7微生物的遗传变异和育种
微生物遗传变异和育种 答案
第7章微生物遗传变异和育种填空题1．证明DNA是遗传物质的三个经典实验是、、和。
而证明基因突变自发性和不对应性的三个经典实验是、、和细菌转化噬菌体感染植物病毒重建变量试验涂布试验影印平板培养法2．______是第一个发现转化现象的。
并将引起转化的遗传物质称为_______。
Griffith 转化因子3．Avery和他的合作者分别用降解DNA、RNA和蛋白质的酶作用于有毒的S型细胞抽提物，然后分别与______混合，结果发现，只有DNA被酶解而遭到破坏的抽提物无转化活性，说明DNA是转化所必须的转化因子。
无毒的R型细胞（活R菌）4．Alfred 和Martha Chase用P32标记T2噬菌体的DNA，用S35标记的蛋白质外壳所进行的感染实验证实：DNA携带有T2的______。
全部遗传信息5．H. Fraenkel Conrat用含RNA的烟草花叶病毒进行的拆分与重建，实验证明______也是遗传物质。
RNA6．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______。
单倍体二倍体7．DNA分子中一种嘧啶被另一种嘌呤取代称为______。
颠换8．______质粒首先发现于大肠杆菌中而得名，该质粒含有编码大肠菌素的基因Col9．原核生物中的基因重组形式有4种类型：_______、_______、_______和_______。
转化转导接合原生质体融合10．当DNA的某一位置的结构发生改变时，并不意味着一定会产生突变，因为细胞内存在一系列的_______，能清除或纠正不正常的DNA分子结构和损伤，从而阻止突变的发生。
修复系统11．营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段，由于这类突变型在_______上不生长，所以是一种负选择标记。
基本培养基12．两株多重营养缺陷型菌株只有在混合培养后才能在基本培养墓上长出原养型菌落，而未混合的两亲菌均不能在基本培养基上生长，说明长出的原养型菌落是两菌株之间发生了遗传_______和_______所致。
微生物 第7章 微生物遗传变异
裂解
过程：供体菌
正常噬菌体 + 完全缺陷噬菌体
少量裂解物 + 大量受体菌 遗传稳定的转导子
2020/1/15
完全普遍转导
2020/1/15
感染复数（m.o.i，multiplicity of infection）:
一、原核微生物的基因重组
• 基因重组的方式
– 转化 – 转导 – 接合 – 原生质体融合
2020/1/15
（一）转化（transformation）
1、转化及其发现：
R型活菌+S型死菌→ →S型活菌 ➢定义：受体菌自然或在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，称为转化。转化后的的受 体菌称为转化子（transformant）。 ➢有关名词：
2020/1/15
2020/1/15
（二）噬菌体感染实验 • 创立人：美国人Hershey AND Chase于
1952年 • 研究对象：噬菌体
2020/1/15
（三）植物病毒的重建实验 • 创立人：Conrat AND Singer于1956年创立 • 研究对象：TMV AND HRV • 过程：将两病毒的RNA和蛋白质外壳分别抽取出来并
（一）遗传物质在7个水平上的形式 1、细胞水平 2、细胞核水平 3、染色体水平 4、核酸水平 5、基因水平 6、密码子水平 2020/1/175 、核苷酸水平
（二）微生物基因组结构的特点
1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组
