第八章：细菌和病毒的遗传学分析

6.部分二倍体： 当Hfr菌的部分染色体进入F－细胞后，F－细胞中 就成为部分二倍体（partial diploid）或部分合子 （merozygote）。
外基因子
内基因子
7.细菌重组的特点
供体DNA片段 受体细胞染色体
细胞死亡
只有偶数次的交换才 能保持细菌染色体的 完整性，产生有活性 的重组子。
1950年戴维斯（Davis）设计了一种U型管实验， 证实了A和B菌株之间确实是发生了杂交。
结论:
原养型不是转化或互养产生的; 两菌株细胞的直接接触是产生原养型菌株的前 提。
2.海斯（W.Hayes）的实验（1952）
海斯在重复莱德伯格和泰特姆的细菌杂交实验之前， 分别用高剂量的链霉素来处理A菌株和B菌株。
相同
不同
都能和F-进行杂交产 产生的重组子频率不
生重组后代；
同；10-4，10-7
杂交时都要通过接合 F+×F-后代常为F+，
管和受体菌相连接；
而Hfr×F-后代绝大多
用高剂量链霉素处理 数为F- ；
后都不影响杂交，说明 F+ 经吖啶橙处理后
它们都是作为一种供体。 会变成F-，Hfr经吖啶
wenku.baidu.com
橙处理后仍为Hfr。
18
25
用不同的Hfr菌株进行中断杂交实验所作出的大肠 杆菌基因连锁图，其基因向F-细胞转移的顺序大 不相同。
重组作图
当转移时间间隔在两分钟之内， 如已知lac与ade 紧密连锁，距离约为1分钟，中断杂交作图就不可靠， 须用传统的重组作图(recombination mapping)
接合重组作图的特点：（与减数分裂生物的区别）
高频重组(High frequence recombination, Hfr)
F因子整合到了细菌染色体上，与F-细胞接合 后将供体染色体的一部分或全部传递给F-受体，当 供体和受体的等位基因带有不同的遗传标记时，可 观察到它们之间发生重组，频率可达到10-2以上， 称为高频重组品系（菌株）
Hfr和F+的异同
细菌染色体外的一个决定细菌雄性性别的共价环 状DNA分子，称为致育因子 (fertility factor)，又称 为F因子或F质粒。
携带F因子的菌株称为供 体菌或雄性，用F＋表示。
未携带F因子的菌株为受 体菌或雌性，用F－表示。
F因子结构
致育基因(fertility gene): (接合转移区)
原点(origin):(复制区)
(pairing region):( )
区配 对 区 重 组
Hfr细菌（高频重组菌株）
细菌含有F因子，并且F因子通过交换整合到主 染色体上，这样的细菌叫Hfr细菌。 Hfr的主染色体进入F-中的频率高，比F+×F-高 1000倍。
F+、F-和Hfr菌株
4.供体将F因子传递给受体的过程
(1)不用亲本类型 (2)两对基因间的交换频率，必须在形成部分二倍 体的条件下，计算重组率。 (3)部分二倍体如果不发生重组，无法鉴别。 (4)接合重组不产生相反的重组类型
Hfr: lac+ade+strs X F-: lac-ade-strr
混合60min
MM+str
F-：ade+strr 1000 影印EMB
中断杂交的过程
上述事实说明，Hfr菌株的基因是按一定的线性顺序 依次进入F–菌株的，染色体从原点以直线方式进入F– 细胞。基因位点离原点愈近，进入F–细胞愈早，反之 则晚。
根据中断杂交的实验，用Hfr基因在F–细胞中出现的 时间为标准，可以作出大肠杆菌的遗传连锁图。
gal
8 8.5 9 11
A Str
B
A
B Str
基本培养基 +str
出现原养型菌落
不出现原养型菌落
大肠杆菌的两种类型
Hayes(1952)研究表明：
大肠杆菌两种不同菌株(品系)接合过程中遗 传物质的转移是单向的； 从而认为大肠杆菌存在两种类型：雌性与雄 性，分别作为接合过程中遗传物质的受体与供 体。
3.致育因子（fertility factor，F）
莱德伯格解决方法： 采用了大肠杆菌(Escherichia coli)K12菌株的两个 营养缺陷型品系：
品系A met－ bio－ thi＋ leu＋ thr＋ 品系B met＋ bio＋ thi－ leu－ thr－
接合现象
质疑：细菌的杂交实验获得重组子可能原因：
细菌的杂交实验获得的重组子可能是转化的结 果。 培养基中含有某些代谢产物，混合后这些产物 互相补充了对方的不足而得以在基本培养基上生 长。
接 合 管 形 成
直接将F因子通过接合管传递给受体菌
F因子整合到细菌染色体后通过接合管传递给受体菌
5.低频重组与高频重组
低频重组(low frequency recombination）： F+与F-的杂交中，F因子的转移频率很高，
但供受体细菌染色体的重组频率却很低，约为 10-6，因此F+品系称为低频重组品系(菌株)。
遗 传 学 院数 理 与 生 物 工 程 学
第七章细菌和病毒的遗传学分析
细菌和病毒在遗传研究中的优越性
细菌的遗传分析* 噬菌体的遗传分析
一 细菌和病毒在遗传研究中的优越性
繁殖世代所需时间短； 易于管理和进行化学分析； 遗传物质较简单，便于用作研究基因结构、 功能及调控机制的材料。 便于研究基因的突变；
便于研究基因的作用； 可作为研究高等生物的简单模型；
二 细菌的接合与染色体作图
1.接合现象的发现
细菌的接合首先是莱德伯格（ Lederberg ）和塔 特姆（ Tatum ）在1946大肠杆菌杂交试验中发现 的。
a+b－ × a－b+
a+b+ 问题：得到的重组子a＋b＋的频率很低（10-7）和 回复突变频率相近（10-6），两者难以区别。
偶数次交换得到的重 组子只有一种类型， 相反重组子是一个线 状片段，不能复制， 随着细胞分裂而丢失
8.中断杂交与重组作图
雅科(Jacob，F)和沃尔曼 (Wollman，E.)在五十年 代设计了一个著名的中断杂交试验(interrupted mating experiment)。 他们采用的菌株基因型为： Hfr: thr+ leu+ azis tons lac+ gal+ strs F–: thr– leu– azir tonr lac– gal- strr