05 微生物的遗传与变异.ppt

第1页：第六章 微生物的遗传与变异

基因型（Genotype）

某一个生物个体所含有的全部遗传因子（即基因组genome）所携带的遗传信息

表型（Phenotype）

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

变异（Variation）

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

饰变（Modification）

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2页：微生物是遗传学研究的良好材料

微生物是遗传学研究的最好材料和对象：

• 微生物结构简单，营养体一般都是单倍体

• 微生物繁殖速度快

• 易积累不同的中间及最终代谢产物

• 环境条件对微生物作用直接均匀

• 存在多种方式的繁殖类型，微生物的变异易被识别

• 参与基因工程的载体、供体、受体三角色

第3页：本章内容提要

• 遗传的物质基础

• 基因突变和诱变育种

• 基因重组和杂交育种

• 基因工程

• 菌种的衰退、复壮和保藏

第4页：遗传的物质基础

三个经典实验证明核酸是微生物遗传物质：

• 转化实验

• 噬菌体感染实验

• 植物病毒的重建实验

遗传物质在微生物细胞内的存在部位和方式

第5页：转化实验的材料与方法

转化实验由以下三部分实验组成。

• 动物实验

• 细菌培养实验

• S型菌无细胞抽提液试验

第6页：转化实验：动物实验

转化实验（1）动物实验：本页图示将杀死的S型菌与活的R型菌混合注射后，动物死亡并分离出S型菌的结果。

第7页：转化实验：细菌培养实验

转化实验（2）细菌培养实验：

• 杀死的S型菌体外培养——无菌落生长

• 活的R型菌体外培养——长出R菌落

• 二者体外混合培养——长出多数R菌落和少数S菌落

第8页：转化实验：无细胞抽提液试验

转化实验（3）S型菌无细胞抽提液试验：

• 活R菌＋S菌无细胞抽提液——大量R菌落＋少量S菌落

• 活R菌＋S菌DNA——出现S菌落

• 活R菌＋S菌蛋白质（Pr）——仍为R菌落

• 活R菌＋S菌多糖——仍为R菌落

第9页：噬菌体感染实验

噬菌体感染实验：

原理

蛋白质只含S不含P，DNA只含P不含S

• 步骤1：用含同位素35S、32P的培养基培养大肠杆菌

• 步骤2：让T2感染上述大肠杆菌使其带上35S、32P标记

• 步骤3：吸附10分钟后搅动、离心，分别测定上清液与沉淀中的放射性

第10页：同位素标记离心结果

吸附10分钟后搅动离心的结果：

• 35S标记组：上清液中含85%放射性，沉淀中含15%放射性

• 32P标记组：上清液中含15%放射性，沉淀中含85%放射性

第11页：植物病毒的重建实验

植物病毒的蛋白质和RNA可以人为地分开，同时又可把它们重新组合成具感染性的病毒。

• 甲RNA＋乙蛋白质→感染症状同甲病毒，分离得到甲病毒

• 乙RNA＋甲蛋白质→感染症状同乙病毒，分离得到乙病毒

第12页：TMV与HRV重建实验

本页图示TMV与HRV原始株拆开、交叉重建、感染寄主后再分离纯化的过程及结果。

第13页：基因是什么

基因是生命的密码，记录和传递遗传信息，决定生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象。

第14页：染色体与基因

染色体上排列着基因Ⅰ、基因Ⅱ等遗传单位；基因是一段携带遗传信息的DNA片段。

第15页：DNA与碱基

DNA

脱氧核糖核酸长链，由腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）四种碱基组成

基因测序就是读出A-C-G-T-G-G-A-C-G……这样的碱基排列顺序。

第16页：

第17页：细菌的结构基因

细菌的结构基因：本页图示结构基因与调控序列在DNA上的排列关系及转录方向。

第18页：遗传物质的七个水平

遗传物质在微生物细胞内可在七个水平上加以考察。

• 细胞水平

• 细胞核水平

• 染色体水平

• 核酸水平

• 基因水平

• 密码子水平

• 核苷酸水平

第19页：

第20页：细胞核水平

• 真核生物——细胞核、核染色体

• 原核生物——核区DNA链、核基因组

核外遗传物质

在核基因组之外还存在各种形式的遗传物质，如质粒

第21页：染色体水平

• 染色体是由组蛋白与DNA构成的线状结构

• 染色体的数目在不同的生物中是不同的

• 染色体的倍数在同一生物的不同生活时期是不同的

第22页：核酸水平

• 核酸种类：DNA、RNA

• 核酸结构：双链、单链；环状、线状、超螺旋状

