微生物学微生物遗传变异和育种

两个菌株或菌株间能否发生转化，有赖其进化中的亲缘关系和 其受体细胞是否处于感受态。 感受态：受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种 生理状态。 感受态因子：调节感受态的一类特异蛋白称感受态因子。包括 膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。 转染(transfection)：用提纯的病毒核酸（DNA或RNA）去感染 其宿主细胞或其原生质体，可增殖出一群正常病毒后代的现象。
3、3类突变株的筛选 （1）产量突变株的筛选
（2）抗药性突变株的筛选
异烟肼是一种抗代谢药物，能阻止敏感菌的生长，而吡哆醇是异 烟肼的结构类似物，不能阻止敏感菌的生长，当敏感菌能在含异 烟肼的培养基上生长时，可能是产生了能分解异烟肼的酶类的突 变株或者是能合成更高浓度的吡哆醇，克服了异烟肼的竞争性抑 制，所以用梯度平板法可以筛选到高产吡哆醇的突变株。
特点：每一个体都发生变化；性状变化幅度小； 因其遗传物质未变
饰变不遗传；性状变化的幅度小。
第一节 遗传变异的物质基础
一、3个经典实验 （一）细菌经典转化实验 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。
经 典 转 化 实 验
对各种生化组分进行转化试验
（二）噬菌体感染实验
（三）植物病毒的重建实验
（一）自发突变及育种 主要是通过实践经验选择生产中发生自发突变的菌株或不断转接 微生物菌株以期获得其自发突变菌株。 特点：费时、费力，工作被动，守株待兔式的 例：卡介苗的筛选，连续接种230代
微生物学微生物遗传变异和育种
1、诱变育种的基本环节
2、诱变育种的几个原则 （1）选择简便有效的诱变剂 物理诱变剂：紫外线 化学诱变剂：烷化剂、碱基类似物
（四）基因突变自发性和不对应性的实验证明 1、变量试验(fluctuation test)
噬菌体平板
2、涂布试验（Newcombe experiment）
3、影印平板试验(replica plating)
二、突变与育种 微生物育种的目的是人为地使某种代谢产物过量积累，最大程度 降低成本，把生物合成的途径 朝人们所希望的方向引导，最终获 得高产、优质和低耗的菌种。 微生物育种所经历的大致历程： 从生产中选育或定向培育选育（未采用诱变剂，自发突变株）—— 采用诱变剂进行诱变，提高突变频率，筛选有用菌株——利用接合 、原生质体融合等技术使基因发生重组（细胞水平）——体外DNA 重组技术（基因工程技术）创造具有新的生物性状的生物
（2）挑选优良的出发菌株：仅凭经验 （3）处理单细胞或单孢子悬液：如霉菌或放线菌的分生孢子或细 菌的芽孢 表型延迟定义见教材P211 （4）选用合适的诱变剂量 紫外线剂量：强度与作用时间之乘积 化学诱变剂剂量：浓度与处理时间来表示 （5）充分利用复合处理的协同效应 （6）利用和创造形态、生理与产量间的相关指标 （7）设计高效筛选方案 （8）创造新型筛选方法
第三节 基因重组和杂交育种
基因重组：两个独立基因组内的 遗传基因，通过一定的途径转移 到一起，形成新的稳定基因组的 过程，称为基因重组。
一、原核生物的基因重组 （一）转化（transformation) 受体菌直接吸收了供体菌的DNA 片段而获得后者部分遗传性状的 现象，称为转化作用。
通过转化方式而形成的杂种后代， 称转化子。

（二）转导(transduction) 通过缺陷噬菌体的媒介，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，称为转导子。 1、普遍转导 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。 （1）完全普遍转导
（3）营养缺陷型的筛选方法 第一步：诱变剂处理 第二步：淘汰野生型 抗生素法：青霉素适用于细菌；制霉菌素适用于真菌 菌丝过滤法：进行丝状生长的真菌和放线菌 第三步：检出缺陷型 a 夹层培养法
B 限量补充培养法 c 逐个检出法 d 影印平板法
第四步：鉴定缺陷型 生长谱法：在混有供试菌的平板表面点加微量营养物，视某营养 物的周围有否长菌来确定该供试菌的营养要求的一种快速、直观 的方法
第八章 微生物的遗传变异和育种
（1）遗传型： 又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传 因子即基因组所携带的遗传信息。 （2）表型：指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的 总和，是其遗传型在合适环境条件下通过代谢和发育而得到的具 体体现。
遗传型+环境条件
表型
（3）变异：生物体在某种外因或内因的作用下所 引起的遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型 的改变。 （4）饰变：一种不涉及遗传物质结构改变而只发 生在转录、转译水平上的表型变化。
第二节 基因突变和诱变育种
一、基因突变 是变异的一类，泛指细胞内（或病毒粒类）遗传物质的分子结构 或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。 野生型菌株：从自然界分离到的菌株。 突变株：野生型菌株突变后形成的带有新性状的菌株。 （一）突变类型
（三）基因突变的特点 （1）自发性：指可自发地产生突变 （2）不对应性：突变性状与引起突变的原因之间无直接对 应关系 （3）稀有性：自发突变的几率很低，在10-6~10-9间 （4）独立性：某基因的突变率不受它种基因突变率的影响 （5）可诱变性：通过物理或化学因子的处理，可大大提高突变率 （6）稳定性：突变后的新性状是可遗传的，稳定的 （7）可逆性：野生型菌株发生突变后，也能发生回复突变。
（3）营养缺陷型突变株的筛选 基本培养基（MM）：仅能满足某微生物的野生型菌株生长所 需要的最低成分的组合培养基。 完全培养基（CM）：凡可满足一切营养缺陷型菌株营养需要 的天然或半组合培养基。 补充培养基（SM）：凡只能满足相应的营养缺陷突变株生长 需要的组合或半组合培养基。
野生型（WT）：指从自然界分离到的任何微生物在其发生人 为营养缺陷突变前的原始菌株。遗传型表示法是[A+B +] 营养缺陷型（auxotrph)：野生型菌株经诱变处理后，由于发 生了丧失某酶合成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物 的培养基中才能生长。 A营养缺陷型用[A-B +]表示，B营养缺陷型用[A+B -]表示 原养型(prototroph)：一般指营养缺陷型突变经回复突变或重 组后产生的菌株，其营养要求在表型上与野生型相同。 遗传型均用[A+B +]表示