1）染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）； 2）基因组上遗传信息具有连续性； 基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数 一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的。 3）功能相关的结构基因组成操纵子结构； 4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝； 5）基因组的重复序列少而短； 个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的rRNA和tRNA 中也发现有内含子或间插序列
微生物的知识,习题
第七章微生物的遗传变异和育种[习题]一、填空题1．在学习微生物遗传规律时，有四个重要的基本概念必须明确，它们是、、和。
2．微生物历来被选为研究生物学基本理论问题时的重要模式生物，原因是：、、、、、、、、、和等。
3．证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验分别是①——(1928)和——等(1944)的实验；②等(1952)的实验；以及③(1956)的实验。
4．遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式可分七个水平，即，，，，，和。
5．每个碱基对(bp)的平均相对分子质量约为；多数细菌基因组的大小为Mb；目前所知最小基因组的原核生物为，其基因组大小为Mb。
6．典型质粒的核酸分子是，存在于质粒上的特定基因，使微生物获得了若干特殊功能，如、、、、或等，7．质粒具有许多有利于遗传工程操作的优点，包括，，，和等。
常用且典型的质粒载体是且coli的。
8．细菌的质粒种类很多，其中接合性质粒如，抗药性质粒如，产细菌素质粒如，诱癌质粒如，诱生不定根的质粒如，执行固氮的质粒如，降解性质粒如等。
9．基因突变简称，狭义的突变专指；广义的突变则指和。
10．选择性突变株可包括、和等，而非选择性突变株则可包括、和等。
11．基因突变一般有七个共同特点；①，②，③，④，⑤，⑥和⑦。
12，基因突变的自发性和不对应性曾有三个著名实验予以证明，它们是等人的，的，以及等的。
13．点央变是由碱基置换而引起，具体机制有两种，即和。
14．诱发突变可分三类，即、和。
15．在原核微生物中，转座因子主要有三类，即、和。
16．微生物的自发突变一般有三个主要原因：①，②③。
17．紫外线对微生物DNA的损伤，主要产生，通过和等可修复DNA 的损伤。
18．在DNA的切除修复过程中共有四种酶的参与：①，②，③，④；而参与光复活作用的酶则仅有种。
19．常见的“三致”是指、和作用，目前检出某试样有否“三致”的简便，快速而高效的试验是。
20．艾姆斯试验中用的菌种是的营养缺陷型，通过回复突变可以测定待测样品中的存在。
知识点1遗传变异的物质基础
一、三个经典实验
经典试验1. 肺炎链球菌的转化试验
S型和R型细胞侵染试验
分离后的S型细胞物质对R型细胞的转化
经典试验2. 噬菌体感染实验
经典试验3. 植物病毒重建试验
结论
细胞生物的遗传物质是核酸， 核酸尤其是DNA才是一切生物遗 传变异的真正物质基础。
第七章 微生物的遗传变异和育种源自第一节 第二节 第三节 第四节
遗传变异的物质基础 基因突变和诱变育种 基因重组和杂交种育 菌种的衰退、复壮和保藏
遗传 ：上一代生物如何将自身的一整套遗传基因稳定地传递给
下一代的行为或功能，它具有极其稳定（保守）的特性。
变异：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，即遗传型的改变。概率低、变化幅度大、变后新 性状稳定可遗传。
遗传型（基因型）：某生物个体含有的全部遗传因子即基因组所
携带的遗传信息。是一种内在的可能性或潜力，其实质就是遗传 物质上所负载的特定遗传信息。
