第七章 微生物的遗传变异和育种.docx

微生物的遗传变异和育种 1.基本概念 ①遗传型/基因型：指个体所含有的全部遗传因子即基因组 ②表型：一切外表特征和内部特征的总和 遗传型（可能性）+ 环境条件→表型（现实性） ③变异：遗传型的改变 【变异的特点：变异率低 性状变化幅度大 新性状稳定遗传】 ④饰变：不涉及遗传物质结构变化，在转录和翻译水平上的表型变化 2.微生物是遗传学研究中最好的材料 ①微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系 ②很多常见微生物都易于人工培养，快速，大量生长繁殖 ③对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强 一、生物遗传信息的载体 （一）3个经典实验：证明了核酸尤其是DNA才是生物遗传变异的真正物质基础 经典转化实验 1F.Griffith 研究对象：肺炎双球菌 S型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 R型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性 1928年，Griffith进行了以下几组实验： 对小鼠注射活R或死S菌———————小鼠存活 对小鼠注射活S菌———————————小鼠死亡 对小鼠注射活R菌和加热杀死S菌 ———小鼠死亡（从死亡小鼠体内提取到活的S菌） 21944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M McCarty从热死S型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分 并在离体条件下进行了转化试验： A、只有S型细菌的DNA才能将肺炎 双球菌的R型转化为S型 B、DNA纯度越高，转化效率也越高 C、说明S型菌株转移给R型菌株的， 是遗传因子 2.噬菌体感染实验 A. D. Hershey和M. Chase，1952年 含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中 B、含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中 3.植物病毒的重建实验 上述结果说明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸 遗传物质在细胞内的存在部位和方式 ①细胞水平：存在于细胞核或核质体，单核或多核 ②细胞核水平：原与真核生物的细胞核结构不同， 有无核膜、形态是否固定、是否与蛋白质结合 ③染色体水平：真核通常有较多染色体，原核环状 染色体 ④核酸水平：绝大多数DNA，少数病毒RNA，DNA 多双链，少单链 ⑤基因水平：具自主复制能力的遗传功能单位 ⑥密码子水平：信息单位，起始和终止 ⑦核苷酸水平：突变或交换单位，四种碱基 ⑧原核生物的质粒：是一类小型闭合环状核外双螺旋DNA分子，能独立于细胞核进行自主复制 几种代表性质粒：F因子/致育因子/性因子、R因子/抗性因子、产细菌素的质粒、毒性质粒、 代谢质粒、隐秘质粒 基因突变和诱变育种 （一）基因突变的类型 1.依表型的改变分为： ①营养缺陷型：因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力，并因而成为必须在培养基中添加 某种物质才能生长的突变类型 ②抗性突变型：因突变而产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性 ③条件致死突变型：突变后在某种条件下可正常生长繁殖，而在另一条件下却无法生长繁殖 的突变型 ④抗原突变型：因突变而引起的抗原结构发生改变 ⑤产量突变型 ⑥形态突变型 2.按是否比较容易、迅速地分离到发生突变的细胞来分： ①选择性突变株：具有选择标记（如营养缺陷性、抗性突变型、条件致死突变型），只要选 择适当的环境条件，如培养基、温度、pH值等，就比较容易检出分离到 ②非选择性突变株：无选择标记（如产量突变型、抗原突变型、形态突变型），能鉴别这种 突变体的惟一方法是检查大量菌落并找出差异 （二）突变率 1.定义：某一细胞（或病毒体）在每一世代中发生某一性状突变的几率 也可以通过某一单位群体在每一世代中发生突变株的数目表示 特点：①变率较低 ②某一基因的突变一般是独立发生的 （三）突变的特点 适用于整个生物界，以细菌的抗药性为例 ①不对应性：突变的性状与引起该突变原因之间无直接的对应关系 ②自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生 ③稀有性：突变率低且稳定 ④独立性：各种突变独立发生，不会互相影响 ⑤可诱发性：诱变剂可提高突变率 ⑥稳定性：变异性状稳定可遗传 ⑦可逆性：从原始的野生型基因到变异株的突变称为正向突变，从突变株回到野生型的过程 则称为回复突变或回变 （四）基因突变自发性和不对应性的实验证明 1.变量实验 变量试验又称波动试验或彷徨试验 1943年，S. E. Luria 和M. Delbrück 根据统计学原理设计 涂布实验 原理与变量试