7、细菌和噬菌体的遗传分析2

第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
例如：以E.coli的P1噬菌体进行下列转导，检测leu（亮氨酸合成)、 thr（苏氨酸合成）、 azi(叠氮化钠抗性）三个基因的顺序。
供体 thr＋leu＋ azir 受体 thr－leu－ azis 先用P1 噬菌体感染供体菌株，再用来自供体的新一代 P1噬菌体感染 受体菌株。 然后将受体菌进行特定培养，检测受体菌基因型。
第 三 节 噬 菌 体 的 遗 传 分 析
一、噬菌体的类型及特点 二、噬菌体的突变型 三、烈性噬菌体与基因定位 四、温和性噬菌体与溶源性周期和溶菌周期 五、转导 *
第三节 噬菌体的遗传分析 一、噬菌体的类型及特点
根据噬菌体与寄主之间的关系，可将噬菌体分成两大类：烈性噬菌体和温和 性噬菌体。 （书本P131）
温和性噬菌体具有溶源性(lysogeny)的生活周期，即噬菌体侵染细菌后， 并不使细菌很快裂解，而是存活或潜伏较长的时期。如噬菌体和P1噬菌体。 噬菌体: 侵入后DNA整合到细菌染色体上。 P1噬菌体: DNA独立存在于细胞质中 。 共同点:是在细菌中DNA不大量复制也不大量转录和翻译，保持一个相对固 定的数量。 如噬菌体和P1噬菌体，它们侵入后不使细菌裂解，而是在特定的条件下才 使细菌裂解。如有紫外线照射或温度刺激，就可使原来温和性噬菌体改变成烈性 噬菌体，使细菌裂解。
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
3、稳定转导与流产转导
稳定转导：指外基因子重组到受体菌基因组中的转导。 流产转导：转导DNA进入受体细胞后，不与受体基因组交换，也不进行DNA复 制，稳定独立地存在于细胞中。使后代细胞中只有一个细胞具有转导 DNA，其他细胞不含转导DNA，后代细胞发生分离。由于细菌不断增 殖，故该转导类型的细菌所占比例越来越少，以至最终消失。
第三节 噬菌体的遗传分析 四、温和噬菌体 与溶源性周期和溶菌周期
（一）溶源性细菌和原噬菌体

溶源性细菌：细菌体内已含有噬菌体，但噬菌体并不裂解细菌的菌株又称溶 源菌。这种现象称为溶源性。

原噬菌体：溶源性细菌所携带的无感染能力的噬菌体。 有2种存在方式：一种是游离状态，增殖与染色体不同步(P1)。另一种是 整合状态，通过交换整合到染色体上，增殖与染色体同步，整合位置视 种类而定(λ)。
利用共转导，还可以测定宿主细菌基因之间的连锁关系。 共转导的频率愈高，表明两个基因在染色体上的距离愈近，连锁愈密 切；相反，如果两个基因的共转导频率很低，就说明它们之间距离较远。 例如a基因和b基因的共转导频率很高，和c基因的共转导频率也很高， 而b和c很少或完全不在一起转导，这三个基因的次序就应为b-a-c。
（一）烈性噬菌体：
侵入细菌细胞后，使寄主细胞裂解的噬菌体。如大肠杆菌的T噬菌体 T1→T7。 子代噬菌体感染邻近的细胞，这样不断地侵染，最后形成一个圆形的 透明区—噬菌斑。一个噬菌斑通常含有107—108个噬菌体。一个噬菌斑是 由一个噬菌体引起的，所以，一个噬菌斑中的噬菌体在遗传上是均一的， 相当于一个克隆。
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
共转导频率的计算公式： X =（1-d / L）3 通过共转导关系求出两基因之间的物理距离：
d L(1 3 X ) d 同一染色体上两基因之间的物理距离； L 转导DNA的平均长度； X 两个基因合转导的频率。
由以上公式可知： 转导DNA的平均长度约为１个病毒基因组的大小；通过试验测知两个基 因的共转导频率，就可估算出两个基因间的物理距离。
第三节 噬菌体的遗传分析 二、噬菌体的突变型
（二）宿主范围突变型（h）
指由于基因突变能感染两个品系细菌的突变型噬菌体。 野生型—— h+，只能侵染野生型菌株。 突变型—— h，能感染野生型细菌和突变型细菌。 例如： T2噬菌体野生型( h+ )— 能感染 B菌株； 突变型( h )— 能感染 B菌株和 B/2菌株。 若将B和B/2同时混合培养在平板上，用 h+ 和 h 的T2噬菌体感染， h：噬菌斑透明的， h+：噬菌班半透明的。
这种转导，供体的任何一个基因都可能被转移， 且几率相等，因此称普遍性转导。
错误包装： 1/1000的几率
转导颗粒
同源重组 转导颗粒：将细菌染色体片段包装在噬菌体蛋白质外壳内而产生的 假噬菌体（不包含噬菌体的遗传物质）。
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
2、共转导：
共转导（并发转导）：两个紧密连锁的基因往往可以一起被转导，这 种结合转导现象叫共转导。
hr 12.0 24/100=24% 6.4 12.3/100.3=12.3% 0.9 1.6/99.6=1.6%
不同快速溶菌的突变型在表现型上不同，可分别写成ra、rb、rc等。
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
根据重组值绘出ra、rb、rc与 h 的三个连锁图。（书本P137）
记录亲型（hr+ ；h+r）和重组型（hr；h+r+）的噬菌斑的数值。
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
重组噬菌斑数 重组值 ( Rf ) 100 % 总噬菌斑数
= h+r+ + hr h+r + hr+ + h+r+ + hr ×100%
ra、rb、rc和h之间有四种可能的排列顺序：
由于T2 噬菌体的 连锁图是环状的， 所以1=4，2=3。
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
能否确定这4个基因座的关系？还缺什么条件？怎么解决?
再做杂交：rc rb+ × rc+ rb 结果表明: rc—rb的重组值 ﹥ rb—h ∴ h位于rb及rc之间，排列顺序 rc—h—rb。 由于T2 噬菌体的连锁图是环状的，所以2、3排列都对。
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导