表型：某一生物所具有的一切外表特征和内在特性的总和，是遗
传型在合适环境条件下通过代谢发育而得到的具体体现。具现实 性。
饰变：指外表的修饰性改变， 不涉及遗传物质结构，只发生 在转录、转译水平上的表型变化。
特点：每一个体都发生变化性状变化的幅 度小；因遗传物质不变故饰变是不遗传的。
粘质沙雷氏菌 ： 在25℃下培养时会产生深红色的
灵杆菌素，在37℃时不产生色素。
一、三个经典实验 二、遗传物质在微生物细胞内存
在的部位和方式
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
微生物的遗传变异与育种答案解析
第七章习题答案一.名词解释1.转座因子：具有转座作用的一段DNA序列.2.普遍转导：通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段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。
3.准性生殖：是一种类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式,这是一种在同种而不同菌株的体细胞间发生的融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子.4.艾姆氏试验：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简便有效方法5.局限转导：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因整合,重合,形成转导子的现象.6.移码突变：诱变剂使DNA序列中的一个或几个核苷酸发生增添或缺失,从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变.7.感受态：受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态.8. 高频重组菌株：该细胞的F质粒已从游离态转变为整合态,当与F- 菌株相接合时,发生基因重组的频率非常高.9.基因工程：通过人工方法将目的基因与载体DNA分子连接起来，然后导入受体细胞，从而使受体细胞获得新的遗传性状的一种育种措施称基因工程。
10.限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子的特定序列，并能在识别位点内部或附近进行切割的内切酶。
11.基因治疗：是指向靶细胞中引入具有正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。
12.克隆：作为名词，也称为克隆子，它是指带有相同DNA序列的一个群体可以是质粒，也可以是基因组相同的细菌细胞群体。
作为动词，克隆是指利用DNA体外重组技术，将一个特定的基因或DNA序列插入一个载体DNA分子上，进行扩增。
二. 填空1.微生物修复因UV而受损DNA的作用有光复活作用和切除修复.2.基因组是指一种生物的全套基因。
3.基因工程中取得目的基因的途径有 _____3_____条。
4.基因突变可分为点突变和染色体突变两种类型。
微生物的遗传变异和育种要点︰四个概念︰遗传型表型
第一節微生物的遺傳變異的概述遺傳和變異是生物體最本質的屬性之一。
所謂遺傳，講的是發生在親子間的關係，即指生物的上一代將自己的一整套遺傳因子穩定地傳遞給下一代的行為或功能，它具有極其穩定的特性。
而變異是指子代與親代之間的不相似性。
遺傳是相對的，變異是絕對的。
遺傳保證了物種的存在和延續，而變異推展了物種的進化和發展。
在學習遺傳、變異內容時，先應清楚掌握以下幾個概念︰（一）遺傳型又稱基因型，指某一生物個體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳訊息。
