全国生物竞赛辅导课件第七章微生物的遗传和育种.pptVIP

第七章 微生物的遗传变异和育种 遗传和变异是生物体最本质的属性之一。在遗传性适宜的环境条件下时，通过代谢和发育才能使其后代转化为与亲代相同的具体性状。对微生物遗传变异规律的深入研究，不仅促进了现代生物学的发展，而且还为微生物育种工作提供了丰富的理论基础。 第一节 微生物的遗传与变异概述 变异：指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。变化后的新性状是稳定的、可遗传的。 例如，粘质沙雷氏菌，在25℃下培养时，会产生一种深红色的灵杆菌素，把菌落染成似鲜血那样。可是，当培养在37℃下时，群体中所有细胞都不产色素。如果重新降温至25℃，产色素能力又得到恢复。只有遗传型的改变，即生物体遗传物质结构上发生的变化，才称为变异。 第二节 遗传变异的物质基础 （一）、核酸－－遗传变异的物质基础（3个经典实验） 1、经典转化实验 Griffith是第一个发现转化现象的 ，虽然当时还不知道称之为转化因子的本质是什么，但是他的工作为后来Avery等人进一步揭示转化因子的实质，确立DNA为遗传物质奠定了重要基础。 结论 活的、非致病性的R型从已被杀死的SⅢ型中获得了遗传物质，使其产生膜成为致病性的SⅢ型。Griffith将这种现象称为转化(transformation) 2、噬菌体感染实验 1952年，Hershey和Chase证实了DNA是噬菌体的遗传物质基础的著名实验。 3、植物病毒重建实验 1956年Fraenkel-Conrat等用含RNA的烟草花叶病毒进行了病毒重建实验，证实了RNA是遗传物质。 （二）、核酸的结构与复制 1、DNA的结构 2、RNA的结构 （三）、遗传物质在细胞内存在的方式 真核微生物的核内DNA与组蛋白结合成为染色体。 原核微生物的DNA不与蛋白质结合，呈松散的核质体状态存在。 第三节 基因突变和诱变育种 遗传性变异是由基因结构发生改变所致，主要通过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组来实现。 （一）基因突变的类型 1、营养缺陷型 2、抗性突变型 3、条件致死突变型 4、形态突变型 5、抗原突变型 6、其他突变型 如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和产量以及对某种药物的依赖性突变型等。 （二）基因突变的特点(7个特点) 1、不对应性 即突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。 例如，细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变体；在紫外线的作用下，出现了抗紫外线的突变体；在较高的培养温度下，出现了耐高温的突变体等。表面上看来，会认为正是由于青霉素、紫外线或高温的诱变，才产生了相对应的突变性状。事实恰恰相反，这类性状都可通过自发的或其任何诱变因子诱发而行。这里的青霉素、紫外线或高仅是起着淘汰原有非突变型(敏感型)个体的作用。 2、自发性 各种性状的突变，可以在没有人为的诱变因素处理下自发地发生。 自发突变决不意味着这种突变是没有原因的，而只是说明人们对它们还没有很好认识而已。 3、稀有性 自发突变虽可随时发生，但突变的频率是较低和稳定的，一般在10-6~10-9间。所谓突变率，一般指每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的机率。例如，突变率为1×10-8者，就意味着当10 8个细胞群体分裂成2×10 8个细胞时，平均会形成一个突变体。 4、独立性 突变的发生一般是独立的，即在某一群体中，既可发生抗青霉素的突变型，也可发生抗链霉素或任何其他药物的抗药性，而且还可发生其他不属抗药性的任何突变。某一基因的突变，既不提高也不降低其他基因的突变率。 5、诱变性 通过诱变剂的作用，可提高自发突变的频率，一般可提高10-10 5倍。不论是自发突变或诱发突变(诱变)得到的突变型，它们之间并无本质上的差别，因为诱变剂仅起着提高突变率的作用。 6、稳定性 由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，所以产生的新性状也是稳定的、可遗传的。 7、可逆性 由原始的野生型基因变异为突变型基因的过程，称为正向突变，相反的过程则称为回复突变或回变。实验证明，任何性状既有正向突变，也可发生回复突变。 （三） 基因突变自发性和不对应性的实验证明 1、Luria等的变量试验（彷徨实验） 2、Newcombe的涂布试验 3、Lederberg等的影印平板培养法 二、诱变与育种 1、物理诱变： 紫外线、X射线等 紫外线诱变机制 辐射剂量 光复活作用 2、化学诱变： 诱变剂： 亚硝酸、硫酸二乙酯、亚硝基胍等 诱变机制 注意事项： 选择适宜的诱变剂及剂量，适