杂交育种

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1 异核体的形成
A 直接亲本选择 选择亲和力强又携带明显营养标记和辅助标记的菌株作 为直接亲本亲。 B 异核体合成方法 合成异核体首先要将两个直接亲本菌株的分生孢子或菌 丝体进行混合接种、培养,使两个配对菌株的细胞彼此接触, 进而促进细胞壁融合和细胞质交流。 异核体合成方法主要有完全培养基混合法、基本培养基 衔接法和有限培养基培养法。
第九章 第五节 酵母菌杂交育种
第五节
酵母菌的杂交与霉菌类似,主要是通过有性杂交,也有 准性生殖过程。 酵母菌杂交一般指异接合型的菌株的杂交。 杂交过程包括子囊孢子 接触、接合、合子形成,直至 二倍体细胞出芽为止的一系列过程。
杂交步骤包括遗传标记菌株的选择和不同遗传标记的异 接合型细胞杂交。
第九章 第五节 酵母菌杂交育种
1 异核体的形成
异核体是由两种不同基因型菌丝细胞融合产生的,只有 具有交配型的菌株才能形成异核体。 两个不同营养缺陷型细胞融合形成的异核体具有营养互 补作用,能在基本培养基上生长。 有时两个不同营养标记的亲本菌株,由于互养也能在基 本培养基上生长。
因此在进行异核体检出时要排除互养产生的菌落。
第九章 第四节 霉菌杂交育种
(类似诱变后的富集培养)
第九章 第三节 放线菌杂交育种
1 放线菌杂交原理
放线菌的杂交原理与细菌类似。两个不同基因型的菌株通 过接合,供体菌株的部分染色体转移到受体细胞中,经过染 色体相互交换达到重组。异核体不重组的正常分离不产生重 组子。
第三节
第九章 第三节 放线菌杂交育种
2 放线菌杂交技术
放线菌杂交方法有混合培养法、玻璃纸法和平板杂交法 等。 A 混合培养法 直接亲本要求具有营养缺陷型或抗性标记,最好还带有 颜色或产量标记。 斜面混合接种 → 单孢子悬浮液的制备 → 重组体的检 测 → 杂合子分析
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第九章 第六节 原生质体融合
3 原生质体的制备
(1) 酶法制备原生质体的条件 ⑤ 预处理 在酶解前要根据细胞壁的不同结构和组成加人某些物质 进行预处理,以抑制或阻止某一细胞壁成分的合成,从而让 酶易于渗人细胞壁,提高酶对细胞壁的水解效果。
第九章 第六节 原生质体融合
3 原生质体的制备
(1) 酶法制备原生质体的条件 ⑤ 预处理 腐霉 加人Triton x-100或脂肪酶,可除去细胞壁上的脂
1 标记亲株的选择
酵母菌杂交育种的亲株要求携带遗传标记。
常用的遗传标记为营养缺陷型或抗性突变型,也可以是 菌落和细胞形态。
第九章 第五节 酵母菌杂交育种
2 杂交方法
A 子囊孢子的制备
酵母菌二倍体细胞在营养贫乏的产孢子培养基上培养可 形成子囊孢子。 通常子囊孢子不易分离,需分离处理。 单倍体与二倍体特征上有较大的差异。 将单倍体菌株与已知接合型 a 或α 标准单倍体细胞杂交, 确定单倍体细胞的接合型。
第九章
杂交育种
目录 1. 微生物杂交
2.细菌杂交育种 3.放线菌杂交育种
4.霉菌杂交育种
5. 酵母菌杂交育种 6. 原生质体融合 7. 转导育种 8. 转化育种
第九章 第一节 微生物杂交
第一节
微生物杂交是指不同菌种之间遗传物质的转移、交换和 重组。 遗传物质转移的方法主要有接合、转化、转导三种。
第九章 第四节 霉菌杂交育种
1 异核体的形成
C 异核体检出 根据异核体的特点采用相应的方法: ① 把以上异核体菌丝丛中的菌丝,单独一条一条地挑取, 置于基本培养基上培养,凡是能重新形成菌落的,即为异核 体,这种方法可以排除互养菌株; ② 把异核体菌落上的大量分生孢子涂布在基本培养基上, 观察是否出现杂合二倍体的特征,若有,则说明菌落确是由 异核体形成的。
第九章 第四节 霉菌杂交育种
2 杂合二倍体的形成和检出
A 杂合二倍体是由两个不同遗传型的单倍细胞核融合产生的。 核融合频率极低,常以人工诱发来提高。采用天然樟脑蒸气 熏蒸或紫外线处理异核体是常用的方法。 B 杂合二倍体常常在异核体菌落上以角变或斑点形态出现, 这种角变或斑点往往是野生型亲本的孢子颜色或菌落结构而 区别于异核体。 用接种针挑取它们上面的分生孢子,用自然分离的方法进 行分离、纯化,即可获得杂合二倍体。当获得纯杂合二倍体 菌株后,还要对它的形态、生理和遗传等特性进行研究。
