微生物遗传育种

一名词解释

1 突变:泛指细胞内(或病毒颗粒内)遗传物质分子结构或数量发生可遗传的变化,他是一种遗传状态,往往引起新的等位基因的形成和新的表型

2 表型:指一个生物体(或细胞)可以观察到的性状或特征,是特定的基因型和环境相互作用的结果

3 抗性突变:指由于发生基因突变而对某些化学药物.致死物理因子或噬菌体产生抗性的变异菌株.抗性突变型包括抗药性突变型.抗噬菌体突变型.抗辐射突变型.抗高温突变型,抗高浓度酒精突变型.抗高渗透压突变型等

4 基因重组:凡把两个不同形状个体内的遗传物质转移到一起,经过遗传分子间的重新组合,形成新遗传个体的方式

5 诱变育种:用物理和化学等因素，人为的对出发菌株进行诱变处理，然后运用合理的筛选方案和适当的筛选方法把符合要求的优良的变异菌株筛选出来的一种方法

6 营养缺陷型：某一野生菌株由于发生基因突变而丧失合成一种或多种生长因子的能力，因而不能在基本培养基上生长繁殖的变异类型。主要有氨基酸缺陷型、维生素缺陷型、嘌呤嘧啶缺陷型。

二解答题

1 筛选生物活性物质产生菌的成功因素有哪些，并简述筛选的一般思路

因素：（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，选择筛选方案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，了解所需菌生长培养特性；

（2）采样：有针对性的采取样品；

（3）增殖：人为的通过控制养分或培养条件，使所需菌种增殖后，在数量上占优势；（4）分离：利用分离技术得到纯种

（5）发酵性能的测定：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、产品品种质量、耐受最高温度、生长和发酵最适PH、提取工艺等

2 微生物遗传育种工作中突变产生的突变类型有哪些？

3 突变引起的遗传性状有哪几种类型？

答：（1）形态突变型：指发生在细胞个体形态或菌落形态改变的突变型，是一种可见的突变；（2）营养缺陷型：某一野生菌株由于发生基因突变而丧失合成一种或多种生长因子的能力，因而不能在基本培养基上生长繁殖的变异类型。主要有氨基酸缺陷型、维生素缺陷型、嘌呤嘧啶缺陷型；

（3）抗性突变型：指由于发生基因突变而对某些化学药物.致死物理因子或噬菌体产生抗性的变异菌株.抗性突变型包括抗药性突变型.抗噬菌体突变型.抗辐射突变型.抗高温突变型,抗高浓度酒精突变型.抗高渗透压突变型等；

（4）致死突变型：由于基因突变而导致个体死亡的突变型。分为显性致死和隐性致死；（5）条件致死突变型：在某种条件下可以正常生长繁殖并呈现其固有的表型，而在另一条件下却是致死的突变型叫做条件致死突变型。温度敏感突变型是典型的条件致死突变型；（6）产量突变型：所产生的代谢产物的产量明显有别于原始菌株的突变株称产量突变型；产量高于原始菌株的成为正突变菌株，反之称为负突变菌株。

4 诱变育种有哪些特点？ 答：（1）提高突变率，扩大突变谱。自发突变的频率较低但稳定，一般在10-6 --10-9间。通过各种物理化学诱变剂的作用，可提高突变率。一般诱变率在千分子一左右，多种突变因素可使突变率提高到3%；

（2）改良单一性状比较有效，同时改良多个形状较困难。在一个突变体中，很难出现多个理想 性状的变异；

（3）性状稳定快，育种年限短。诱发变异大多是一个主基因的改变，因此稳定较快，一般经3~4代即可基本稳定，有利于较短时间育成新品种； （4）诱发突变的方向和性质难于掌握。突变类型多种多样，但有益变性状少，要求大群体。

5 诱变育种工作的原则 答：（1）选择简便有效的诱变剂； （2）选择优良的出发菌株；

（3）处理单细胞或单孢子悬液，使成分散状态均匀接触诱变剂。细菌或酵母菌悬液中加玻璃珠并震荡，或用脱脂棉过滤，可获得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。