基于实验1，这3个基因可以有下面两种可能的排列：

实验2说明thr与leu近，与azi更远。因为有3%的时间leu+和thr+ 是并发转导 的，但azir 和thr+ 则没有发生过并发转导，因此可以肯定基因的顺序应是

实验3说明这个顺序是正确的，因为leu+thr+片段之间从未携带有azir。
重组值去掉%即可作为图距，∴h-ra之间的图距是24厘摩。
杂交组合 （1）h+ra × h r+ （2）h+rb × h r+ （3）h+rc × h r+
每 种 基 因 型 的 %
重 组 值
h +r 34.0 32.0 39.0
h r+ 42.0 56.0 59.0
h+r+ 12.0 5.9 0.7
第三节 噬菌体的遗传分析 四、温和噬菌体与溶源性周期和溶菌周期
（三）合子诱导（zygotic induction ）
带有原噬菌体的Hfr菌株与敏感性的F-菌株杂交后，由于原噬菌体进入无阻 遏物的受体菌中随即复制，诱导受体菌裂解，这种现象称为合子诱导。 正 交 反 交
Hfr（）× F-（对敏感）
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
（二）局限性转导
局限性转导（特异性转导；特定转导）：噬菌体仅能转移少数特定基因的 转导叫局限性转导。
受体菌特定培养
基本培养基1 azi，thr+
基本培养基2 azi，leu+
基本培养基3 azi
leu+：被选择的标记 基因，只有整合leu+ 细菌可生长
影印 影印
只有整合thr+ 细菌生长
影印 影印
leu+ thr+ 细菌生长
影印
含azi的 不含thr的 基本培养基1 基本培养基1 leu+azir 个数 leu+thr+个数
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
B菌株
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
将双重感染后释放出来的子代噬菌体接种在同时长有B株和B/2株的培养板 上，记录噬菌斑的数目和形态。
hr+(亲)：噬菌斑透明、小，边缘模糊 h+r(亲)：噬菌斑半透明、大，边缘清楚 hr(重组)：噬菌斑透明、小，边缘清楚 h+r+(重组)：噬菌斑半透明、小，边缘模糊
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
P1噬菌体：头部可包裹91.5kb的供体DNA，相当大肠杆菌基因组 的2.4%=75个基因。
被P1噬菌体感染的细菌中，有约0.3%的噬菌体为转导噬菌体，其余正 常。由于一个转导颗粒至多能包裹2.4%的宿主基因（只要片段的基因座位 不超过2min的距离，均可一起转导），一个噬菌体粒子随机包裹某一特定 座位的概率为： 0. 3% × 2.4% = 7.2 ×10-5
含azi的基本 培养基2 thr+aБайду номын сангаасir 个数
不含leu的 基本培养基2 thr+leu+个数
含azi的 基本培养基
leu+thr+azir 个数
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
在受体菌中选择一个或几个供体的标记基因，然后检定（用选择性培养基）非选择 性标记基因的有无。 序号 1 2 3 选 择 标 记 leu+ thr+ thr+ leu+ 培 养 基 成 分 含azi；无thr 含azi；无Leu 含azi、无thr leu 非 选 择 标 记 50% azir ；2% thr+ 3% Leu+；0% azir 0% azir 基因之间距离 leu+ 与azir近 thr+与azir远 thr+ leu+近
噬菌体的遗传物质经中空尾 部进入宿主细胞；
破坏宿主细胞原有的遗传物 质，并转而合成大量的噬菌 体遗传物质和蛋白质；
组装成许多新的子噬菌体；
最后使细菌裂解(lysis)。
第三节 噬菌体的遗传分析 一、噬菌体的类型及特点
烈性噬菌体生活周期
第三节 噬菌体的遗传分析 一、噬菌体的类型及特点
（二）温和性噬菌体：