• DNA长度：因种而异

微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开始的，现已成为研究微生物学最有力的手段。

第23页：基因水平

基因水平：本页图示基因在DNA分子上的排列与编码关系，可对照原课件图片查看。

第24页：

第25页：密码子水平

密码子水平是遗传信息储存与表达的编码层次。

密码子水平：本页图示三联体密码子的组成及其与氨基酸的对应关系。

第26页：核苷酸水平

核苷酸水平是遗传物质存在与变异的最小层次。

核苷酸水平：核苷酸是最小突变单位和交换单位。

第27页：原核生物基因组的特点

（二）微生物基因组结构的特点——1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组：

• 染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）

• 基因组上遗传信息具有连续性，一般不含内含子，基因数接近由基因组大小估计的基因数

• 功能相关的结构基因组成操纵子结构

• 结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝

• 基因组的重复序列少而短；个别细菌和古生菌的rRNA和tRNA中也发现有内含子或间插序列

第28页：真核微生物基因组的特点

2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组：

• 典型的真核染色体结构，基因组大小约13.5×10^6 bp，分布在16条染色体中

• 没有明显的操纵子结构

• 有间隔区（非编码区）和内含子序列

• 重复序列多

第29页：质粒

质粒（plasmid）

一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中

质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；在某些特殊条件下，质粒有时能赋予宿主细胞特殊的机能，从而使宿主得到生长优势。

第30页：质粒的种类与应用

• F因子——与有性接合有关

• R因子——与抗药性有关

• Col——编码细菌素

• Ti质粒——诱癌质粒

• 降解质粒——编码降解有害物质的酶

质粒在基因工程中的应用优点：

• 体积小，易分离和操作

• 环状，稳定

• 独立复制

• 拷贝数多

• 存在标记位点，易筛选

第31页：F因子（致育因子）

致育因子（Fertility factor，F因子）

又称F质粒，大小约100 kb，是最早发现的一种与大肠杆菌有性生殖（接合作用）有关的质粒

F+菌株

携带F质粒的菌株（相当于雄性）；F-菌株=无F质粒的菌株（相当于雌性）

附加体（episome）

F因子能以游离状态（F+）和与染色体相结合的状态（Hfr）存在于细胞中

第32页：R因子（抗性因子）

抗性因子（Resistance factor，R因子）

包括抗药性和抗重金属两大类，简称R质粒

抗性转移因子（RTF）

负责转移和复制的基因

抗性决定因子

抗性基因

抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。

第33页：R100质粒的抗性谱

R100质粒（89 kb）可使宿主对下列药物及重金属具有抗性：

• 汞（mercuric ion，mer）

• 四环素（tetracycline，tet）

• 链霉素（Streptomycin，Str）

• 磺胺（Sulfonamide，Su）

• 氯霉素（Chloramphenicol，Cm）

• 夫西地酸（fusidic acid，fus）

负责这些抗性的基因成簇地存在于抗性质粒上。

第34页：产细菌素的质粒

（3）产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）：本页介绍其结构与功能，详见下一页。

第35页：细菌素与Col质粒

细菌素一般都位于质粒或转座子上，因此可以杀死同种但不携带该质粒的菌株。

大肠杆菌素（colicins）

大肠杆菌（E. coli）产生的细菌素，其质粒称为Col质粒

• 细菌素结构基因

• 涉及细菌素运输及发挥作用的蛋白质的基因

• 赋予宿主对该细菌素具有"免疫力"的相关产物的基因

第36页：毒性质粒

毒性质粒（virulence plasmid）

许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的，这些质粒具有编码毒素的基因，其产物对宿主（动物、植物）造成伤害

