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微生物学教程（第4版）第七章微生物的遗传变异和育种
微生物学教程（第4版）第七章微生物的遗传变异和育种，包含遗传变异的物质基础、 基因突变和诱变育种、基因重组和杂交育种等。
编辑于2024-01-11 20:18:19- 微生物
- 育种
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微生物的遗传变异和育种
遗传变异的物质基础
3个经典实验（3个经典实验：核酸是遗传信息物质基础）
经典转化实验
研究对象
S型：具有荚膜，表面光滑，为致病菌株
R型：不具荚膜，表面粗糙，为非致病菌株
科学家1
动物实验
细菌培养实验
S型菌的无细胞抽提液实验
以上实验说明，经加热杀死的S型菌具有一种遗传转化能力的物质（转化因子），能通过某种方式进入R型细胞，使得R型菌表达荚膜
科学家2
转化因子抽提+实验：S型转移以DNA为物质基础的遗传信息
噬菌体感染实验
1.制备含32P-DNA核心的噬菌体感染 2.制备含35S-蛋白质外壳的噬菌体感染
蛋白质外壳未进入宿主细胞，而DNA进入，却产生既有DNA核心又有蛋白质外壳的完整的噬菌体（包含整套遗传信息）
植物病毒的重建实验
RNA病毒中，遗传物质也是核酸，不过RNA
遗传物质在细胞内存在的部位和形式
7个水平
细胞水平：DNA集中在细胞核，核区
细胞核水平：原核与真核微生物细胞核结构不同
染色体水平：染色体数目，倍数
核酸水平：核酸种类，结构，DNA长度
基因水平：操纵子，割裂基因
密码子水平：每个由3个核苷酸序列组成，起始，终止
核苷酸水平：ATGC
原核生物的质粒
质粒的特点：1.小2.拷贝数多3.自主复制4.基因非必须5.存在选择性标记
种类
F质粒：决定性别
R质粒：抗性转移因子
Col质粒：存在能抑制或杀死近缘，甚至同种不同株的细菌的因子
Ti质粒：农杆菌感染植物并整合片段
降解性质粒：利用难以分解有机物做碳源
基因突变和诱变育种
基因突变
基因突变类型
选择性突变株：1.抗性突变型 2.营养缺陷型-丧失合成生长因子or氨基酸能力 3.条件致死突变型
非选择性突变株：1.形态突变型 2.抗原突变型：抗原结构 3.产量突变型
（填空题）突变特点：自发性 稳定性 可逆性 不对应性 稀有性 独立性 可诱变性
基因突变自发性和不对应性的实验证明
变量 /涂布/印影实验
证明突变的性状和引起突变的原因无直接对应关系
基因突变及其机制
自发突变
背景辐射和环境因素引起
DNA复制过程碱基配对错误
转座子引起的插入或缺失
微生物有害代谢产物引起
诱发突变
点突变：1.碱基的置换-1）转换：嘌呤换嘌呤，嘧啶换嘧啶 2）颠换：嘌呤换嘧啶 2.移码突变-增加或缺失
染色体畸变：添加，缺失，易位，倒位
紫外线对DNA的损伤及其修复
光复合作用-可见光
切除修复-暗修复
重组修复-通过基因重组修复
SOS修复-DNA严重损伤时细胞处于危急状态的修复 ，只能维持基因组完整性，错误率高，突变率高
突变与育种
诱变育种的基本环节（诱变，筛选为主要环节）
诱变育种的几个原则
选择简便有效的诱变剂-物理，生物（噬菌体），化学(艾姆斯实验：利用营养缺陷型的回复突变来检测化学致癌剂）
挑选优良的出发菌株：1.对诱变剂敏感的菌株 2.用过的自发突变的菌株 3.已发生其他变异的菌株 4.有利于进一步研究的菌株 5.前体或终产物代谢高的菌株
处理单孢子或单细胞悬液
其他：充分利用复合处理的协同效应 设计高筛选方案
3类突变株的筛选方法
产量突变株的筛选：琼脂块培养法
抗药性突变株的筛选：梯度平板法
营养缺陷型突变株的筛选：培养基（3种相关培养基了解：基本/完全/补充培养基）上筛选
基因重组和杂交育种
原核生物的基因重组
转化：定义-受体菌直接吸收供体菌DNA片段而获得部分遗传性状的现象 转化的条件：1.游离DNA片段 2.受体菌处于感受态 转染：病毒感染宿主
转导：通过部分/完全缺陷噬菌体将供体小段DNA带到受体细胞中是受体细胞获得部分遗传性状
普遍转导：完全缺陷温和or烈性噬菌体对供体基因组上任何小片段DNA进行误包将性状传给受体菌
局限转导：部分缺陷温和噬菌体/供体少数基因
溶源转变：温和/溶源化/无外源基因/宿主获得除免疫外新遗传性状
接合：雄性供体菌通过性菌毛与雌性受体菌直接接触把基因传给后者使得后者获得新遗传性状-F+ F- Hfr F‘菌株要区分
原生质体融合：人为方法
真核微生物的基因重组
有性杂交：减数分裂，概率高，性细胞
准性杂交：有丝分裂，偶然发现，体细胞
原生质体融合和遗传转化（同原核生物）
基因工程
基因工程的基本操作：目的基因获得-载体选择-体外重组-导入受体细胞-受体细胞筛选和鉴定
基因工程应用：药物，疫苗生产 改造传统工业发酵菌种 动植物基因工程改良 环境保护 基因武器重视
CRISPR与基因编辑：crRNA-导向RNA Cas蛋白-魔剪
菌种的衰退，复壮和保藏
衰退：某物种原有生物学性状发生量变，质变的现象
现象：菌落细胞形态改变 代谢能力下降 对外界抵抗能力下降 致病菌侵染力下降 生长变缓
原因：基因突变 连续传代 不适宜的培养和保藏条件
措施：减少传代次数 良好的培养条件 有效保藏方法 选择不易衰退细胞
复壮：
纯种分离法
通过宿主体复壮
淘汰已经衰退个体
保藏
基本要求：一定时间内菌种不死，不衰，不乱
基本方法：1）最好休眠体 2）创造一个适合长期休眠的环境条件
两个保藏方法：冷冻干燥保藏法 液氮超低温保藏法