遺傳型是一種內在可能性或潛力，其實質是遺傳物質上所負載的特定遺傳訊息。
具有某遺傳型的生物只有在適當的環境條件下，透過自身的代謝和發育，才能將它具體化，即產生表型。
（二）表型指某一生物體所具有的一切外表特徵及內在特性的總和，是其遺傳型在合適環境下透過代謝和發育而得到的具體體現。
所以，它與遺傳型不同，是一種現實性。
（三）變異指在某種外因或內因的作用下生物體遺傳物質架構或數量的改變，亦即遺傳型的改變。
變異的特點是在群體中以極低的機率(一般為10-5～10-10)出現，性狀變化的幅度大，且變化后的新性狀是穩定的、可遺傳的。
（四）飾變指一種不涉及遺傳物質架構改變而只發生在轉錄、翻譯水準上的表型變化。
其特點是整個群體中的幾乎每一個體都發生同樣變化；性狀變化的幅度小；因其遺傳物質不變，故飾變是不遺傳的。
例如，Serratia marcescens(粘質沙雷氏菌)在25℃下培養時，會產生深紅色的靈杆菌素，它把菌落染成鮮血似的。
可是，當培養在37℃下時，群體中的一切個體都不產色素。
如果重新降溫至25℃，所有個體又可恢復產色素能力。
所以，飾變是與變異有著本質差別的另一種現象。
上述的S.marcescens產色素能力也會因發生突變而消失，但其機率僅10-4，且這種消失是不可恢復的。
從遺傳學研究的角度來看，微生物有著許多重要的生物學特性︰微生物架構簡單，個體易于變異；營養體一般都是單倍體；易于在成分簡單的合成培養基上大量生長繁殖；繁殖速度快；易于累積不同的最終代謝產物及中間代謝物；菌落形態特徵的可見性與多樣性；環境條件對微生物群體中各個體作用的直接性和均一性；易于形成營養缺陷型；各種微生物一般都有相應的病毒；以及存在多種處于進化過程中的原始有性生殖模式等。
微生物的遗传变异和育种学习心得
《微生物的遗传变异和育种》学习心得生物工程05-2班余丽我在学习时，一般都分三个步骤，首先是把课本浏览一遍，然后根据课后习题大概了解本章的重点难点在哪里，着重弄懂它们，最后就全章列一个提纲，以后复习时条理就比较清晰，也容易帮助自己回忆知识点。
第七章的内容比较多，概念性的东西很多。
在自习的时候比较有难度，因为内容多不易找到重点，难点也相对多一些，所以在第一遍看书时，我只是浏览了一下课本，没有马上着手记知识点。
课本的编写者想的很周到，在每一章后面都有小结，在看第七章时，我就是在浏览课本后仔细看了小结，再在小结和课后习题的基础上着重看了重要的地方，把重要的知识点找到、记住、理清它们的关系，最后再用联想、比较等方法把全章的知识点列成一个提纲。
我学这一章的方法具体如下：1.记忆。
不管学什么知识，都是建立在记忆的基础上的，只有知道了它的基本概念、定义、特点、用途等之后，我们才能在这个基础上去学习更深的知识，就像我们必须要先记住了汉字的音形义，才能在这基础上写文章。
当然记忆也有一些方法，比如把一些相关或类似的东西放到一起记忆，在比较的情况下记忆，这样既记住了它们，也在无形中区别了它们，避免概念混淆。
有些概念是母子承接关系，即一个概念解释的对象是另一概念解释对象的一部分或衍生，也可以把他们放到一起。
例如：遗传性、遗传形和表型，变异和饰变，转化和转导是相似的概念，放到一起记忆。
转化作用和转化子，转导和转导子，基因突变和诱变、自发突变，诱变和点突变、畸变等等，这些母子关系的概念可以放到一起。
利用比较和联想记忆，效果会好很多。
2.列提纲。
这是一个很好的理清自己思路的方法。
根据每一章各节之间的联系紧密程度，可以列一个或多个提纲。
如果一章的内容很少或每一节之间衔接很紧密，那么就只用列一个提纲，把知识点串起来。
如果一章内容太多或每一节独立性强，则可以根据需要多列几个提纲。
提纲内容不用很详细，把关键字写出即可，关键要表现出知识点之间的联系。
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。
微生物的遗传变异和育种PPT课件
