微生物遗传与育种
微生物遗传育种的研究与应用前景
微生物遗传育种的研究与应用前景微生物在生态系统中的重要性已经被广泛认可。
它们在土壤中参与养分循环、在肠道中参与消化过程、在海洋中参与腐化等等。
因此，微生物遗传育种的研究与应用前景也备受关注。
本文将从微生物遗传育种的定义、研究进展以及应用前景等多个方面展开讨论。
一、微生物遗传育种的定义微生物遗传育种是一种通过调整和改良微生物的遗传基础，从而达到改善微生物生产性能的方法。
通过对微生物的遗传育种，可以使这些微生物更适合用于生产、废物处理、能源生产和环境改善等领域。
目前，微生物遗传育种主要包括基于突变的育种、基于重组的育种和基于基因组学的育种等。
二、微生物遗传育种的研究进展1.基于突变的育种基于突变的育种是指通过诱变等方式造成微生物基因突变，从而产生新的酶类或有用代谢产物。
这种方式存在一定的风险，因为突变可能会引发不可预测的副作用。
但是，通过对微生物进行筛选和优化，可以发现一些有用的突变体。
例如，在酵母菌中发现了一种对环境压力更为耐受的突变株，优化后，可以更好地应用于面包和啤酒等食品工业生产中。
2.基于重组的育种基于重组的育种是指通过重组技术将来自不同微生物及其相关基因组合，合成具有特定特征的微生物菌株。
这种方法在制造多种产品和药物方面被广泛应用。
例如，利用大肠杆菌重组技术生产人类胰岛素。
3.基于基因组学的育种基于基因组学的育种是指通过对微生物基因组的深入研究，发现哪些基因与微生物代谢、生长、适应和应变等有关，并进一步研究这些基因的功能和调控机制。
这种方法可以为微生物育种提供更广阔的视野和更多的遗传资源。
三、微生物遗传育种的应用前景微生物遗传育种的应用前景非常广泛。
以下是一些具体的应用：1. 废物处理微生物在废物处理中具有非常重要的作用。
例如，学校、饭店等都要产生大量的厨余垃圾。
厨余垃圾堆积时间一长，不仅会催生各种恶臭细菌和昆虫，还容易滋生各种腐蚀菌和病毒，对环境和人体健康都有很大的危害。
通过利用微生物遗传育种，可以获得更适合废物处理的微生物株，从而降低处理成本、提高效率。
基因工程育种微生物遗传育种
• 基因工程育种与微生物遗传育种概述 • 基因工程育种技术 • 微生物遗传育种技术 • 基因工程育种与微生物遗传育种的应
用 • 基因工程育种与微生物遗传育种的挑
战与前景
01
基因工程育种与微生物遗传育种概述
基因工程育种定义与特点
定义
基因工程育种是通过基因工程技术对 生物体的基因进行改造，以达到改良 生物性状和提高产量等目的的育种方 法。
工业领域的应用
工业酶
利用基因工程技术生产具有特殊功能的工业酶，广泛应用于洗涤 剂、食品、纺织和制药等行业。
生物燃料
通过基因工程技术改良微生物，生产高效、环保的生物燃料，减少 对化石燃料的依赖。
生物材料
利用基因工程技术生产具有特殊性能的生物材料，如可降解塑料、 生物纤维等，替代传统石化材料。
05
基因工程育种与微生物遗传育种的挑
战与前景
技术挑战与伦理问题
技术挑战
基因工程育种和微生物遗传育种技术需要高 水平的科学知识和技术能力，同时面临着技 术难度大、成本高、周期长等问题。
伦理问题
基因工程育种和微生物遗传育种涉及到人类 基因和生命形式的改变，可能引发伦理和道 德方面的争议，需要慎重考虑和规范。
未来发展方向与前景
精准育种
随着基因组学和生物信息学的发展，基因工程育种和微生物遗传育种将更加精准和高效， 能够更好地满足农业生产和生物医药等领域的需求。
VS
细胞工厂构建
通过代谢工程手段改造微生物细胞，使其 具备生产特定化学品、燃料或材料的能力 。
04
基因工程育种与微生物遗传育种的应
用
医药领域的应用
基因治疗
利用基因工程技术修复或替换缺陷基因，以达到治疗 遗传性疾病和恶性肿瘤等疾病的目。
第七章微生物的遗传变异和育种2
10-6~10-9
若干细菌某一性状的突变率
菌名
突变性状
突变率
Escherichia coil （大肠杆菌）
抗T1噬菌体
3×10-8
E．coil
抗T3噬菌体
1×10-7
E．coil
不发酵乳糖
1×10-10
E．coil
Staphylococcus aureus（金黄色葡 萄球菌）
S．aureus
抗紫外线 抗青霉素 抗链霉素
间接引起置换的诱变剂：
引起这类变异的诱变剂都是一些碱基类似物，如5-溴尿嘧 啶（5-BU）、5-氨基尿嘧啶（5-AU）、8-氮鸟嘌呤 （8-NG）、2-氨基嘌呤（2-AP）和6-氯嘌呤（6-CP） 等。它们的作用是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA 分子中后而引起的，故是间接的。
（2）移码突变（frame-shift mutation 或phase-shift mutation）
（四） 基因突变的自发性和不对应性的证明
一种观点：突变是“定向变异”，是“驯化”，是由环 境因子诱发出来的；
另一种观点；基因突变是自发的，且与环境因素是不对 应的，后者只不过是选择因素；
1、 变量试验（fluctuation test） 又称波动试验或彷徨试 验。
