗传物质。
一、3个经典实验
（一）经典转化试验
最早进行转化（transformation）实验的是F.
RNA 分 别 与 对 方 的 蛋 白 质 外
壳重建形成两种杂合病毒：
（1）RNA（TMV） 蛋白质（HRV） （2）RNA（HRV） 蛋白质（TMV）
用两种杂合病毒感染寄主：
（1）表现TMV的典型症状病分离到 正常TMV粒子
（2）表现HRV的典型症状病分离到 正常HRV粒子。
上述结果说明，在RNA病毒
Griffith（1928年），他以Streptococcus pneumoniae （肺炎链球菌，旧称“肺炎双球菌”）作为研究对象 。
S型
R型
（1）动物实验
S型，著致名病菌的，肺炎球菌转化R型试，验非致病菌，
具荚膜，菌落表面光滑（smoth）无荚膜，菌落表面粗糙（rough）
加热灭菌
热死S菌＋活R菌
又称表现型，指某一生物体所具有的一切外
表特征和内在特性的总和，是其遗传型在合适环 境下通过代谢和发育而得到的具体表现。
是一种现实存在
表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。
（3）变异
遗传型变异（基因变异、基因突变）： 指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗 传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。
2. 细胞核水平
3. 染色体水平
变异的特点： a.在群体中以极低的几率出现，（一般为10-5～ 10-10）； b.性状变化的幅度大； c. 变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。
（4）饰变（modification）
指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转 录、转译水平上的表型变化。
特点是： a.几乎整个群体中的每一个个体都发生同样的变化； b.性状变化的幅度小； c.因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。
第七章
微生物的遗传变异与育种
研究微生物遗传学的意义
微生物是研究现代遗传学和其它许多主 要的生物学基本理论问题中最热衷的研 究对象。
对微生物遗传规律的深入研究，不仅促 进了现代分子生物学和生物工程学的发 展，而且为育种工作提供了丰富的理论 基础，促使育种工作从不自觉到自觉、 从低效到高效、从随机到定向、从近缘 杂交到远缘杂交的方向发展。
第一节 遗传变异的物质基础
种质连续理论：1883－1889年间Weissmann提 出。认为遗传物质是一种具有特定分子结构的化合 物。
基因学说：1933年摩尔根（Thomas Hunt Morgan）发现了染色体，并证明基因在染色体上 呈直线排列，提出了基因学说，使得遗传物质基础 的范围缩小到染色体上。
——噬菌体感染实验
32P－DNA核心的噬菌体 35S－蛋白质外壳的噬菌体
实验证明， 进入细菌细胞
内部的物质是 DNA。
在DNA中存 在着包括合成蛋 白质外壳在内的 整套遗传信息。
（三）植物病毒的重建实验
为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-Conrat
（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了 著名的植物病毒重建实验。
引起饰变的因素消失后，表型即可恢复。
例如：粘质沙雷氏菌：在25℃下培养，产生深红色的灵杆菌素； 在37℃下培养，不产生色素；如果重新将温度降到25℃，又恢 复产色素的能力。
微生物是遗传学研究中的明星：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白 质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA在没有蛋白 质包裹的情况下，也能感染烟草并使其患典型症状，而 且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。
选 用 TMV 和 霍 氏 车 前 花 叶 病 毒
TMV
HRV
（ HRV ） ， 分 别 拆 分 取 得 各
自 的 RNA 和 蛋 白 质 ， 将 两 种
（2）细菌培养试验 （3）S型菌的无细胞抽提液试验
以上实验说明：
加热杀死的S型细菌细胞内可能存在一种转 化物质，它能通过某种方式进入R型细胞并 使R型细胞获得稳定的遗传性状，转变为S 型细胞。
Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验
（1）从活的S菌中抽提各种细胞成分（DNA，蛋白质， 荚膜多糖等）