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制 能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；
微生物遗传变异和育种
★按是否比较容易、迅速地分离到发生突变的细胞 来分：
选择性突变株（selective mutant）：具有选择标 记（如营养缺陷型、抗性突变型、条件致死突变 型），只要选择适当的环境条件，如培养基、温度、 pH值等，就比较容易检出和分离到。
非选择性突变株（non-selective mutant）：无选 择标记（如产量突变型、抗原突变型、形态突变 型），能鉴别这种突变体的惟一方法是检查大量菌 落并找出差异。
免疫蛋白，从而对大肠杆菌素有免疫作用，不 受其伤害。
4.4 Ti质粒（tumor inducing plasmid）
• 即诱癌质粒。 • 存在于根癌土壤杆菌（Agrobacterium
tumefaciens）中,可引起许多双子叶植物的根癌。
• 当细菌侵入植物细胞中后，在其细胞中溶解，把细
菌的DNA释放到植物细胞中。这时，含有复制基 因的Ti质粒的T-DNA小片段与植物细胞中的核染 色体发生整合，合成正常植株所没有的冠瘿碱类， 破坏控制细胞分裂的激素调节系统，从而使它转变 成癌细胞。
子进行转化的生理状态。
，交换重组
感受态：促进 自溶素的表达， 使细胞表面的 DNA结合蛋白 和核酸酶裸露 出来，从而使 其能与外源 DNA结合并对 DNA进行切割， 只有一条链能 与特异蛋白结 合进入细胞。 另一条链被核 酸酶降解，产 生的能量用于 核酸链的进入。
鉴定：电镜观察、电泳、密度梯度离心、限制性酶 切图谱等方法
3 质粒的种类：
1、大肠杆菌的F因子 2、细菌抗药质粒（R因子） 3、大肠杆菌素质粒（Col因子） 4、Ti质粒 5、降解质粒 6、毒性质粒
4.1 F–因子（fertility factor）：又称致
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 微生物遗传变异与育种(2)
浓度：
细菌、放线菌 霉菌、酵母菌
108个/ml 106个/ml
表型迟延现象:指某一突变在DNA复制和细胞分裂 后，才在表型上显示出来，造成不纯的菌落。
产生原因： ①分离性迟延现象 ②生理性迟延现象
3.诱变处理： 诱变剂的作用：
①提高突变的频率 ②扩大产量变异的幅度 ③使产量变异朝着正突变或负突变移动 剂量的表示法：在诱变处理前，一般应预先作诱变剂用量 对菌体死亡数量的致死曲线，选择合适的处理剂 量。—致死率是最好的诱变剂相对剂量的表示方法。 最适剂量的选择：产量性状的育种中多倾向于低剂量（致 死率在70~80%）
缺陷型的检出：
①逐个检出法：
②影印平板培养法
③夹层培养法
缺陷型的鉴定：
①生长谱法 滤纸片法
测定一般应分两阶段：
第一阶段：测定是哪类物质的缺陷 型；
第二节段：根据第一阶段确定的范 围，进一步确定是哪种具体化合物 的缺陷型；
a
b
c
a
b
c
a
b
c
三大营养物质缺陷鉴定
a 氨基酸混合液 b 水溶性维生素混合液 C 核酸水解液
（每瓶一株）
（每瓶四株）
40株
40株
4.2 变异菌的一般筛选方法
4.2.1 平皿快速检测法 变色圈法 透明圈法 生长圈法 抑菌圈法 梯度平板法
4.2.2 摇瓶培养法
变
异
纸片培养显色法
菌
株
的
初
步 筛
透明圈法
选
琼脂块培养法
4.3 特殊变异菌的筛选方法：
4.3.1条件抗性突变型的筛选
初筛
中试
诱变育种的基本过程：
选择选择合适的出发菌株 ↓
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
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（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（）。