2、涂布试验（Newcombe experiment） 3、平板影印培养试验（replica plating） 1952年，J．Lederberg夫妇
2、定向培育优良品种：指用某一特定因素长期处理某微生 物的群体，同时不断的对它们进行移种传代，以达到积 累并选择相应的自发突变株的目的。由于自发突变 的 频 率较低，变异程度较轻微，所以培育新种的过程十分缓 慢。与诱变育种、杂交育种和基因 工程技术相比，定向 培育法带有“守株待兔”的性质，除某些抗性突变外， 一般要相当长的时间
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学是研究微生物的遗传变异、遗传改良及育种技术的学科。
微生物指的是细菌、真菌、病毒等单细胞生物。
微生物遗传育种学主要关注微生物在遗传水平上的变异、变异的调控机制以及如何通过遗传改良来获得具有特定性状的微生物株系。
微生物遗传育种学的研究内容包括：
1. 遗传变异的检测与分析：通过分子生物学、基因组学等技术手段，研究微生物中存在的遗传变异，探究变异的产生机制和变异位点的定位。
2. 遗传改良的策略和方法：通过基因工程、突变育种、自然选择等手段，改良微生物的遗传性状，如产量、耐受性、代谢能力等，以提高微生物在工业生产、环境修复、药物开发等方面的应用性能。
3. 突变育种的应用：通过诱变剂或辐射等方法，诱发微生物的突变，筛选出具有特定性状的突变株系，进一步进行遗传改良。
4. 基因工程的应用：通过外源基因的引入、基因的删除或修改等手段，改变微生物的基因组，使其具有特定的功能或产物。
通过微生物遗传育种学的研究与应用，可以获得具有工业、农业、医疗等方面应用潜力的微生物种类，为人类社会的发展和生活带来诸多好处。
微生物的遗传变异和育种
第一节 微生物遗传的物质基础
三、基因表达 在所有的生物中，基因的主要功能是把遗传信息转变 为特定氨基酸顺序的多肽，从而决定生物性状的过程，这 一过程称为基因表达。基因表达包括以下两个步骤，首先 以DNA为模板，通过RNA聚合酶转录出mRNA（信使RNA）， 然后将mRNA的碱基顺序翻译成由相应氨基酸顺序组成的蛋 白质（图6-1)。
第一节 微生物遗传的物质基础
（四）核苷酸 各种遗传密码子储存着各自对应的信息，而单个核苷 酸或碱基则是密码子的组成单位，是基因突变的最小单位。 从绝大多数微生物的DNA组分来看，其分别由腺苷酸、胸 苷酸、鸟苷酸和胞苷酸4种脱氧核苷酸组成。其上的碱基 分别为腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞 嘧啶（C）。
第一节 微生物遗传的物质基础
相结合。不论真核微生物的细胞核还是原核微生物细胞的 核区都是该微生物遗传信息的大本营和信息库，因此被称 为核基因组、核染色体组或简称基因组。再从细胞内的染 色体数目来看，不同的微生物的染色体数目差别很大，真 核微生物常有较多的染色体，如酵母菌属中有的种有17条 之多，而原核微生物中常只有一条裸露的环状DNA大分子 核酸，即一条染色体。
第一节 微生物遗传的物质基础
二、DNA的结构与复制 （一）DNA的结构 1953年，Watson和Crick首先提出DNA的结构模型，认 为DNA是由两条反向平行的多核苷酸组成的双螺旋结构， 两条多核苷酸链通过碱基间的氢键相结合。此结构已经扫 描隧道显微镜所证实。
第一节 微生物遗传的物质基础
（二）DNA的复制 在细胞分裂和传代的过程中，作为微生物遗传物质 的DNA必须准确无误地复制，才能使子代细胞含有相同的 遗 传 信 息 ， 以 保 持 物 种 的 稳 定 。 1 9 5 8 年 ， Meselson 和 Stahl用15N标记的碱基培养大肠杆菌，并定时取样分离DNA， 进行密度梯度离心。研究结果证明，DNA是以独特的半保 留方式进行复制的，即每一子代DNA分子的一条链来自亲 代，另一条链是新合成的。
微生物遗传育种课件,基因突变
1、突变（Mutation）：指遗传物质发生了稳定 的可遗传的变化，所有的突变都是DNA结构中碱 基所发生的改变。
2、突变体（Mutant）：携带突变的生物个体或 群体或株系，称为突变体。
3、突变基因（Mutant Gene）和野生型基因 （Wild Gene）：发生了突变的基因称为突变基 因，没有发生突变的基因称为野生型基因。
λ galK2 mtl-1 xyl-5 ara-14 rpsL31 tsx-33 - supE44
三、突变的分类
1、按照突变生成的过程（或原因）来看：可分为自发突变和诱发突变。
2、从DNA碱基序列改变多少来分可分为单点突变和多点突变。
点突变
碱基替代 碱基插入 碱基缺失
颠换 转换
3、从阅读框架的影响来看有所谓的移框突变。
2、产生同样表型的不同基因座位，在上述斜体小写的英文3个字母后加上一个 斜体的大写字母以示区别，如trp A。
3、一个基因的不同突变位点是在这个突变基因座位符号后，按分离先后次序 用数字来表示，如果不知道这些突变属于哪一个基因座位，则用“—”来代替。
如trp A 23,trp —54
4、表型特性同样用3个字母来表示，但第一个字母大写，以便于基因符号清楚 的区别。