第37页：毒性质粒的实例

• 产毒素大肠杆菌——引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一，许多菌株含为一种或多种肠毒素编码的质粒

• 苏云金杆菌——含编码δ内毒素（伴孢晶体中）的质粒

• 根癌土壤杆菌——所含Ti质粒是引起双子叶植物冠瘿瘤的致病因子

第38页：

第39页：Ti质粒与T-DNA

Ti质粒中的T-DNA可携带任何外源基因整合到植物基因组中，是植物基因工程中有效的克隆载体。

第40页：代谢质粒

代谢质粒（Metabolic plasmid）

质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基质的酶、进行共生固氮或产生抗生素等

降解质粒可将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用的简单形式，在环境保护方面具有重要意义。

第41页：假单胞菌的降解质粒

假单胞菌具有降解一些有毒化合物的能力，例如芳香族化合物（苯）、农药（2,4-二氯苯氧乙酸）、辛烷和樟脑等。

第42页：隐秘质粒

隐秘质粒（cryptic plasmid）

不显示任何表型效应，只有通过凝胶电泳检测细胞抽提液等物理方法才能发现的质粒

其生物学意义目前几乎不了解；在应用上很多隐秘质粒被加以改造（一般加上抗性基因）作为基因工程的载体。

第43页：基因突变和诱变育种

一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，可遗传、自发或诱变产生。

• 突变类型

• 突变率

• 突变的特点

• 诱变机制

第44页：突变类型

按突变株的表型是否能在选择性培养基上加以鉴别来区分：

• 选择性突变株——营养缺陷型（株）、抗性缺陷型（株）、条件致死突变型（株）

• 非选择性突变株——形态突变型（株）、抗原突变型（株）、产量突变型（株）

第45页：突变率

突变率：本页图示出发菌株经诱变剂处理后，统计长出突变株数目以计算突变率的方法。

第46页：突变的特点

基因突变具有以下七个共同特点。

• 不对应性

• 自发性

• 稀有性

• 独立性

• 诱变性

• 稳定性

• 可逆性

第47页：突变自发性的三个经典实验

基因突变的自发性和突变结果与原因不对应性的证明——三个经典实验：

• 变量试验（Fluctuation test）

• 涂布试验（Newcombe experiment）

• 平板影印培养试验（Replica plating）

第48页：变量试验

变量试验（Fluctuation test）：将大肠杆菌稀释培养物先分成50小管分别培养，与在同一大管中整体培养相比，抗噬菌体菌落数出现明显波动，说明突变发生在接触噬菌体之前。

第49页：涂布试验

涂布试验（Newcombe experiment）：12个平板各涂布5×10^4个敏感菌，其中6个重新涂布后喷入T1，另6个直接喷入T1保温；结果重新涂布组共353个菌落，直接喷入组共28个菌落。

