微生物遗传与育种(09140)

《微生物遗传育种》课程（09140）教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：微生物遗传育种课程代码：09140学时与学分：76学时4学分（理论课52学时，实验课24学时）课程性质：专业选修课（必选）授课对象：生物工程专业二、课程教学目标与任务《微生物育种学》课程是为生物工程专业本科生开设的一门重要专业选修课，可在学生学习生物化学和微生物学之后选修该课程。

该课程主要教授微生物育种的理论基础、诱变育种、代谢控制育种、杂交育种、原生质体融合育种、基因工程育种的原理和方法。

通过本门课程的学习，学生可以掌握微生物育种的相关原理和具体方法，为从事生物工程领域的生产和科学研究打下基础。

三、学时安排课程内容与学时分配表章节内容课时第一章绪论 1第二章遗传物质的基础 2第三章基因突变 3第四章工业微生物育种诱变剂 4第五章工业微生物产生菌的分离筛选 6第六章工业微生物诱变育种 6第七章工业微生物代谢控制育种 6第八章工业微生物杂交育种 3第九章工业微生物原生质体育种和原生质体融合育种6第一〇章微生物基因组改组育种 3 第一一章基因工程育种 3 第一二章分子定向进化育种 3 第一三章高通量筛选技术 3 第一四章工业微生物菌种复壮与保 3 试验1 细菌的原生质体融合 6 试验2 乳酸菌筛选及抑菌作用研究 6 试验3 香菇杂交育种 6 试验4 细菌营养缺陷型筛选试验 6四、课程教学内容与基本要求第一章绪论教学目的：了解微生物育种在发酵工业中的地位，理解微生物育种的进展。

基本要求：通过教学，使学生了解本课程的研究对象和任务、微生物育种在发酵工业中的地位以及工业微生物育种的进展。

重点与难点：重点：微生物育种的进展。

难点：当前微生物育种的主要技术概览。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节工业微生物育种在发酵工业中的地位一、微生物菌种二、微生物菌种的重要性三、微生物菌种特性四、菌种来源第二节工业微生物育种的进展一、自然选育二、诱变育种三、杂交育种四、代谢控制育种五、基因工程育种六、基因组改组（genome shuffling）七、分子定向进化（molecular directed evolution of enzyme）八、高通量筛选技术(High throughput screening,HTS)第二章遗传物质的基础教学目的：了解微生物遗传的基本知识，掌握微生物基因组的组织与结构。

基本要求：通过教学，使学生回顾、了解微生物遗传的物质基础，掌握微生物基因组的组织与结构。

重点与难点：重点：微生物基因组的组织与结构。

难点：微生物基因组与其他生物基因组的主要区别。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节染色体一、染色体形态二、原核生物及病毒染色体结构三、真核生物染色体结构四、染色体数目第二节核酸一、核酸二、RNA三、DNA第三节基因的组织与结构一、基因组二、基因三、遗传密码第三章基因突变教学目的：了解基因突变的概念，掌握基因突变的本质和表型延迟现象。

基本要求：通过教学，使学生了解基因突变的概念，掌握基因突变的规律和突变类型，理解突变型筛选的方法，理解影响因素和诱变作用的专一性，掌握表型、表型延迟的概念及突变的修复。

重点与难点：重点：基因突变的本质和表型延迟现象。

难点：基因突变的规律和突变类型，突变型筛选方法。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节突变的分子机制一、基因突变二、染色体畸变和染色体组变第二节突变引起遗传性状改变一、突变引起遗传性状改变二、突变型的种类第三节突变体的形成一、突变体的形成过程二、突变的修复三、突变的表型效应四、表型延迟第四章工业微生物育种诱变剂教学目的：掌握微生物育种各种诱变剂及其诱变机理，了解诱变剂处理方法。