转导分为两类：局限性转导和普遍性转导。
（一）普遍性转导（随机转导；普遍转导）
噬菌体能传递供体细菌任何基因的转导。 随机转移，没有特异性的转导。
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导
1、普遍性转导的过程：
以噬菌体为媒介 细菌的一段染色体被错误地包装在噬菌体的蛋白 质外壳内 通过感染转移到另一个受体细胞 形成部分二倍体 导入的基因通过双交换整合到宿主菌的染色体上。 ∵ 感染细菌的能力决定于噬菌体的蛋白质外壳。
P1和λ噬菌体的生活周期特性
第三节 噬菌体的遗传分析 二、噬菌体的突变型
噬菌体有很多性状可以产生各种突变型，T2噬菌体的研究最为广泛，常用 于遗传研究的有以下几类：
（一）快速溶菌突变型（r）
由于基因突变能快速复制，并裂解细菌的噬菌体类型。 r+—野生型 r—突变型（30分钟之内可以完成一个周期）。 由于r+ 噬菌体比r噬菌体裂解细菌的速度慢， 所以在同一时间内，感染同一细菌时，r+形成 小菌落，r形成大菌落且边缘清晰。 T2噬菌体
第三节 噬菌体的遗传分析 四、温和噬菌体与溶源性周期和溶菌周期
（二）溶源周期和溶菌周期

温和性噬菌体感染细菌后，或者进入溶源周期形成溶源菌，溶源菌的特 性一代一代传下去。但在紫外线照射诱导或偶尔自发（10-2 ～10-5）而 裂解细菌即进入溶菌周期。

另外，溶源性细菌内的整合状态的原噬菌体，可以通过原位交换退回到 独立遗传的状态，可能单独生活一段时间，也可能丢失，使溶源菌又变 为非溶源菌。
第三节 噬菌体的遗传分析 三、烈性噬菌体与基因定位
双重感染（混合感染、复感染）：是指用两种噬菌体同时感染某一菌株。
例如： 噬菌体Ⅰ（hr+）：能感染B和B/2菌株，噬菌斑透明；产生噬菌斑小且边缘模糊； 噬菌体Ⅱ（h+r）：只能感染B菌株产生噬菌斑；噬菌斑生长较快（约两倍大）且 边缘清晰； 用 hr+ 和 h+r 两种噬菌体同时感染B菌株（双重感染）。 在双重感染（相当于 hr+ ×h+r）的过程中，共同生存在同一个宿主细胞中的 两个噬菌体DNA也可以发生交换，产生基因重组。在其子代中可以得到 hr、h+r+ 两 种重组体以及 hr+、h+r 两种亲本类型，共4种噬菌体。
Hfr × F-（）
未发现重组子 Hfr（）噬菌体进入F-后 随即复制使F-裂解
Hfr基因转移到F-细胞中， 产生重组子
在F-（）细胞中含有Hfr基因
第三节 噬菌体的遗传分析 五、转 导*

P156
以噬菌体作为媒介，把一个细菌（供体）的遗传物质转移到另一细 菌（受体）中进行基因重组的过程叫转导。