第50页：影印培养试验

影印培养试验（Replica plating）：将原始敏感菌种先影印到无药培养基，再影印到含药培养基，可在含药平板上定位并检出抗性突变株。

第51页：诱变机制

诱变机制按DNA损伤的方式可分为三类。

• 碱基的置换

• 移码突变

• 染色体畸变

第52页：直接引起碱基置换的诱变剂

直接引起置换的诱变剂：如HNO2使腺嘌呤脱去氨基变为次黄嘌呤（Hk），次黄嘌呤与C配对，使原来的A-T对转变为G-C对。

第53页：间接引起碱基置换：互变异构

间接引起置换的诱变剂：胸腺嘧啶存在酮式与烯醇式互变异构，烯醇式T可与G配对，使A-T对转变为G-C对。

第54页：5-溴尿嘧啶的诱变作用

5-溴尿嘧啶（5-BU）是胸腺嘧啶的结构类似物，存在酮式与烯醇式两种构型，掺入DNA后因配对性质改变而引起碱基置换。

第55页：5-BU引起的碱基对转换

5-BU以酮式与A配对、以烯醇式与G配对，经复制后可使G-C与A-T碱基对之间发生相互转换。

第56页：移码突变

移码突变

DNA分子中缺失或增加少数几个碱基对，造成突变点以后全部遗传密码转录与翻译发生错误

本页以ABC重复序列示意增添一个碱基与缺少一个碱基后读框的整体移位。

第57页：染色体畸变

染色体畸变

某些理化因子（如X射线、紫外线、亚硝酸等）除引起点突变外，还会引起DNA分子的损伤，包括染色体易位、倒位、缺失、重复等

第58页：紫外线诱变机理

紫外线诱变作用机理：

• 可使DNA链裂断，破坏核糖和磷酸间的键联

• 引起胞嘧啶和尿嘧啶产生水合作用，造成氢键断裂

• 能使胸腺嘧啶成二聚体，使DNA结构发生改变

第59页：可移动遗传因子

• 插入序列（Insertion sequence，IS）

• 转座子（Transposon，Tn）

• Mu噬菌体（Mutator phage）

第60页：插入序列和转座子

插入序列（IS）和转座子（Tn）：本页图示两者的结构差异，Tn除转座酶基因外还携带抗性基因等标记。

第61页：自发突变及其原因

• DNA复制过程中的错误

• 微生物自身产生诱变物质

• 环境对微生物的诱变作用

突变热点

指同一基因内部突变频率特别高的位点

第62页：定向育种

定向育种：在一特定条件下，长期培养某一微生物菌群，通过不断转接传代以积累其自发突变，并最终获得优良菌株的过程。

第63页：诱发突变的因素

物理因素：

• 紫外线（ultraviolet light）

• X射线和γ射线

化学因素：

• 碱基结构类似物

• 与核酸上碱基起化学反应的诱变剂

• 移码诱变剂

第64页：诱变育种

诱变育种（breeding by induced mutation）

通过人工方法处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显著提高的基础上，采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的突变株的过程

在此过程中，诱变和筛选是两个主要环节。

第65页：诱变育种的基本环节

诱变育种的基本环节：大多死亡少数存活（存活率）；多数未变少数突变（突变率）；多数负变少数正变（正变率）；多数幅度小少数幅度大（高产率）；多数不宜投产少数适宜投产（投产率）。

第66页：诱变育种的基本原则

• 选择简便有效的诱变剂

• 挑选优良的出发菌株

• 处理单细胞或单孢子悬液

• 选用最适的诱变剂量

• 充分利用复合处理的协同效应

• 利用和创造形态、生理与产量间的相关指标

• 设计高效筛选方案

• 创造新型筛选方法

第67页：突变株的筛选方法

• 高产突变菌株的筛选方法

• 抗性突变体的筛选方法

• 营养缺陷型的筛选方法

• 与突变株的筛选相关的几个概念

第68页：筛选相关的培养基与遗传型

相关培养基：

• 基本培养基[-]

• 完全培养基

• 补充培养基

三类遗传型：

• 野生型[A+B+]

• 营养缺陷型[A+B-]

• 原养型[A+B+]