基本要求：通过教学，使学生掌握诱变剂的概念、常见诱变剂的种类和诱变机理，了解各种诱变剂在微生物育种中的处理方法。

重点与难点：各种诱变剂的作用机理。

重点：各种诱变剂的作用机理。

难点：诱变剂作用机理及其在微生物育种中的处理方法。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节物理诱变剂一、物理诱变剂的生物学效应二、非电离辐射——紫外线三、电离辐射四、近年来发展的新型物理诱变剂第二节化学诱变剂一、碱基类似物二、烷化剂三、脱氨剂（以亚硝酸为例）四、移码诱变剂五、羟化剂（以羟胺为例）六、金属盐类七、其他化学诱变剂八、化学诱变剂的安全操作第三节生物诱变剂一、噬菌体二、基因诱变剂第五章工业微生物产生菌的分离筛选教学目的：掌握微生物野生菌株的分离筛选方法。

基本要求：通过教学，使学生掌微生物的取样、好氧菌的分离筛选、厌氧菌的分离筛选的基本原理和方法，了解极端微生物和生物可降解塑料生产菌的筛选分离方法。

重点与难点：重点：微生物野生菌分离筛选程序和方法。

难点：各种微生物野生菌筛选的基本原理和方法。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节含微生物样品的采集一、从土壤中采样二、根据微生物生理特点采样三、特殊环境下采样第二节含微生物样品的富集培养一、控制培养基的营养成分二、控制培养条件三、抑制不需要的菌类第三节好氧微生物的分离一、稀释涂布和划线分离法二、利用平皿中的生化反应进行分离三、组织分离法四、单细胞或单孢子分离法五、通过控制营养和培养条件进行分离第四节厌氧微生物的分离一、厌氧培养中几种除氧方法二、红螺菌的分离三、反硝化细菌的分离四、脱氮硫杆菌的分离五、乳酸菌的分离第五节野生型目的菌株的筛选和菌选鉴定一、初筛二、复筛三、菌株鉴定第六节极端环境微生物的分离筛选一、极端环境微生物的采样、分离筛选二、极端微生物酶分子生物学研究第七节生物可降解塑料(PHA)菌株的分离筛选一、生物可降解塑料概况二、获得生物可降解塑料的微生物途径和菌株分离方法三、PHA的合成机制和发酵特点第六章工业微生物诱变育种教学目的：掌握微生物诱变育种的基本理论和方法。

基本要求：通过教学，使学生掌握诱变育种的基本步骤和方法，掌握营养缺陷型菌株、温敏突变株、抗噬菌体突变株的诱变和筛选方法，了解微生物发酵过程的正交法和响应面法试验设计。

重点与难点：重点：微生物诱变育种的原理与方法。

难点：诱变育种的基本原理、各种常用突变型筛选方法。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节诱变育种的试验设计和准备工作一、诱变前对出发菌株的了解二、全面了解菌种特性及其与生产性能的关系二、了解影响菌种生长发育的主要因素四、了解菌种有效产物中的各种组分在代谢合成过程中与培养条件的关系五、建立一个准确、简便、快速检测产物的方法六、研究最佳的菌种保藏培养基和培养条件第二节诱变育种的步骤与方法一、出发菌株二、出发菌株的纯化三、单孢子(或单细胞)悬液的制备四、诱变剂及诱变剂量五、诱变剂的处理方式六、影响突变率的因素第三节突变株的常规分离与筛选一、诱变育种的基本环节二、筛选的程序三、分离和筛选四、摇瓶液体培养五、产物活性测定六、摇瓶数据的调整和有关菌株特性的观察分析七、培养基和培养条件的调整八、变种的特性研究与鉴定九、诱变育种实例第四节营养缺陷型菌株的筛选一、营养缺陷型菌株的分离和筛选二、营养缺陷型突变株的应用第五节温敏突变株的筛选一、温敏突变株的特性二、温敏突变株的筛选方法三、温敏突变株在发酵工业中的应用第六节抗噬菌体菌株的选育一、烈性噬菌体及其效价的测定二、温和性噬菌体及溶源菌三、抗噬菌体菌株的选育四、抗性菌株的特性研究五、抗噬菌体菌株选育的实例第七节微生物发酵过程优化的正交法一、正交的含义二、正交试验设计方法三、正交试验结果第八节微生物发酵过程优化的响应面法试验设计（自学）一、微生物发酵过程优化过程概述二、响应面法三、响应面法的应用实例第七章工业微生物代谢控制育种教学目的：掌握微生物代谢育种的基本理论与方法。