第七章_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本科⽣物技术、⽣物科学专业《微⽣物学》分章节试题库（命题⼈：曾松荣）第2章真核微⽣物的形态、构造和功能（10分）第7章微⽣物的遗传变异和育种（15分）第7章微⽣物的遗传变异和育种⼀、选择题1、将细菌作为实验材料⽤于遗传学⽅⾯研究的优点是。
A.⽣长速度快B.易得菌体C.细菌中有多种代谢类型D.所有以上特点2、细菌直接摄取外界游离的DNA⽚段发⽣变异称为。
A 转导B 转化C 接合D 转换3、诱变育种是指利⽤各种诱变剂处理微⽣物细胞，提⾼基因的随机，通过⼀定的筛选⽅法获得所需要的⾼产优质菌株。
A 重组频率B 融合频率C 突变频率D 调控频率4、抗药性质粒（R因⼦）在医学上很重要是因为它们。
A.可引起某些细菌性疾病B.携带对某些抗⽣素的特定抗性基因C.将⾮致病细菌转变为致病菌D.可以将真核细胞转变为癌细胞5、F+ F-杂交时，以下哪个表述是错误的？A.F-细胞转变为F+细胞B.F+细胞转变为F-细胞C.染⾊体基因不转移D.细胞与细胞间的接触是必须的6、以下突变中哪个很少有可能产⽣回复突复？A.点突变B.颠换C.转换D.染⾊体上三个碱基的缺失7、准性⽣殖。
A.通过减数分裂导致基因重组B.有可独⽴⽣活的异核体阶段C.可导致⾼频率的基因重组D.常见于⼦囊菌和担⼦菌中8、游离于各种微⽣物细胞质中的⼩DNA分⼦称作下列哪种结构？A、质体B、质粒C、类菌质体D、间体9、携带不同基因的F因⼦称为。
A、F-菌株B、F′菌株C、F+菌株D、Hfr菌株10、以噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA⽚段带到受体细胞中，使后者获得前者的部分遗传性状的现象叫。
A、转化B、转导C、转换D、接合11、证明核酸是遗传变异物质基础的三个经典实验是。
A．转化、变量和涂布实验 B.转导、变量和影印培养实验C．彷徨、涂布和影印培养实验 D.噬菌体感染实验、病毒拆开重建实验以及转化实验12、在选育抗青霉素的菌株时，在培养基中必须加⼊青霉素，其作⽤是。
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多核
粗糙脉孢菌、米曲霉、藻状菌、放线菌
2、细胞核水平
核染色体、核基因组（或简称基因组）或核染色体 组
真核生物 核膜包裹，DNA与组蛋白结合形成染色体
原核生物 无核包裹，DNA裸露，环状双链
广义质粒—核外染色体 真核生物质粒 ♫ 细胞质基因：线粒体、叶绿体 ♫ 共生生物：Kappa Particle ♫ 2um质粒（酵母菌质粒位于核内，不与核染色 体组整合） 原核生物质粒：F因子、R因子、Col 质粒等
（三）基因突变的特点
自发性：可自发的发生突变 不对应性
突变率：一般很低10-6～10-9 野生型菌株 Wild type strian 从自然界中分离到的菌株 突变株 Mutant 野生型菌株经突变以后形成的带有新性状的菌株
（一）突变类型
选择性基因突变 凡是能用选择性培养基（选择条件）快速选择 出来的突变株—选择性突变株 ♫ 营养缺陷型 ♫ 抗性突变型 ♫ 条件致死突变型
质粒消除：吖啶类染料、丝裂霉素C、紫外线、 利福平、重金属离子、高温
可整合性 质粒可以与核染色体发生整合与脱离，如F因子， 这种质粒称附加体
整合：指质粒或温和噬菌体、病毒、转化因子 等小型非染色体DNA插入核基因组等大型DNA分 子中的现象
重组性 质粒与质粒之间、质粒与核染色体之间的基因 重组
2. 质粒在基因工程中的应用
第一节 遗传变异的物质基础
一、遗传物质化学本质的确证 ——3个经典实验
1928年, F.Griffith; 1944年O.T.Avery肺炎链球
菌(strptococcus pneumoniae)转化实验.