第69页：三类培养基的定义

基本培养基

仅能满足某微生物的野生型菌株生长所需的最低成分的组合培养基

完全培养基

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

凡只能满足相应的营养缺陷型突变株生长需要的组合或半组合培养基

第70页：高产突变株的筛选

高产突变株的筛选：以春日霉素产生菌的孢子悬液涂布，培养后切取琼脂块移至含供试菌种（拮抗对象）的平板上，据抑菌圈大小筛选高产菌株。

第71页：抗性突变体的筛选方法

抗性突变体的筛选主要采用以下两种方法。

• 青霉素浓缩法

• 梯度培养皿法

第72页：青霉素筛选法

青霉素筛选法：在含青霉素的培养基中接入敏感菌液（含抗性突变株），涂布培养后青霉素杀死生长中的敏感菌，抗性突变株则长成抗青霉素菌落。

第73页：梯度培养皿法

梯度培养皿法：先在平板上形成异烟肼等药物的浓度梯度，再接入敏感菌液培养，可据菌落生长位置区分强抗性、中抗性与弱抗性突变株。

第74页：营养缺陷型的筛选办法

• 诱变剂处理

• 淘汰野生型——夹层培养法、限量补充培养法、逐渐检出法、影印接种法

• 检出缺陷型

• 鉴定缺陷型

第75页：夹层培养法

夹层培养法：先浇基本培养基，再叠加含菌的基本培养基，培养后覆盖完全培养基；第二次长起来的小菌落即为营养缺陷型。

第76页：逐个检出法

逐个检出法：将含诱变剂的液体培养基中长出的菌种分别点种到基本培养基和完全培养基上，基本培养基上不长而完全培养基上长出的即为营养缺陷型。

第77页：影印接种法

影印接种法：先在完全培养基上培养，再影印接种到基本培养基上，基本培养基上未长出相应菌落的即为营养缺陷型。

第78页：限量补充培养法

限量补充培养法：在加入微量蛋白质的完全培养基上培养，长出的小菌落即为相应的营养缺陷型突变株。

第79页：菌丝过滤法

菌丝过滤法：将诱变后的孢子涂布于基本培养基，野生型长出菌丝体而营养突变株不能萌发，经菌丝过滤即可获得营养突变株。

第80页：基因重组和杂交育种

转化（transformation）

受体菌直接摄取游离DNA

转导（transduction）

以噬菌体为媒介转移DNA

接合（conjugation）

通过细胞直接接触转移DNA

共同点：基因转移导致遗传重组；不同点：获取外源DNA的方式不同。

第81页：转化的几个概念

• 转化

• 转化因子

• 感受态

• 转化过程

• 转化的特点

第82页：转化的定义

转化（transformation）

受体细胞直接吸收了来自供体细胞的DNA片段，并把它整合到自己的基因组中，使细胞部分遗传性状发生变化的现象

第83页：转化因子

转化因子

转化是游离的DNA片段的转移和重组，游离的DNA片段叫转化因子

• 转化因子由供体提供，自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生，实验室里通过提取获得

• 双链DNA有转化能力，单链没有

第84页：感受态

感受态

受体细胞能接受转化的生理状态，只有处于感受态的细菌才能接受转化因子，从出现到消失约为40分钟（对数期的中期）

• 细菌失去部分细胞壁的结果

• 细菌在细胞表面产生某种酶引起

第85页：转化的过程

每个受体细胞表面约有30-80个转化因子结合点。转化因子结合后，DNA一条链被受体细胞膜上的核酸酶分解，另一条链进入受体细胞，通过整合与受体细胞进行基因重组；也有人发现DNA可通过双链形式进入受体细胞形成双倍体的转化子。