第三节 诱变的机制
1. 概念：
原核或真核细胞基因组中可以从一个 位置转移到另一个位置的遗传因子叫做转 座因子。
第三节 诱变的机制
从不同体系中分离到的转座因子往往给 予不同的符号表示，如细菌的转座因子：IS （insertion sequence），Tn（transposon）； 酵母的转座因子：Ty（transposon yeast）； 果蝇的转座因子：Copia或FB(fold back)等等。 细菌中可能转座的遗传因子大致可分三类： 插入顺序（IS）、转座子（Tn）和某些温和 噬菌体（如Mu-1φ108）。
微生物的遗传和育种
微生物育种的社会和经济影响
社会影响
随着微生物遗传和育种技术的不 断发展，人们需要关注相关的伦 理、安全和环境问题，以确保技 术的可持续发展和应用。
经济影响
微生物育种技术的发展有望为工 业、农业、医药等领域带来巨大 的经济效益，同时也需要关注技 术的成本和商业化前景。
感谢您的观看
THANKS
土壤修复
微生物育种技术可用于土壤修复领域，通过改良土壤中微生物的种 类和数量，改善土壤质量，提高土壤肥力。
空气净化
某些微生物具有降解空气中有害物质的能力，通过微生物育种技术 可以改良这些微生物的降解能力，用于空气净化。
05
未来展望
基因编辑技术的发展
基因编辑技术
随着CRISPR等基因编辑技术的发展， 科学家们能够更精确、高效地修改微 生物基因，从而改良微生物的性状和 生产性能。
代谢工程育种
代谢途径分析
对微生物的代谢途径进行分析， 了解各代谢途径之间的相互关系 和调控机制。
代谢流量调控
通过调节代谢途径中的关键酶活 性或改变代谢流量的方向，以提 高目标产物的合成效率。
细胞工厂构建
通过基因工程技术对微生物进行 改造，构建具有特定代谢特征的 细胞工厂，实现目标产物的定向 生产。
基因编辑的应用
基因编辑技术有望在医药、农业、工 业等领域发挥重要作用，例如用于生 产新型药物、改良农作物、提高微生 物产物的产量和品质等。
合成生物学在微生物育种中的应用
合成生物学
合成生物学是一门新兴的交叉学科，旨 在通过设计和构建人工生物系统来改良 和优化生物功能。
VS
微生物育种中的应用
合成生物学在微生物育种中具有广阔的应 用前景，例如通过设计和构建人工微生物 来生产燃料、化学品、药物等，同时也有 助于解决环境问题和粮食安全问题。
微生物 10-1第十章 微生物的遗传变异和育种
R100质粒 质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 质粒 可使宿主对下列药物及重金属具有抗性 汞（mercuric ion ，mer）四环素（tetracycline，tet ）链霉素 ）四环素（ ， (Streptomycin, Str)、磺胺 、磺胺(Sulfonamide, Su)、氯霉素 、 (Chlorampenicol, Cm)、夫西地酸（fusidic acid，fus） 、夫西地酸（ ， ） 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。 并且负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上。
3、质粒的类型 、
严谨型质粒(stringent plasmid)：复制行为与核染色体的复制同步，低拷贝数 严谨型质粒 ：复制行为与核染色体的复制同步， 松弛型质粒(relaxed plasmid)：复制行为与核染色体的复制不同步，高拷贝数 松弛型质粒 ：复制行为与核染色体的复制不同步，
窄宿主范围质粒(narrow host range plasmid) 窄宿主范围质粒 只能在一种特定的宿主细胞中复制） （只能在一种特定的宿主细胞中复制） 广宿主范围质粒(broad host range plasmid) 广宿主范围质粒 可以在许多种细菌中复制） （可以在许多种细菌中复制）
因子） （2）抗性因子（Resistance factor，R因子） ）抗性因子（ ， 因子
包括抗药性和抗重金属二大类，简称 质粒 质粒。 包括抗药性和抗重金属二大类，简称R质粒。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。
抗性转移因子（ 抗性转移因子（RTF）：转移和复制基因 ） R质粒 质粒 抗性决定因子： 抗性决定因子：抗性基因
微生物的遗传变异和育种
第七章微生物的遗传变异和育种第一节微生物的遗传变异的概述遗传和变异是生物体最本质的属性之一。
所谓遗传，讲的是发生在亲子间的关系，即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。
而变异是指子代与亲代之间的不相似性。
遗传是相对的，变异是绝对的。
遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种的进化和发展。
在学习遗传、变异内容时，先应清楚掌握以下几个概念：（一）遗传型又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。
遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。
具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下，通过自身的代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。
（二）表型指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。
所以，它与遗传型不同，是一种现实性。
（三）变异指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。
变异的特点是在群体中以极低的概率(一般为10-5～10-10)出现，性状变化的幅度大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。
（四）饰变指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。
其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅度小；因其遗传物质不变，故饰变是不遗传的。
例如，Serratia marcescens(粘质沙雷氏菌)在25℃下培养时，会产生深红色的灵杆菌素，它把菌落染成鲜血似的。
可是，当培养在37℃下时，群体中的一切个体都不产色素。
如果重新降温至25℃，所有个体又可恢复产色素能力。
所以，饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。
上述的S.marcescens产色素能力也会因发生突变而消失，但其概率仅10-4，且这种消失是不可恢复的。
从遗传学研究的角度来看，微生物有着许多重要的生物学特性：微生物结构简单，个体易于变异；营养体一般都是单倍体；易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖；繁殖速度快；易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物；菌落形态特征的可见性与多样性；环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有相应的病毒；以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。
微生物遗传育种知识点汇总
微生物遗传育种知识点汇总1.微生物基因组学：微生物基因组学是研究微生物基因组结构、功能和表达的学科。
通过对微生物基因组的测序、比较分析和功能注释，可以了解微生物的遗传特性和功能。
2.微生物突变：微生物突变是指微生物在自然环境或实验室中发生的基因突变。
突变可以是基因变异、插入突变、缺失突变等，这些突变可能会导致微生物表型的变化。
3.微生物选择：微生物选择是通过对微生物的生长条件进行调控，选择出具有其中一种特定性状的菌株。
例如，可以通过对耐盐性的选择培养基进行培养，选择出具有耐盐性的微生物菌株。
5.基因工程微生物：基因工程微生物是指经过人工改造的微生物，具有特定基因表达或基因功能改变的能力。
基因工程微生物可用于生产重要医药、酶类、化学品等。
6.自然变异与人工选择：微生物在自然环境中会发生一定程度的自然变异，这些变异可以通过人工选择进行进一步改良。
例如，选择耐药性菌株进行生产抗生素。
7.反向遗传学：反向遗传学是指通过与传统遗传学相反的方式研究生物体的遗传特性。
利用反向遗传学可以探索微生物基因的功能和作用。
9.高通量筛选技术：高通量筛选技术是指通过自动化设备对大量微生物进行快速筛选和分析的技术。
这些技术可以大大提高筛选效率和准确性，用于微生物遗传育种中。
10.代谢工程：代谢工程是指通过改造微生物的代谢路径和基因表达调控来提高目标产物的产量和选择性。
代谢工程可通过基因工程、突变、选择和培养条件优化等手段实现。
11.微生物系统发育学：微生物系统发育学是研究微生物演化和亲缘关系的学科。
通过比较分析微生物基因组，确定其进化关系和分类地位。
以上是微生物遗传育种的一些基本知识点汇总。
微生物遗传育种是一个综合性学科，涉及到多个学科的知识和技术，对于改良微生物品种和开发新的微生物应用具有重要意义。
微生物的遗传育种-杂交育种
（transductant）。
⑵转导的类型
①普遍性转导（generalized transduction）
通过完全缺陷的phage 对供体菌任何DNA小片段 的“误包”，而实现其遗传性状传递至受体菌的转 导现象，称为普遍性转导。
1.杂交育种中亲本选择
⑴原始亲本的选择
⑵直接亲本的选择
2.培养基的选择
发酵培养基
3.杂交育种的遗传标记
• 4.杂交育种方法
常规杂交育种
微生物常规杂交形式
原生质体融合育种
谢 谢！
㈠原核微生物杂交理论基础
原 核 微 生 物 杂 交 方 式 ：
1. 接合作用
⑴定义：
接合(conjugation)指供体菌与受体菌的完整细胞
