微生物基因重组共60页
微生物遗传育种-基因重组与育种省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件
杂交（Hybridization）:是指不一样基因型亲本个体或 细胞（指单细胞生物）交配而产生子代过程。 重组是分子水平上概念，而杂交是细胞水平上概念。 杂交中必定含有重组，但重组则不限于杂交这一个形式。
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第一节 细菌、放线菌接合及育种
一、细菌接合作用
接合（Conjugation）：指供体菌与受体菌完整 细胞经过直接接触而传递大段DNA（包含质粒） 遗传信反常切除所形成F因子有两种类型：
I 型：包含了染色体一个区域和不完全F ′因子。 II型：带有完整F因子DNA和位于F因子插入两端染 色体基因。
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F ′菌共同特征
（1）I 型F ′普通携带基因是Hfr上末端，这部分基因 在Hfr × F－时是低频转移，而在F ′ × F－时却是高频 转移。 （2）II型F ′菌使原来转移频率差异悬殊两部分基因含 有相同频率。 （3）F ′菌最大特点是能构建稳定部分二倍体。
1、三种性别 原始致育型（IF，initial fertility）：相当于E.coliF＋ 正常致育型（NF，normal fertility）：相当于E.coliHfr 超致育型（UF，ultra fertility）：相当于E.coliF－
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2、认为IF相当于E.coliF＋、UF相当于E.coliF－理由
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三、采取接合技术育种
Hfr细菌和F－细菌接触带来两个细菌细胞接合和染 色体从Hfr细菌向F－细菌转移。所以，接合杂交是确 定特定基因粗略位置有效方法，也是育种一个伎俩。
普通采取液体接合培养法，在接合时注意通气和选 择标识。选择性标识能够用抗性标识，也能够用营养 缺点型。
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第二节 转化与育种
微生物基因重组 PPT课件
3 Genome shuffling技术改组酵母菌
4 Genome shuffling技术改组霉菌
1 Genome shuffling技术改组细菌
在乳酸发酵生产中，乳酸菌同时具有底物抑制和 产物抑制的发酵特征，因此通过提高乳酸菌的耐 糖性和耐酸性，进而提高乳酸产量是乳酸生产中 的一个重要研究方向
无需菌种背景知识比传统诱变选育更快速有效191比传统诱变选育更快速有效传统诱变通常是将每一轮产生的突变体库中筛选出的最优的1株菌作为下一轮诱变的出发菌株而genomeshuffling则是将一次诱变获得的若干正性突变株共同作为出发菌株经过递推式的多轮融合实现较大范围内的基因重组效率更快更高并可以基本避免诱变选育中因多次诱变导致的钝化反应和饱和现象在一定程度上克服了诱变选育存在的缺点20212能提高子代菌株的遗传多样性基因组改组技术源于原生质体融合技术但两者最大区别在于基因组改组技术使用多亲本而非双亲本并且进行多轮递推式融合能产生各种各样的突变组合这将大大增加子代筛选群体内遗传多样性从而提高了获得优良性状的菌株的几率
四、特点及其应用
（4）无须对菌种遗传背景十分清楚，有效地 对由“多基因”调控的性状进行改良。
四、特点及其应用
Genome shuffling技术在工业微生物菌种选育中的应用
1 Genome shuffling技术改组细菌
2 Genome shuffling技术改组放线菌
目前，Genome shuffling技术在细菌、 放线菌、酵母菌和霉 菌等多种类的工业微 生物中都有应用的实 例，且呈现出日益增
优的1株菌作为下一轮诱变的出发菌株，而Genomeshuffling则是将一次诱变获得的若干正性突变株共同作为出发 菌株，经过递推式的多轮融合实现较大范围内的基因重组， 效率更快更高，并可以基本避免诱变选育中因多次诱变导 致的“钝化”反应和“饱和现象”，在一定程度上克服了 诱变选育存在的缺点
微生物的基因重组
微生物的基因重组1. 内容一、原核微生物（细菌）的基因重组1.转化：受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而获得后者部分遗传性状的现象，通过转化而形成的杂种后代，称转化子。
转化因子的本质是离体的DNA片段（核基因组断裂的碎片，并能与受体菌的核染色体组发生重组）。
除dsDNA或ssDNA外，质粒DNA也是良好的转化因子，但它们通常并不能与核染色体组发生重组。
2.转导：以缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象。
由转导作用而获得部分新性状的重组细胞，称转导子。
⏹普遍性转导（完全转导）：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。
⏹局限性转导：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组，形成转导子的现象。
3.接合：供体菌（“雄性”）通过性菌毛与受体菌（“雌性”）直接接触，把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者，使后者获得若干新遗传性状的现象，通过接合而获得新遗传性状的受体细胞，称为接合子。
E.coli的4种接合型菌株：F+菌株、F-菌株、Hfr菌株、F’菌株。
4.原生质体融合：用人工方法使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。
二、真核微生物（真菌）的基因重组1.有性生殖：真菌的有性生殖和性的融合发生于单倍体核之间。
大多数真菌核融合后进行减数分裂，并发育成新的单倍体细胞。
亲本的基因重组主要是通过染色体的独立分离和染色体之间的交换。
2.准性生殖：有一类不产生有性孢子的丝状真菌，不经过减数分裂就能导致染色体单元化和基因重组，由此导致的变异过程。