第86页：细菌的转化

细菌的转化：本页图示供体DNA片段吸附、进入受体细胞并整合到染色体上的过程。

第87页：转化的机制

转化过程依赖以下几类与DNA摄取、整合相关的分子。

• 核酸酶

• DNA结合蛋白

• 感受态特异蛋白

第88页：

第89页：两类转化方式

按转化因子的形式，细菌的转化可分为两类。

• 用DNA片段的转化

• 用质粒的转化

第90页：转化过程的特点

• 对核酸酶敏感

• 不需要活的DNA供体细胞

• 转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化供体菌株和受体菌株之间的亲缘关系

• 通常情况下质粒的自然转化效率要低得多

第91页：转导的种类

转导

遗传物质通过噬菌体的携带而转移的基因重组

• 完全普遍性转导

• 流产普遍性转导

• 局限性转导

• 溶源转变

• 低频转导

• 高频转导

第92页：普遍性转导的两种结果

普遍性转导按转导子是否获得供体基因可分为三种结果。

• 完全普遍转导

• 流产普遍转导

• 降解普遍性转导

第93页：局限性转导

局限性转导：本页图示噬菌体DNA与寄主染色体特定基因发生交换，从而转移特定邻近基因的过程。

第94页：转导的特点

普遍性转导：

• 需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触

• 噬菌体DNA不接合到寄主染色体

• 噬菌体蛋白质包裹寄主任何一部分DNA片段

局限性转导：

• 噬菌体DNA整合到寄主染色体上

• 噬菌体DNA与寄主染色体特定基因发生交换

第95页：溶源转变

• 温和噬菌体的基因整合到宿主核基因组上

• 这种温和噬菌体是完整的，而不是缺陷的

• 获得新性状的是溶源化的宿主细胞，而不是转导子

• 获得的性状可随噬菌体的消失而同时消失

第96页：接合及其发现

接合及其发现，主要内容包括以下三部分。

• F因子和接合

• 雄性菌株与雌性菌株

• 接合结果

第97页：接合的定义

接合（Conjugation）

通过细胞间的直接接触能进行大段DNA的转移的过程

第98页：U型管实验

U型管实验：U型管两侧分别培养两种营养缺陷型菌株，中间以滤板隔开，结果不发生重组，表明通过接合发生的遗传重组需要细菌间直接的物理连接。

第99页：F因子与菌株类型

• F+菌株——含游离F因子的雄性菌株

• Hfr菌株——F因子整合到染色体上的高频重组菌株

• F′菌株——携带带有部分宿主基因的F因子的菌株

• F-菌株（雌株）——不含F因子的菌株

第100页：接合结果

F+×F-的结果多数为F+；Hfr×F-的结果多数仍为F-，少数情况下可转变为Hfr。本页以图示方式给出各组合的接合结果。

第101页：细菌接合作用的机制

• F+×F-：游离F因子经性菌毛转移，受体变为F+

• Hfr×F-：整合的F因子先导区带动染色体DNA转移，因转移常中断，F因子不易进入受体

第102页：Hfr×F-杂交

Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转移，就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给F-细胞并发生重组，故得名高频重组菌株。当OriT序列被缺刻螺旋酶识别产生缺口后，F因子的先导区结合着染色体DNA向受体细胞转移；F因子其余绝大部分处于转移染色体的末端，由于转移常被中断，F因子不易转入受体细胞中，故Hfr×F-杂交后的接合子大多数仍然是F-。