经过直接接触而传递大段DNA（包括质粒）遗传 信息的现象。
通过接合而获得新遗传性状的受体细胞，称为接
合子（conjugant）。
性菌 毛
♂
E. coli接合电镜图
项目二 微生物的遗传变异和育种
( Microbial genetics and
breeding )
任务四 杂交育种
一、杂交育种的目的
1、杂交育种的定义
杂交育种是指将两个基因型不同的菌株
经吻合（或接合）使遗传物质重新组合，从中 分离和筛选具有新性状的菌株。
2.杂交育种的目的
二、微生物杂交理论基础
自供体细胞的离体DNA片段，并通过交换把它 整合到自己的基因组中，从而获得了供体细胞 的某些遗传性状的现象。获得新性状的受体称
为转化子（transformant）。
⑵转化过程
微生物遗传育种(提高产品的产量和质量的育种方法)
提高产品的产量和质量的育种方法
01 发展简史
03 研究对象 05 应用领域
目录
02 学科分支 04 科研成果 06 学术著作
微生物遗传育种，所谓微生物遗传育种，即菌种改良，是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的 菌株进行改造，去除不良性质，增加有益新性状，以提高产品的产量和质量的一种育种方法，使我们获得所需要 的高产、优质和低耗的菌种，其目的是改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。本内容是根据菌种自然变异而进行的自然选育，以及用人工方法引起菌种变异，再按照工 业生产的要求进行筛选来获得新的变种。微生物遗传育种的主要方法有经典的自然选育和诱变育种技术，使菌种 发生突变，存优去劣，这是普遍采用的方法，容易施行，易见成效；另一条途径是研究目的物的基因结构及基因 调控、表达的方式，进行基因重组、转殖，使之高效表达。微生物菌种的选育，不仅可提高目的物的产量，使目 的物产量上百上千倍的提高，大大降低生产成本，提高经济效益，而且通过微生物菌种的选育，可简化工艺，减 少副产品，提高产品质量，改变有效成分组成，甚至获得活性更高的新成分。
（一）自然选育
不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。这类突变没有人工参与并非是没 有原因的，一般认为自然突变有两种原因引起，即多因素低剂量效应和互变异构效应。所谓多因素低剂量效应， 是指在自然环境中存在着低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量的诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物 质等作用引起的突变。互变异构效应是指四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构，会引起碱基的错配。自然 突变可能会产生两种截然不同的结果，一种是菌种退化而导致目标产量或质量下降；另一种是对生产有益的突变。 为了保证生产水平的稳定和提高，应经常地进行生产菌种自然选育，以淘汰退化的，选出优良的菌种。
微生物第七章总结
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：真核和原核微生物的大部分DNA都集中在细胞核或核区中。
1.光复活作用：把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下时，就可以出现明显降低其死亡率的现象，即光复活作用。经了解，经UV照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗下会被一种光激活酶——光解酶结合，这种复合物在300-500nm可见光下时，此酶会因获得光能而激活，并使二聚体重新分解成单体。
2.切除修复：是活细胞内一种用于被UV等诱变剂损伤后DNA的修复方式之一，又称暗修复。，这是一种不依赖可见光，只通过酶切作用去除嘧啶二聚体，随后重新合成一段正常DNA链的核酸修复方式。
1.Luria等的变量试验2.Newcombe的涂布试验3.Lederberg等的影印平板培养法。实验过程详见书P204-206
（五）基因突变及其机制：基因突变的机制是多样的，可以是自发的或诱发的，诱发的又可分仅影响一对碱基对的点突变和影响一段染色体的畸变。
1. 诱发突变：简称诱变，是指通过人为的方法，利用物理，化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。凡具有诱变效应的任何因素，都称为诱变剂。
1.诱变育种的基本环节：见书P214
2.诱变育种中的几个原则：
（1）选择简单有效的诱变剂 艾姆氏实验：是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的方法。
（2）挑选优良的出发菌株 出发菌株：就是用于育种的原始菌株。
第七章 微生物的遗传变异和育种
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。
第7页，共93页。