基本要求：通过教学，使学生掌握初级和次级代谢的调节控制以及微生物代谢控制育种的基本原理与方法。

重点与难点：重点：组成型突变株的选育和营养缺陷型突变株选育。

难点：组成型突变株、营营养缺陷型突变株的选育方法。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节概论一、初级代谢产物和初级代谢二、次级代谢产物和次级代谢三、初级代谢与次级代谢的关系第二节初级代谢的调节控制一、酶合成的调节二、酶活性的调节三、反馈阻遏与反馈抑制的比较第三节次级代谢的调节控制一、次级代谢产物的诱导调节二、次级代谢产物碳源分解调节二、次级代谢产物氮源分解调节四、次级代谢反馈调节五、磷酸盐的调节六、细胞膜透性的调节第四节代谢调节控制育种一、组成型突变株的选育二、抗分解调节突变株的选育三、营养缺陷型在代谢调节育种中的应用四、渗漏缺陷型在代谢调节育种中的应用五、抗反馈调节突变株的选育六、细胞膜透性突变株的选育七、其他抗性突变株的选育第八章工业微生物杂交育种教学目的：掌握微生物杂交育种的基本理论与方法。

基本要求：通过教学，使学生掌握放线菌、霉菌和酵母菌杂交育种的基本理论和方法。

重点与难点：重点：杂交亲本的遗传标记的选择。

难点：细菌、放线菌和霉菌的杂交方法。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节微生物杂交一、杂交的意义二、微生物杂交育种基本程序三、杂交过程中亲本和培养基的选择四、杂交育种的遗传标记五、杂交育种方法第二节放线菌杂交育种一、放线菌细胞结构与繁殖二、放线菌杂交概况和原理三、放线菌的杂交技术第三节酵母菌的杂交育种一、酵母菌的细胞结构和菌落形态二、酵母菌的生活史和繁殖方式三、酵母茵的杂交第四节霉菌杂交育种一、霉菌的细胞结构和繁殖二、霉菌杂交的原理和杂交技术三、高产重组体的筛选第九章工业微生物原生质体育种和原生质体融合育种教学目的：掌握微生物原生质体育种和原生质体融合育种的基本理论与方法。

基本要求：通过教学，使学生掌握放原生质体制备、再生以及融合的方法步骤。

重点与难点：重点：杂交、原生质体融合的定义和原生质体融合的过程及注意事项。

难点：原生质体操作过程中渗透压的控制。

教学方法：现代化教学手段，图片展示、讲述法。

主要内容：第一节原生质体育种一、原生质体再生育种二、原生质体诱变育种三、原生质体转化育种四、原生质体融合育种五、其他微生物原生质体育种第二节微生物原生质体融合育种一、直接亲本及其遗传标记的选择二、原生质体制备与再生三、原生质体融合四、融合体再生五、融合重组体检出与遗传特性分析六、原生质体融合的应用第三节细菌原生质体融合育种一、概述二、细菌原生质体融合育种一般程序三、细菌原生质体融合育种技术第四节放线菌原生质体融合育种一、放线菌细胞壁组成、结构及水解二、放线菌原生质体融合育种技术第五节酵母菌原生质体融合育种一、酵母菌细胞壁结构和遗传标记二、酵母菌原生质体融合育种技术第六节霉菌原生质体融合育种一、霉菌原生质体融合育种程序二、培养基及相关溶液三、霉菌原生质体融合的关键步骤第一〇章微生物基因组改组育种教学目的：了解微生物基因组改组育种的原理和意义，掌握基因组改组育种的基本方法和技术。