第103页：

第104页：F′接合作用

F′接合作用：F′因子从染色体上切离时带走部分宿主基因，经接合转移给F-细胞后形成部分二倍体。

第105页：三种基因转移方式的区别

• 转化：供体DNA片段注入受体细胞，通过细胞膜进入

• 接合：供体通过性纤毛进入受体

• 转导：供体DNA片段通过媒介——噬菌体携带进入受体

第106页：真核微生物的基因重组

有性杂交

一般指性细胞之间的结合和随之发生的染色体重组，并产生新遗传型后代的一种育种技术

准性杂交

同种生物的两个不同的体细胞发生融合，以有丝分裂的方式而导致低频率的基因重组并产生重组子的杂交方式

第107页：准性生殖

• 存在范围：常见于某些真菌，尤其是半知菌

• 基本过程：菌丝连接形成异核体、核融合、体细胞交换

育种过程：选择亲本（用营养缺陷型作为遗传标记）→强制异合（用基本培养基筛选形成异核体的细胞和杂合二倍体细胞）→移单菌落。

第108页：微生物遗传变异的应用

微生物遗传变异的应用主要有以下三条技术途径。

• 诱变育种

• 原生质体融合育种

• 基因工程

第109页：原生质体融合育种

原生质体融合（protoplast fusion）

通过人为的方法，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

第110页：原生质体融合的优越性

• 打破了微生物的种属界限，可以实现远缘间菌株的基因重组

• 可使遗传物质传递更为完整、获得更多基因重组体的机会，有利于提高育种速度

• 借助聚合剂可同时将几个亲本的原生质体随机融合，加速育种进程

• 可与其他育种方法相结合，将二者所获得的优良性状进行融合

第111页：原生质体融合的步骤

原生质体融合育种的完整流程包括以下四个步骤。

• 原生质体的制备

• 原生质体再生

• 原生质体融合

• 融合子的检出与鉴定

第112页：原生质体再生

原生质体再生

去壁后的原生质体能重建细胞壁，恢复细胞完整形态、并能生长、分裂的过程

第113页：基因工程

基因工程（gene engineering、gene technology）

又称遗传工程，利用分子生物学的理论和技术，自觉设计、操纵、改造和重建细胞的遗传核心——基因组，从而使生物体的遗传性状发生定向变异的体外DNA重组技术

第114页：基因工程的基本操作

• 获得目的基因

• 选择基因载体

• 体外重组

• 外源基因导入（细菌、植物、动物、基因枪）

• 筛选和鉴定、应用

第115页：载体的特性与常用载体

• 复制子

• 限制性内切酶位点

• 选择性遗传标记，可大量增殖

常用载体：原核受体细胞常用松弛型细菌质粒、λ噬菌体；真核细胞受体常用SV40病毒（动物）、Ti质粒（植物）。

第116页：

第117页：菌种退化、复壮与保藏

性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求，否则生产或科研都无法正常进行。

• 影响微生物菌种稳定性的因素：a）变异；b）污染；c）死亡

第118页：菌种退化与复壮的概念

菌种退化（degeneration）

指群体中退化细胞在数量上占一定数值后表现出菌种生产性能下降的现象

菌种复壮

采取一定的措施，使退化的群体中保持原有菌种特性的细胞生长、繁殖以更新退化菌株的过程

第119页：菌种衰退的原因

菌种衰退的原因：大量群体中的自发突变（纯菌种→自发突变→不纯菌种→突变个体传代增殖→原始个体衰退→菌种出现或表现出负变性状）。

第120页：菌种的复壮

• 从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来，重新获得具有原有典型性状的菌种：a）纯种分离；b）通过寄主体进行复壮

• 有意识地利用微生物会发生自发突变的特性，在日常菌种维护工作中不断筛选"正变"个体

第121页：防止衰退的措施

• 减少传代次数

• 创造良好的培养条件

• 利用单核体传代

• 经常进行纯种分离，并对相应的性状指标进行检查

• 采用有效的菌种保藏方法

第122页：菌种保藏的原理

菌种保藏的原理

人为地创造合适的环境条件，使微生物的代谢处于不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态

• 人工环境主要从低温、干燥、缺氧三方面设计

第123页：菌种保藏的目的与原则

菌种保藏的目的

在一定时间内使菌种不死、不变、不乱，以供研究、生产、交换之用

• 挑选典型菌种的优良纯种

• 尽量使用分生孢子、芽孢等休眠体

• 创造有利于休眠的保藏环境

• 尽可能多地采用不同的手段保藏一些比较重要的微生物菌株

第124页：菌种保藏的基本方法

生活态：

• 培养基传代培养（斜面、平板）

• 寄主传代培养

休眠态：

• 低温（液氮、低温冰箱）

• 干燥（沙土管、真空干燥）