第八章微生物的遗传变异2.ppt

第三节 基因重组和杂交育种;一.原核微生物的基因重组 在原核微生物中，基因重组主要有转化、转导、接合和原生质体融合4种形式。（一）转化(transformation)：受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通过交换 ，把它整合到自己的基因组中，从而获得了供体菌的部分遗传性状的现象称为转化。 能进行转化的细胞必须是感 受态的。受体菌最易接受外源DNA片段并实现转化的生理状态称为感受态。处于感受态的细胞，其吸收DNA的能力，有时可比一般细胞大一千倍。感受态的出现受该菌的遗传性、菌龄、生理状态和培养条件等的影响。例如，肺炎双球菌的感受态在对数期的后期出现，而芽孢杆菌属则出现在对数期末及稳定期。 转化后的受体菌，称为转化子。来自供体的DNA片段称为转化因子，其一般是双链DNA片段。; 调节感受态的一类特异性蛋白称为感受态因子。 转化的频率通常为0.1%~1%，最高为20%。能发生转化的最低DNA浓度极低，为化学方法无法测出的10-5μg/mL。 ; 如果把噬菌体或其他病毒的DNA(或RNA)抽提出来，让它去感染感受态的宿主细胞，并进而产生正常的噬菌体或病毒后代，这种现象称为转染(transfection)。 它与转化不同之处是病毒或 噬菌体并非遗传基因的供体菌，中间也不发生任何转化因子的交换，最后也不产生具有杂种性质的转化子。 （二）转导（transduction） 1、转导：通过缺陷噬菌体的媒介作用，把供体细胞的DNA小片段携带到受体细胞中，通过交换和整合，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。获得新遗传性状的受体细胞称为转导子（transducant） ;2、分类 ⑴普遍转导：通过完全缺陷噬菌体对供体菌任何DNA小片段的“误包”，而实现其遗传性状传递至受体菌的转导现象，称为普遍转导。 ①完全普遍转导：简称完全转导（complete transduction），由完全不含噬菌体自身DNA的假噬菌体－完全缺陷噬菌体把外源DNA片段导入受体细胞内。 ②流产普遍转导：简称流产转导（abortive transduction），经转导而获得了供体菌DNA片段的受体菌，如果外源DNA在其内既不进行交换、整合和复制，也不迅速消失，而仅进行转录、转译和性状??达，这种现象就称流产转导。 ;⑵局限转导： 通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并获得表达的转导现象。特点：①只能转导供体菌的个别特定基因(一般为噬菌体整合位点两侧的基因)；②该特定基因由部分缺陷的噬菌体携带；③缺陷噬菌体是由于其在形成过程中所发生的低频率(10-5左右)“误切”，或由于双重溶源菌的裂 解而形成，在后一情况下可形成50%缺陷噬菌体；④局限转导噬菌体的产生要通过UV等因素的诱导并引起裂解后才产生。 ①低频转导：通过一般溶源菌释放的噬菌体所进行的转导，只形成极少数（10-4—10-6）转导子。 ②高频转导 ：对双重溶源菌进行诱导，能产生高频转导裂解物，用这种裂解物去转导受体菌，可获得50%的转导子。 ;⑶溶源转变：温和噬菌体感染其宿主而使其发生溶源化时，因噬菌体的基因整合到宿主的核基因组上，而使后者获得了除免疫性以外的新性状的现象，称为溶源转变。 溶源转变与转导的区别：①不携带任何外源基因的正常噬菌体②是噬菌体基因而不是供体菌的基因提供了宿主的新性状③新性状是宿主细胞溶源化时的表型，而不是经遗传重组形成的稳定转导子④获得的性状可随噬菌体的消失而消失。 （三）接合（conjugation） 1、接合：供体菌（“雄”）通过其性菌毛与受体菌（“雌”）相接触，前者传递不同长度的单链DNA给后者，从而使后者获得供体菌的遗传性状的现象，称为接合。通过接合而获得新性状的受体细胞，就是接合子（conjugant）。;2、分类：根据细胞中是否存在Ｆ因子以及其存在方式的不同，可把E.coli分成以下四种相互有联系的接合型的菌株。 ①F+ （“雄性”）菌株：含有F 因子，有性菌毛 ②F-（“雌性”）菌株：在这种细胞中没有F因子，表面也不具性菌毛。它可通过与F+菌株或F′菌株的接合而接受外来的F因子或F ′因子，从而使自己成为“雄性”的菌株，同时还可接受来自Hfr菌株的 一 部分或全部染色体信息。 ③Hfr（高频重组，high frequency recombination）菌株：因为Hfr菌株与F-菌株接合后发生重组的频率要比F+与F-接合后的重组频率高出数百倍，故名。 ④F′菌株：当Hfr菌株内的Ｆ因子因不正常切离而脱离核染色体组时，可重新形成游离的但携带一小段染色体基因的特殊Ｆ因子，称F′因子。携带了F′因子的菌