（异核体的形成、核融合形成杂合二倍体、单倍体化进行体细胞重组）2. 练习一、选择题1. 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答案：B2. 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答案：B二、填空1. 四种引起细菌基因重组的方式是____________、______________、_________________和________________。
细菌的基因重组
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由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式：
一个细胞的DNA
通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中
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D普NA遍不性能转复导制的，三因种此群后体果中：仅一个细胞含有DNA，
而其它细胞只能得到其基因产物，形成微小菌落。 特点：在选择培养基平板上形成微小菌落 转导DNA不能进行重组和复制，但其 携带的基因可经过转录而得到表达。
进入受体的外源DNA通过 与细胞染色体的重组交换 而形成稳定的转导子。
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F因子为附加体质粒 可脱离染色体在细胞内独立存在，可插入（整合）到染色体上
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F因子的四种细胞形式
a）F-菌株， 不含F因子，没有性毛，但可以通过接合作
用接收F因子而变成雄性菌株（F+）；
b）F+菌株， F因子独立存在，细胞表面有性毛。
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。
一般用温和噬菌体作为普遍转导的媒介。
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（1）完全普遍转导 简称普遍转导或完全转导（complete transduction
）。经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受 体菌，外源DNA在其内进行交换、整合和复制，使其成 为一个遗传性状稳定的重组体，称作普遍转导子，这种 现象就称普遍转导。
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细菌的基因重组
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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
，称为基因重组（gene recombination）或遗传重组（
genetic recombination），简称重组。
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受体菌 获得少量酶
外源DNA
外源基因经转录、转译而形成 的少量酶
细胞分裂
获得外源DNA 不 断 稀 释
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DNA不能复制，因此群体中仅一个细胞含有DNA， 而其它细胞只能得到其基因产物，形成微小菌落。
特点：在选择培养基平板上形成微小菌落
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供体菌
Salmonella typhimurium（鼠伤寒沙门氏菌） 的野生菌株
P22嗜菌体
受体菌
Salmonella typhimurium（鼠伤寒沙门氏菌 ）
的营养缺陷型突变株
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供体菌
转导媒介—噬菌体
受体菌
10-6～10-8 误包
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D普NA遍不性能转复导制的，三因种此群后体果中：仅一个细胞含有DNA，
而其它细胞只能得到其基因产物，形成微小菌落。 特点：在选择培养基平板上形成微小菌落 转导DNA不能进行重组和复制，但其 携带的基因可经过转录而得到表达。
进入受体的外源DNA通过 与细胞染色体的重组交换 而形成稳定的转导子。
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1946年，Joshua Lederberg 和Edward L.Taturm 细菌的多重营养缺陷型杂交实验
微生物遗传育种课件,基因重组与育种
2020/4/1
4、接合时DNA转移的机制 接合时DNA转移的机制目前不详，但可以确定
的是：在接合时，性菌毛的存在是必需的。
2020/4/1
（四）F因子的三种存在形式
1、 F＋：F因子在细胞中以游离状态存在。 2、Hfr（high frequency of recombination）: F因 子在细胞中以整合状态存在。
Hfr与F＋的异同： （1） F＋与Hfr均能与F－菌株杂交； （2） F＋与Hfr均能合成细胞表面附属物—性菌毛； （3）Hfr菌株总是从F＋菌株中得到，而F＋却从未在Hfr菌株 中得到过； （4）Hfr经吖啶橙处理后性质不变，而F＋经吖啶橙处理后失 去F因子； （5）Hfr与F－杂交后， F－性质一般不会变；而F＋与F－杂交 后， F－变为F＋。
（二）放线菌的性别
1、三种性别 原始致育型（IF，initial fertility）：相当于E.coli的F＋ 正常致育型（NF，normal fertility）：相当于E.coli的Hfr 超致育型（UF，ultra fertility）：相当于E.coli的F－
2020/4/1
2、认为IF相当于E.coli的F＋、UF相当于E.coli的F－ 的理由
2020/4/1
3、F ′ ×F－
2F ′
Hfr菌株的F因子的反常切除所形成的F因子有两种类型：
I 型：包含了染色体一个区域和不完全的F ′因子。 II型：带有完整的F因子DNA和位于F因子插入两端 的染色体基因。
2020/4/1
2020/4/1