（4）选用最适的剂量：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力；

（7）设计和采用高效的筛选方案和方法，以期花费最少的工作量，在最短的时间内，取得最大的成效。

6 简述原生质体融合的一般步奏及其与常规杂交有哪些优势？ 答：遗传标记亲株筛选 原生质体制备

原生质体再生及再生频率计算 原生质体融合 异核检出

重组体检出和鉴定

重组体的形态、生理生化和遗传分析

微生物原生质体融合程序

与常规杂交相比，优势：（1）大幅度提高亲本之间重组频率：细胞壁是微生物细胞之间物质、能量和信息交流的主要屏障，同时也阻碍丁细胞遗传物质交换和重组。原生质体剥离了细胞壁，去除了细胞间物质交换的主要障碍，也避免了修复系统的制约，加上融合过程中促融合剂的诱导作用，重组频率显著提高。

1 亲本标记：作为原生质体融合的二亲本菌株都应该带有一定的遗传标记，便于重组体的筛选

2 原生质体的制备与再生：制备大量具有活性的原生质体是微生物原生质体融合育种的前提。活性原生质体制备过程包括原生质体的分离、收集、纯化、活性鉴定和保存等操作步骤。 3原生质体的鉴定：低渗爆破法、荧光染色法

（2）扩大重组亲本的范围：常规杂交的亲本间必须具有感受态，有些菌株由于其表面结构缘故而无法用常规方法进行杂交重组。原生质体由于完全或部分去除了细胞壁，因此，实现常规杂交无法做到的种间、属间、门间等远缘杂交。

（3）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。 常规杂交仅为供体与受体菌株间部分遗传物质的转移，形成部分结合子，参与交换和重组的染色体片段较短，优良性状的整合率低。原生质体融合时除了染色体交换和重组外，还能传递细胞质，产生更丰富的性状整合。除双亲融合杂交之外，还能进行多亲融合。

7生产菌应该具备哪些基本特征 答：（1）生产菌 应具有在较短的发酵周期内产生大量的发酵产物的能力；

（2）在发酵过程中不产生或者少产生与目标产物性质相近的副产物及其他产物；

（3）生长繁殖能力强，有较强的生长速率，产生孢子的菌种应具有较强的产孢子能力； （4）能够高效地将原料转化为产品；

（5）有利用广泛来源原材料的能力，并对发酵原料成分的波动敏感较小；

（6）对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用； （7）遗传特性稳定泡沫要少； （8）具有抗噬菌体感染。 8简述诱发突变体形成的过程 答: 细胞外的诱变剂

细胞膜

细胞内的诱变剂

细胞质

诱变剂可能失活或被激活

接触DNA

造成DNA 损伤（前突变）

修复 不修复

存活 促进差错

避免差 的修复 死亡

错的修复

恢复正常 基因突变

分离

突变基因型

突变表型 细胞分裂 突变型克隆 突变形成过程

9 简述诱变育种的一般步骤 答：诱变育种流程主要包括诱变与筛选两步以及培养环境的优化：（1）出发菌株的选择；（2）诱变菌株的培养；（3）诱变菌悬液的制备；（4）诱变处理；（5）后培养；（6）高产菌株的分离与筛选。

一、诱变剂接触DNA 之前：当化学诱变剂处理微生物细胞时，首先

是和细胞充分接触，通过扩散作用，诱变物质穿过细胞壁、膜及细胞

质，才能到达核质体，与DNA 接触。这个过程中，诱变剂受多种因

素的影响。

二、DNA 的损伤：诱变剂与DNA 接触后能否发生突变，与DNA 是

否处于复制状态密切相关，而DNA 复制活跃程度与某些营养条件和

细胞的生理状态有关。

三、DNA 的修复：在长期的进化中，生物体演化出了一系列保障DNA

安全的修复系统，包括纠正偶然的复制错误的系统。

四、突变体的形成：DNA 结构发生改变后，进过多种修复作用后有

两种可能性：一种是DNA 变异分子经过修复系统修补后恢复成原有

的DNA 分子结构，不能形成突变体；而另一种是DNA 突变分子在

复制过程中排出或克服修复系统的作用而成为突变体。

五、从突变到突变表型：突变基因的出现并不意味着突变表型的出

现，表型的改变落后于基因的改变称为表型延迟。