B 培养基 依据细菌结合实验的原理(营养缺陷型的结合) 仅A亲本能生长的培养基 仅B亲本能生长的培养基 A、B亲本杂交重组后获得两者优良性菌株能才能生长的 培养基
第九章 第二节 细菌杂交育种
1 杂交亲本菌株选择、标记菌株和性别菌株的获得
第二节
两个具有不同遗传特性的菌株柞为亲本菌株,亲本要求 具有选择性标记和非选择性标记。
第九章 第五节 酵母菌杂交育种
2 杂交方法
B 有性杂交
酵母菌有性杂交的方法主要有孢子杂交法、群体杂交法 和单倍体细胞杂交法三种。
第九章 第六节 原生质体融合
第六节
常规杂交由于受亲和力的影响,双亲本必须具有性的分 化,这就决定了杂交具有一定的局限性,应用范围较小。因 此,许多育种工作者探索了更有效的基因重组方法,原生质 体融合就是在这样的背景下发展起来的杂交育种方法之一。 原生质体融合:不依赖微生物自身的结合能力,而将杂
第九章 第四节 霉菌杂交育种
3 体细胞重组 体细胞重组包括体细胞交换、体细胞分离和单倍化三个阶 段。 A 体细胞交换 是指杂合二倍体在有丝分裂过程中发生染色体 交换现象(四线期两条染色体之间,同源重组)。 B 体细胞分离 是指在无性繁殖子代中,核内的同源染色体重 组,引起局部染色体上基因变化,产生基因型不同的后代, 称为体细胞分离(有丝分裂中的同源重组)。得到二倍体分 离子。 C 单倍化 是指杂合二倍体细胞在增殖过程中借助整条染色体 的随机交换而得到单倍重组体(自由结合定律)。 准性生殖中单倍化过程每次细胞分裂后,往往只有一对染色 体变为单个,其余染色体仍然都是成双的,经多次细胞分裂 后,才能由双倍体变成单倍体,中间会存在非整倍体。
肪层。
酵母菌常用 EDTA 或 EDTA 加琉基乙醇进行预处理。 放线菌培养液中加人甘氨酸有利于原生质体的释放,其
作用是在细胞壁合成过程中甘氨酸错误替代丙氨酸而干扰细
胞壁网状结构的合成,使酶进人细胞壁。 细菌通常加入亚抑制量的青霉素,以抑制细胞壁黏肽组 分的合成,有利于酶对细胞壁的水解作用。
第九章 第六节 原生质体融合
2 亲株遗传标记的选择
用于原生质体融合的亲本需要携带遗传标记,以便于重 组体的检出。常用营养缺陷型和抗性作为标记,也可以采用 热致死(温敏)、孢子颜色、菌落形态作为标记。 实际应用时究竟采用哪种遗传标记,要根据试验目的来 确定。 如果原生质体融合的目的是为了进行遗传分析,那么应 该采用带隐性基因的营养缺陷型菌株或抗性菌株; 如从育种角度进行原生质体融合,由于大多数营养缺陷 型菌株都会影响代谢产物的产量,所以在选择营养缺陷型标 记时,应尽量避免采用对正常代谢有影响的营养缺陷型。
第九章 第一节 微生物杂交
1、杂交的意义
A 杂交育种的优点 优良性状集中于一个重组菌株内; 克服由于长期诱变造成的生活力下降、代谢缓慢等缺点, 并且可以提高对诱变剂的敏感性; 有助于总结遗传物质的转移和传递规律,丰富和促进遗传 学理论的发展。
第九章 第一节 微生物杂交
1、杂交的意义
B 微生物杂交育种原理 细菌和放线菌的基因重组是通过接合完成的。 真菌的基因重组可以通过有性生殖或准性生殖来完成。
第九章 第六节 原生质体融合
3 原生质体的制备
(1) 酶法制备原生质体的条件 ① 培养基会明显影响原生质体的形成。需要控制培养基成份。 ② 菌体要保证得到单细胞或单孢子悬液。 ③ 菌体 细菌和霉菌一般采用对数期,而放线菌以对数期到静 止期的转换期较理想。 ④ 稳定剂(维持渗透压)无机盐、有机物。NaCl、蔗搪常用。
第九章 第四节 霉菌杂交育种
第四节
霉菌主要通过无性孢子或有性孢子分别进行无性繁殖或 有性繁殖。无性生殖过程中有类似有性生殖的准性生殖过程。 霉菌杂交育种是利用霉菌在准性生殖过程中的基因重组 和分离现象,将不同菌株的优良特性集合到一个新菌株中去, 从中筛选出具有高产和优良特性的新菌株。
第九章 第四节 霉菌杂交育种
思考题: 1、杂交育种?杂交类型? 2、原生质体融合的优势?