1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty从热死S
型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在 离体条件下进行了转化试验：
第20页，共93页。
4、质粒在基因工程中的应用
质粒的优点：
（1）体积小，易分离和操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒是一个 常用的克隆载体
第21页，共93页。
5、质粒的分离与检定
提取所有胞内DNA后电镜观察； 超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
F.Griffith，
研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌）
S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性;
R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性
第5页，共93页。
1928年，Griffith进行了以下几组实验：
（1）动物实验 对小鼠注射活R菌或死S菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活S菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和热死S菌 ———小鼠死亡 抽取心血分离
活的S菌
加热杀死的S型细菌里可能存在一种具有遗传转化能力的物质，它能通过 某种方式进入R型细胞，使其获得S型的遗传特性
第6页，共93页。
（2）细菌培养实验
热死S菌———平皿—培—养 不生长 活 R 菌——平皿—培—养 —长出R菌 热死S菌——+活—R—菌 —长出大量R菌和10-6SI菌
微生物重点第七章
第七章:微生物的遗传变异和育种1:遗传型又称基因型，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。
遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。
2:表型又称表现型，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。
3:饰变表型饰变：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。
4:变株的表型5:溶源转变正常的温和噬菌体感染其宿主而使其发生溶源化时，因噬菌体的基因整合到宿主核基因组上，而使宿主获得了除免疫性外的新遗传性状的现象，称溶源转变。
F因子的4种细胞形式a）F-菌株，不含F因子，没有性菌毛，但可以通过接合作用接收F因子而变成雄性菌株（F+）；b）F+菌株，F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。
c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。
d）F′菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。
细胞表面同样有性菌毛。
5:转导通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。
获得新遗传性状的受体细胞，就称转导子。
通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌任何小片段DNA进行“误包”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象，称为普遍转导。
经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌，外源DNA在其内进行交换、整合和复制，使其成为一个遗传性状稳定的重组体，称作普遍转导子，这种现象就称普遍转导。
经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌，外源DNA在其内既不进行交换、整合和复制，也不迅速消失，而仅进行转录、转译和性状表达，这种现象就称流产转导。
指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组，形成转导子的现象。
微生物的遗传变异和育种名词解释1转导2流产转导3
第七章微生物的遗传变异和育种一、名词解释：1.转导2.流产转导3.局限性转导4.普遍性转导5.转导噬菌体6.突变7.移码突变8.点突变9.自发突变10.诱变剂11.转化12.感受态13.基本培养基14.完全培养基(CM)15.光复活作用(或称光复活现象)16.转座子(Tn)17.基因工程18.基因19.突变20.接合21.转化子22.转导子23.F 菌株24.Hfr 菌株25.F+菌株26.F-菌株27.诱变育种28.抗性突变型29.营养缺陷型30.野生型菌株31.染色体畸变32.准性生殖33.异核体34.基因组35.同义突变36.原生质融合二、填空题1.证明DNA是遗传物质的事例很多，其中最直接的证明有（）、（）、（）三个经典实验。