1952年，A.D.Hershy、M.Chase的噬菌体感染实验 1956年，H.Fraenkel-Conrat的植物病毒重建实验
基因及其表达产物的规范化表示
基因名称：lacZ 基因表达产物：三个大写字母、或1 个大写2个小写字母 抗性基因：strR
6、密码子水平
遗传密码是指基因DNA链上决定各具体氨基酸 的核苷酸的特定排列顺序 密码子Condon：遗传密码的信息单位 每个密码子由链上三个核苷酸顺序决定，常以 mRNA上三个核苷酸顺序表பைடு நூலகம்三联密码子
♫ 物种与代谢类型的多样性 ♫ 个体体制极其简单 ♫ 营养体一般都是单倍体 ♫ 易于在组分培养基上大量繁殖，繁殖速度快 ♫ 易于积累不同的中间代谢产物或终产物 ♫ 菌落形态的可见性和多样性 ♫ 环境条件作用的直接性和均一性 ♫ 容易形成营养缺陷型突变株和抗药性突变株 ♫ 相应的病毒 ♫ 存在于进化过程中、富有特色的原始有性生殖方式
进行离心沉淀，再分别测定沉淀物和上清液中的 同位素标记。
（三）植物病毒重建实验
Tobacco mosaic virus TMV, H. Fraenkel-Conrat in 1956
♫ 烟草花叶病毒TMV ♫ 霍氏车前草花叶病毒HRV ♫ 苯酚溶液中震荡分离蛋白质外壳和RNA核心
植物病毒重建实验 结论：核酸是负荷遗传信息的物质基础
质粒的鉴定 ♫ 电镜 ♫ 琼脂糖凝胶电泳 ♫ 聚丙烯酰胺凝胶电泳 ♫ 密度梯度离心 ♫ 质粒的限制性酶切图谱
4. 质粒的种类
✓ 接合性质粒 ✓ 抗药性质粒 ✓ 产细菌素和抗生素质粒 ✓ 特定生理功能质粒 ✓ 产毒质粒
5.典型质粒简介
F质粒 R质粒 Col质粒 Ti质粒 Ri质粒 Mega质粒 降解性质粒
饰变（Modification）
一种不涉及遗传物质结构改变而发生在转录、转 译水平上的表型变化。
饰变的特点：整个群体中几乎每个个体都发生同 样变化；性状变化幅度小；不遗传。
突变与饰变的实例—Serratia marcescens 粘质沙雷氏菌（神灵色杆菌、灵杆菌）
产生色素与温度有关
25℃
37℃
微生物作为模式生物的生物学特性
（一）经典转化实验
S.Pneumoniae肺炎双球菌的特性
光滑型（Smooth, S型） 荚膜，人肺炎、鼠败血症
粗糙型（Rough, R型） 无荚膜，无毒
动物试验 细菌培养试验 S型菌的无细胞抽提液试验
（1）动物试验
（2）细菌培养实验
热死S菌
培 养
活R菌 热死S菌+活R菌
培
培
养
养
能从上述实验中得到什么结论？
（二）原核生物的质粒
定义和特点 质粒在基因工程中的应用 质粒的分离与鉴定 质粒的种类 典型的质粒简介
1. 定义和特点
典型质粒
凡是游离于原核生物基因组以外，具有独立复 制能力的小型共价闭合环状的dsDNA (cccDNA)
质粒的结构
♫ 麻花状的超螺旋结构 1.5～300kb，Mw106～108，相当于约1%基因组
♫ 线状质粒：天蓝色链霉素、赫氏蜱疏螺旋体
质粒的功能：非必需的特殊功能 接合、产毒、抗药、固氮、产特殊酶和降解环 境毒物、基因重组
质粒的复制：独立存在于细胞内的复制子 严紧型复制控制：质粒复制与核染色体复制同 步，一般只含1～ 3个质粒 松弛型复制控制：质粒复制与核染色体复制不 同步，一般可含10～15个
第七章 微生物的遗传变异和育种
Contents
第一节 遗传变异的物质基础 第二节 基因突变与诱变育种 第三节 基因重组和杂交育种 第四节 基因工程 第五节 菌种的衰退、复壮和保藏
几个概念
遗传（Heredity, Inheritance） 一切生物体最基本的属性之一 生物的亲代将自身的一套遗传基因稳定的传递给子 代的行为或功能。它具有极其稳定（保守）的特性， 即子代与亲代在形态、生理等方面的相似性。
♫ 遗传学 ♫ 分子生物学 ♫ 遗传工程 ♫ 微生物育种
2、抗性突变型 Resistant Mutant