3、原生质体融合育种 ?
以基因重组为理论基础的育种方法称为杂交育种,包括 常规杂交育种、原生质体融合、基因工程等。 “杂交”类型:接合、准性杂交、有性杂交、原生质体 融合、转化、转导 杂交育种通过微生物杂交将不同菌株的遗传物质进行交 换、重组,使不同菌株的优良特性集中于一个重组体中。 通过杂交育种可以扩大变异范围,改变产品的产量和质 量,甚至创造出新产品。
用诱变剂处理后筛选营养缺陷型作为菌株的标记。
F+ F
-
Hfr
第九章 第二节 细菌杂交育种
2 杂交方法
将 Hfr 菌株和 F -菌株分别培养到对数期,再混合培养 一定时间后,稀释并涂布到基本培养基或选择性培养基上, 培养后即可得到重组菌。 由于细菌接合形成重组体的频率很低,带用选择性标记 (或反选标记)排斥大量的亲本。
交的两个亲株的细胞壁用酶降解后在等渗条件下释放出原生
质体,然后在特定的条件下促使其互相融合,并进而使两个 亲株的遗传物质之间发生接触、交换以产生重组体,并通过 使原生质体再生细胞壁获得重组子。
第九章 第六节 原生质体融合
1 原生质体融合原理和程序
第九章 第六节 原生质体融合
第九章 第六节 原生质体融合
第九章 第四节 霉菌杂交育种
3 体细胞重组
D 分离子 杂合二倍体经过体细胞交换和单倍化后产生的子细胞, 称为分离子。 分离子种类很多,根据不同晴况可以分为以下几类: 亲本分离子、原养型分离子和异养型分离子; 二倍分离子、单倍分离子和非整倍分离子; 初级分离子和次级分离子。 由杂合二倍体繁殖后第一次产生的子细胞,称为初级分 离子,如果初级分离子或非整倍分离子再移接一代后产生的 分离子,称为次级分离子。
第九章 第四节 霉菌杂交育种
3 体细胞重组
E 分离子的检出与测定方法 尽管杂合二倍体用诱变剂或重组剂诱发,可以提高分离 子产生的频率,但总的来说,产生的分离子数量仍然很少。 要想在大量的菌落中识别和检出各种分离子,主要根据分离 子携带的隐性标记。
第九章 第四节 霉菌杂交育种
4 高产重组体的筛选
杂交育种的目的是获得高产、稳定的重组体。 异核体和杂合二倍体在遗传上是不稳定的,只有单倍重 组体才是稳定的。在进行霉菌杂交育种时要注意以下几点: ① 选择的两个亲本菌株,不仅要具有不同的优良性状, 而且最好是近亲配对组合,这样易获得产量高的重组体; ② 要用合适的诱变剂处理杂合二倍体,促使它进行休细 胞交换和单倍化过程,选出具有高产和优良性状的单倍重组 体; ③ 对获得的重组体进行特性代谢调节,即筛选适应酶系 统调节突变株,使高产重组体能够充分发挥其高产潜力并能 适应工业化生产。
第九章 第六节 原生质体融合
3 原生质体的制备
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。为了制备原生质体,必须 有效地除去细胞壁。 细胞去壁后,原生质体从中分离出来,此过程称为原生 质体分离。 去壁的方法有三种:机械法、非酶分离法和酶法。最有 效和最常用的去壁方法是酶法。 由于原生质体没有细胞壁成分,需要外环境保持高渗透 压以维持细胞的正常状态。
第九章 第一节 微生物杂交
2、杂交过程中亲本和培养基的选择
A 亲本菌株的选择 用于杂交育种的原始亲本要求具有优良性状及遗传标记。 原始亲本经诱变处理选育得到的营养缺陷型菌株或具有 其他优良特性的菌株,又通过亲和力测定而获得的菌株为直 接亲本(原始亲本加工)。
第九章 第一节 微生物杂交
2、杂交过程中亲本和培养基的选择
第九章 第三节 放线菌杂交育种
2 放线菌杂交技术
B 玻璃纸杂交法 玻璃纸杂交法要求两个直接亲本都带营养缺陷型标记, 其中一亲本还带抗性标记。 该法是以玻璃纸为媒介的“影印培养法”,当玻璃纸已 开到抗性培养基的时候是中断杂交的时候。
第九章 第三节 放线菌杂交育种
2 放线菌杂交技术 C 平板杂交法
平板培养法适合于测定大量菌落与一个共同试验菌种配 对时的致育能力。
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