2.细菌在一般情况下是一套基因，即（）；真核微生物通常是有两套基因又称（）。
3.大肠杆菌基因组为双链环状的（），在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小形式存在于细胞中，该小体被称为（）。
4.酵母菌基因组最显著的特点是（），酵母基因组全序列测定完成后，在其基因组上还发现了许多较高同源性的DNA重复序列，并称之为（）。
5.质粒通常以（）的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中，但从细胞中分离的质粒大多是3种构型，即（）型、（）型和（）型。
6.转座因子可引发多种遗传变化主要包括（）、（）和（）。
7.在（）转导中，噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中；而在转导中，噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。
8.细菌的结合作用是指细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的（）和过程9.线粒体遗传特征的遗传发生在核外和有丝分裂和减数分裂过程以外，因此它是一种（）遗传。
10.丝状真菌遗传学研究主要是借助有性过程和（）过程，并通过遗传分析进行的，而（）是丝状真菌，特别是不产生有性孢子的丝状真菌特有的遗传现象。
11.DNA分子中一种嘧啶被另一种嘌呤取代称为（）。
12.受体细胞从外界吸收供体菌的DNA片段（或质粒），引起基因型改变的过程称为（）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
名词解释
基因重组：把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，经过遗传分子的重新组合后，形成新遗传型个体的方式，称为基因重组。
诱变育种：利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变频率大幅度提高，然后设法采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数复合育种目的的突变株，以供生产实践或科学实验之用。
营养缺陷型：是指通过诱变而产生的，在一些营养物质（如氨基酸、维生素和碱基等）的合成能力上出现缺陷，因此必须在基本培养基中加入相应的有机营养成分才能正常生长的变异菌株。
某一野生型菌株（wildtypestrain）由于发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子的能力，因而无法在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷型。
突变：基因突变（genemutation）简称突变，是变异的一种，指生物体内遗传物质的分子结构突然发生的可遗传的变化。
突变几率一般在10-6～10-9范围内。
表型：某一生物个体所具有的一切外表特征和内在特性的总和，是其遗传型在合适条件下通过代谢和发育而得到的具体表现。
抗性突变型：由于基因突变而使原始菌株产生了对某种化学药物或致死物理因子抗性的变异类型。
它们可在加有相应药物或用相应物理因子处理的培养基平板上选出。
抗性突变型普遍存在，例如对各种抗生素的抗药性菌株等。
简答题：
一、筛选生物活性物质产生菌的成功要素有哪些，并简述筛选的一般思路。
答：要素：
1 待筛选样品的性质
2产生菌的选择
3采用什么样的筛选方案（检测系统）“选择筛选方法有两个要点即选择性和灵敏度”
4筛选方案的设计
思路：
1定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
2采样：有针对性地采集样品。
3增殖：人为地通过控制养分或培养条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
4分离：利用分离技术得到纯种。
5发酵性能测定：进行生产性能测定。
这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。
6确定育种出发菌株，分析出发菌株的分类学地位。
7育种研究
步骤：样本采集预处理富集培养初筛复筛鉴定保藏
二、微生物遗传育种工作中突变产生的突变型有哪几类？
答：1选择性突变株：营养缺陷型、抗性突变型、条件致死突变型；
2:非选择性突变株：形态突变型、抗原突变型、产量突变型。
三、诱变育种有哪些特点？
答：1 提高突变率，扩大突变谱
2 改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难
3 性状稳定快，育种年限短