指野生型菌株由于发生基因突变而产生了 对某化学药物或致死物理因子或噬菌体的抗 性变异类型 化学药物或致死因子
抗生素、紫外线 抗性突变性突变菌株的应用
♫ 遗传学 ♫ 分子生物学 ♫ 遗传工程 ♫ 微生物育种
3、染色体水平
染色体数目
♫ 人：23；水稻：12；大肠杆菌：1；酿酒酵 母：16～17；枯草芽孢杆菌：1
染色体倍数：同一细胞中相同染色体的套数
♫ 单倍体：细胞仅含有一套染色体的个体。 如多数微生物、高等动植物的生殖细胞
♫ 双倍体：细胞含有两套功能相同的染色体 的个数。如多数高等动物、植物体细胞、啤 酒酵母营养细胞、合子等
遗传型（基因型Genotype） 生物体所携带的全部遗传因子或基因的总称。 遗传型代表了可能性。
表型（现实型Phenotype） 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条件下通过生长发育而 得到的具体体现。
变异（Mutation）
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，即遗传型的改变。发生 几率极低，性状变化幅度大，新性状稳定可遗传。
质粒用于基因工程操作的优点 ♫ 体积小 ♫ 环状 ♫ 独立复制起始点 ♫ 拷贝数多 ♫ 选择性标记：抗性基因
质粒的应用 ♫ 克隆载体：能够完成外源DNA片段复制的 DNA分子
3. 质粒的分离与鉴定
质粒分离的步骤 ♫ 细胞培养 ♫ 细胞裂解 ♫ 蛋白质和RNA的去除 ♫ 质粒DNA与染色体DNA分离
F质粒 F Plasmid
F因子\致育因子\性因子
E.Coli决定性别并具有转移能力的质粒
存在F质粒的其他微生物
♫ Pseudomonas（假单胞菌属） ♫ Haemophilus（嗜血杆菌属） ♫ Neisseria（奈瑟氏菌属） ♫ Streptococcus（链球菌属）
一、基因突变
什么是基因突变（突变）？ 变异的一类，泛指细胞内（或病毒粒内）遗传 物质（DNA或RNA）的变化，可自发或诱导产生。 ♫ 狭义突变：基因突变（点突变） ♫ 广义突变：基因突变和染色体畸变
每一细胞或病毒粒在每一世代中发生某一性状 突变的几率 亦可用每一单位群体在每一世代中产生突变株 的数目来表示。常为10-6～10-9
♫ 一般突变是独立发生的。突变的基因不会 影响其他基因的突变率。 ♫ 双重突变的概率是各个突变概率的乘积 如何测定某基因的突变率？如何筛选突变株？ ♫ 回复突变株 ♫ 抗药性突变株
非选择性基因突变 ♫ 形态突变型 ♫ 抗原突变型 ♫ 产量突变型
1、营养缺陷型 Auxotroph
某野生型菌株由于发生基因突变丧失合成一种 或几种生长因子、碱基或氨基酸等能力，无法再 在基本培养基（MM）上正常生长繁殖的变异类型。 须在加入相应生长因子的基本培养基上才能正常 生长。 营养缺陷型突变菌株的应用
5、抗原突变型
基因突变引起抗原结构（细胞或细胞表面成分） 发生变异的突变型，一般属于非选择性突变 实例 ♫ 细胞壁缺陷变异：L型细菌 ♫ 荚膜成分变异 ♫ 鞭毛成分变异
6、产量突变型
通过基因突变而产生的代谢产物产量上明显 有别于原始菌株的突变株
高产突变型—正变株 低产突变型—负变株
（二）突变率
♫ T4噬菌体：25度下具有感染力，37度无感染力 ♫导致Ts 突变的原因
蛋白质的结构与功能发生改变
4、形态突变型
Morphological Mutant 由于突变引起个体或菌落形态的非选择性变异 实例：微生物的菌落和个体形态包括那些？ 芽孢、鞭毛、荚膜、菌落大小粗糙（光滑）、 颜色、霉菌放线菌孢子的有无及颜色、噬菌斑 大小或清晰度
二、遗传物质在细胞内存在的部位和形式
（一）七个水平 ♫ 细胞水平 ♫ 细胞核水平 ♫ 染色体水平 ♫ 核酸水平 ♫ 密码子水平 ♫ 核苷酸水平
1、细胞水平
生物体DNA大部分都存在于细胞核（真核）或 核质体（原核）中 不同微生物细胞，细胞核数目不同
单核
S.cerevisiae、A.niger、孢子