微生物菌种的选育和保藏--基因重组育种、原生质体融合育种、基因工程

五、基因重组育种
3 原核微生物的基因重组--转导 ➢ 普遍转导---流产普遍转导：✔受体菌经转导获得的供体DNA片段在受体菌中不发生配对、 交换和整合，也不迅速消失，而只是进行转录和转译（性状表达）； ✔现象：发生流产转导的细胞在其进行细胞分裂后， 只能将外源DNA分配给一个子细胞，表型上表现出轻微的供体菌特征，每分裂一次就受到 一次稀释。
微生物学基础
单元八 微生物菌种的 选育和保藏
项目一 微生物菌种的选育
五、基因重组育种
１ 基因重组( gene recombination)概述 ➢ 基因重组概念：✔凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起,经过遗传分子间的重 新组合，形成新遗传型个体的方式；也称遗传重组； ✔与杂交区别：杂交是细胞水平上的概念，必然包含着重组，但重 组则 不限于杂交这一种形式； ➢ 基因重组包括:
五、基因重组育种
3 原核微生物的基因重组--转导 ➢ 转导概念：以缺陷噬菌体为媒介，将供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，通过交换 与整合，从而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，称转导子；
➢ 转导的种类：
➢ 普遍转导：通过完全缺陷噬菌体对供体菌任何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；
五、基因重组育种
3 原核微生物的基因重组--转导 ➢ 局限转导：✔通过部分缺陷温和噬菌体把供体菌的少数特定基因 携带到受体菌中，并 获得表达的转导现象； ✔特点一：噬菌体对供体菌和受体菌都是温和噬 菌体； ✔特点二：只能转导供体菌的个别特定基因（一 般为噬菌体整合位点两侧的基因）；该特定基因由部分缺陷噬菌体 携带； ✔特点三：缺陷噬菌体使由于其在形成过程中所 发生的低频率（约10–5）“误切”，或由于双重溶源菌的裂解而形 成（约形成50%缺陷噬菌体）； 双重溶源菌：同时感染有正常噬菌体和缺陷噬菌体的受 体菌。
➢ 溶源转变与转导有着本质的不同： ✔这种温和噬菌体并不携带任何来自供体菌的外源基因，使宿主带来新性状
的正是噬菌体本身的基因; ✔这种温和噬菌体是完整的，而不是缺陷的； ✔获得新性状的是溶源化的宿主细胞，而不是什么转导子； ✔获得的性状可随噬菌体的消失而同时消失。
五、基因重组育种
酵半乳糖的营养缺陷型）受体菌，就可以高频率地把它转化为能发酵半乳糖的E. coli gal+ 转导子，是为高频转导。
五、基因重组育种
3 原核微生物的基因重组--转导 ➢ 转导与溶源转变的比较： ➢ 溶源转变:当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 整合到宿主的核基因组上，而使后者获得了除免疫性以外的新性状的现象；
五、基因重组育种
１
基因重组概述
➢ 同源重组：两个具有同源序列的DNA（碱基序列相似的两段DNA序列）之间发生相互
性
或非相互性交换重组;
➢ 同源重组过程：DNA解链、单链断裂、配对、重接形成异源双链区，然后经DNA复制
而
纯化；
五、基因重组育种
１
基因重组概述
➢ 有性繁殖与同源重组：✔有性繁殖期间，两个性细胞质配、核配形成二倍体合子，此时，
➢ 局限转导---高频转导：✔感染有λdgal噬菌体任一细胞，几乎都同时感染有正常的 λ 噬 菌体。这时λ 与λdgal同时整合在一个受体菌的核染色体组上，使它成为一个双重溶源菌； ✔双重溶源菌的裂解物中含有等量的λ 和λdgal粒子，称
为HFT（高频转导）裂解物； ✔用HFT裂解物以低 m.o.I 感染另一个E. coli gal–（不发
五、基因重组育种
2 原核微生物的基因重组--转化 ➢ 转化过程：以肺炎链球菌抗链霉素菌株为例，当细胞发生分裂后，一个子细胞含供体基 因（抗链霉素基因），这就是转化子。
五、基因重组育种
2 原核微生物的基因重组--转化 ➢ 转染与转化： ✔转染定义：把噬菌体或其他病毒DNA(RNA)提取出来，用它以转化的方式 去感染感受态的宿主细胞，并产生正常噬菌体或病毒后代； ✔转染和转化区别:作为转染的病毒核酸，并不是作为供体基因的功能，不 发生遗传因子的交换或整合，被感染的宿主也不是形成转化子的受体菌； ✔转染特点:提纯的噬菌体DNA以转化的( 而非感染)途径进入宿主细胞并 表达后产生完整的病毒颗粒。
部分缺陷噬菌体的形成
五、基因重组育种
3 原核微生物的基因重组--转导 ➢ 局限转导---低频转导：从宿主染色体上切离时发生不正常切离的频率极低，故这种裂解 物中的部分缺陷噬菌体的比例极低（10–4 ~ 10–6）。把这种裂解物称为LFT（低频转导） 裂解物；用它以低 m.o.i（感染复数）感染宿主，可获得极少量的局限转导子，即低频转 导；
亲代的两个染色体相遇，并发生一定频率的基因重组，使减数分裂产生的子代的基因组
具有亲代的特性;
✔基因重组在有性繁殖的生物中普遍存在，有利于基因多
样性。
Hale Waihona Puke 五、基因重组育种2 原核微生物的基因重组--转化 ➢ 转化：✔受体菌在自然或人工技术作用下直接摄取来自供体菌的游离DNA片段，并把它 整合到自己的基因组中，而获得部分新的遗传性状的基因转移过程； ✔转化后的受体菌称转化子，供体菌的DNA片段称为转化因子； ➢ 转化发生的条件：受体细胞要处于感受态；供体DNA片段大小适宜，分子量一般为 1×107D左右；菌株间的亲缘关系密切； ➢ 感受态：受体细胞能从环境吸取外源DNA片段并实现其转化的一种生理状态；感受态因 子（受体细胞表面上的一种蛋白质）可使转化因子结合到细胞表面；
五、基因重组育种
3 原核微生物的基因重组--转导 ➢ 普遍转导---完全普遍转导：✔P22在供体菌内增殖时，宿主的核染色体组断裂，待噬菌 体成熟与包装之际，极少数（10–6 ~10–8）噬菌体的衣壳将与噬菌体头部核心大小相似 的一段供体DNA片段误包入其中，形成了一个完全不含噬菌体自身DNA的缺陷噬菌体； ✔供体菌裂解时完全缺陷噬菌体将这一外源DNA 片段导入受体细胞内，该片段可与受体细胞核染色体组上的同源区段配对、交换而整合到 受体菌染色体组中，所以使后者成为一个遗传性状稳定的转导子。