4 诱发突变的方向和性质难于掌握
四、诱变育种工作的原则
答：1 挑选优良的出发菌株(即用于育种的原始菌株)。
2 选择简便有效的诱变剂。
3 处理单细胞或单孢子悬液，使呈分散状态，均匀接触诱变剂。
细菌或酶母菌悬液中加
玻璃珠并振荡，或用脱脂棉过滤，可获均匀分散的单细胞悬液。
放线菌和霉菌的菌丝是多核的，诱变育种应用其单核的孢子。
用稀释的表面活性剂制备单孢子悬液，常用的表面活性剂是吐温-80(Tween-80)，浓度0.01％-0.1％。
4 选用最适剂量:在高诱变率的前提下，既能扩大变异幅度，又能促使变异移向正变范
围的剂量，即为最适剂量。
5 利用复合处理的协同效应: 两种或多种诱变剂的先后使用，同一种诱变剂的重复使
用，两种或多种诱变剂的同时使用，均常呈现一定的协同效应，会取得更好的诱变效果。
6 利用微生物形态、生理与产量间的相关指标，如变色圈、水解圈、抑菌圈、反应圈的
大小等，以便在初筛中即可从形态性状估计其生产潜力。
7 设计和采用高效筛选方案和方法，以期花费最少的工作量，在最短的时间内，取得最
大的成效。
五、简述原生质体融合育种一般步骤及其与常规杂交相比有哪些优势？
答：原生质体融合育种一般分成五大步骤：直接亲本及其遗传标记选择、双亲本原生质体制备与再生，亲本原生质仲诱导融合、融合重组体(称为融合子)分离，遗传特性分析与测定。
第一，大幅度提高亲本之间重组频率
第二，扩大虽组的亲本范围
第三，原生质体融合时亲本整会染色体参与交换，遗传物质转移和重组性状较多，集中双亲本优良件状机会更大。
六、生产菌种应该具备哪些基本特性？
答：1 纯培养物，不含其他微生物和噬菌体；
2 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物
3有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强
4遗传性能要相对稳定
5不易感染它种微生物或噬菌体
6产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）
7 生产特性要符合工艺要求
七、突变引起遗传性状的改变有哪几种类型？
答：1 无义突变：当DNA分子上遗传密码子中的碱基发生置换，结果由于决定某氨基酸的密码子被终止密码子（UAG、UAA、UGA）代替，因而mRNA转译肽链过程中途停止，难以完成一条完整的多肽链的合成，这种肽链是没有活性的。
这种突变属于无义突变(nonsense mutation)。
2 错译突变：当DNA分子上密码子中的碱基被置换，新密码子编码的氨基酸与原来的密码子不相同，使多肽链的氨基酸排列顺序发生变化。
因此，突变后合成的多肽链和突变前的多肽链分子结构不相同，生物表型也就不一样
3 移码突变：在DNA分子上的密码子中添加或丢失一个或几个碱基，其结果造成从改变的碱基开始所有其后的密码子碱基部榨后移动，使密码子杂乱而重新编组，显然新组合的密码子所决定的氨基酸与原先是大不相同的，使多肽链上的氨基酸序列发生很大的改变，将出现明显的遗传性状变异。
八、简述诱发突变体形成的过程。
答：1 诱变剂与DNA接触的之前：当化学诱变剂处理微生物细胞时，首先和细胞充分接触，通过扩散作用诱变物质穿过细胞壁、膜及细胞质，才能达到核质体，与DNA接触。
2 突变发生过程：诱变剂和DNA接触后能否发生基因突变与DNA是否处在复制状态
有密切关系，而DNA复制活跃程度与某些营养条件和细胞生理状态有关。
3 突变体的形成：诱变剂和DNA接触后发生化学反应。
继而使DNA的碱基发生变化，
产生突变。
但是从突变到突变体的形成要经过相当复杂的过程，并且不是所有的突变都能形成突变体。
九、简述诱变育种的一般步骤。
第四章11、27张PPT
十、简述微生物杂交育种的基本程序。
答：亲本菌株选择标记杂交筛选重组菌株鉴定
设计题：
某细菌菌株能产生一种抗菌肽，请设计一种方案筛选其相关的基因？
某细菌菌株能产生一种抗菌的酮类，请设计一种方案筛选其相关的基因或基因簇？
答：两者都可以用构建基因文库的方法来筛选出其相关的基因。
基因文库的构建，大致可分为5个步骤：
（1）染色体DNA的片段化从某菌株中提取其染色体DNA，将其切割成一定大小的片段，插入噬菌体载体后被包装成噬菌体颗粒。
（2）载体DNA的制备选择适当的噬菌体载体用限制酶切开，得到左、右两臂，以便分别与染色体DNA片段的两端连接。
（3）体外连接与包装将染色体DNA片段与载体DNA片段用T4 DNA连接酶连接。
然后重组体DNA与噬菌体包装蛋白在体外进行包装。
（4）重组噬菌体感染大肠杆菌将包装得到的重组噬菌体在大肠杆菌内经增殖并裂解宿主细胞，产生的溶菌产物组成重组噬菌体克隆库，即基因文库。
（5）基因文库的鉴定和扩增对于文库的鉴定，可以随机挑选一定数量的克隆，用限制酶切、PCR或其他方法分析其重组体DNA来进行。
答：
1、分离抗菌蛋白；
2、测定氨基酸序列；
3、根据氨基酸序列设计PCR引物；
4、提取菌体总体DNA；
5、PCR扩增；
6、PCR产物克隆到大肠杆菌菌体中；
7、测定PCR产物序列；
8、生物学信息分析基因序列，预测序列表达物特性。