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微⽣物遗传育种名词解释（⼆）1、⾃然选育：从⾃然界直接分离和筛选菌种或在⽣产中利⽤⾃发突变选育优良菌株。
2、诱变育种：对出发菌株进⾏诱变，然后运⽤合理的程序与⽅法筛选符合要求的优良菌株。
3、代谢调控育种：利⽤现有的代谢调控知识，筛选特定突变型，改变代谢流量或流向，从⽽提⾼⽬的产物产量的⼀种育种技术。
4、重组育种；利⽤微⽣物间的遗传重组来改变其遗传物质组成及结构的⼯业微⽣物育种技术。
5、原⽣质体融合育种；通过⼈为⽅法，使遗传性状不同的两细胞的原⽣质体发⽣融合，从⽽实现遗传重组的⼯业微⽣物育种技术。
6、基因⼯程育种技术：在体外构建重组DNA分⼦并导⼊宿主内⾼效表达，从⽽获得重组微⽣物的育种技术。
7、突变：遗传物质核酸中的核苷酸序列发⽣了稳定的可遗传的变化。
8、突变体：带有突变基因的细胞或个体9、突变型：突变体的基因型或表型称为突变型，和其相对的原存在状态称为野⽣型。
10、⾃发突变（spontaneous mutagenesis）：未经任何⼈为处理⽽⾃然发⽣的突变；11、诱发突变（induced mutagenesis）：由⼈们有意识地利⽤物理或化学⼿段对⽣物体进⾏处理⽽引起的突变。
12、整倍体：含有完整的染⾊体组。
13、⾮整倍体：含有不完整状态的染⾊体组，⼀般是指⼆倍体中成对染⾊体成员的增加或减少。
14、部分⼆倍体：原核⽣物中由⼀整条染⾊体和外来染⾊体⽚段所构成的不完整⼆倍体。
增变基因（mutator gene）：其基因突变会导致整个基因组的突变频率明显上升的⼀些基因。
15、前突变：诱变剂所造成的DNA分⼦某⼀位置的损伤16、光复活：指细菌在紫外线照射后⽴即⽤可见光照射，可以显著地增加细菌的存活率，降低突变率。
17、表型延迟phenotype lag：突变体表型改变落后于其基因型改变的现象。
18、分离性延迟segregational lag ：突变基因由杂合状态到纯合状态所造成的表型迟延19、⽣理性延迟physiological lag ：由于基因产物的“稀释”过程所造成的表型迟延野⽣型（wild type）：从⾃然界分离到的任何微⽣物在其发⽣营养缺陷突变前的原始菌株；基因重组：由于不同DNA链的断裂和连接⽽产⽣DNA⽚段的交换和重新组合，形成新的DNA分⼦，进⽽形成新遗传个体的⽅式称为基因重组。
第七章习题答案一.名词解释1.转座因子：具有转座作用的一段DNA序列.2.普遍转导：通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行“误包”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象称为普遍转导。
3.准性生殖：是一种类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式,这是一种在同种而不同菌株的体细胞间发生的融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子.4.艾姆氏试验：是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的简便有效方法5.局限转导：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因整合,重合,形成转导子的现象.6.移码突变：诱变剂使DNA序列中的一个或几个核苷酸发生增添或缺失,从而使该处后面的全部遗传密码的阅读框架发生改变.7.感受态：受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态.8. 高频重组菌株：该细胞的F质粒已从游离态转变为整合态,当与F- 菌株相接合时,发生基因重组的频率非常高.9.基因工程：通过人工方法将目的基因与载体DNA分子连接起来，然后导入受体细胞，从而使受体细胞获得新的遗传性状的一种育种措施称基因工程。
10.限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子的特定序列，并能在识别位点内部或附近进行切割的内切酶。
11.基因治疗：是指向靶细胞中引入具有正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。
12.克隆：作为名词，也称为克隆子，它是指带有相同DNA序列的一个群体可以是质粒，也可以是基因组相同的细菌细胞群体。
作为动词，克隆是指利用DNA体外重组技术，将一个特定的基因或DNA序列插入一个载体DNA分子上，进行扩增。
二. 填空1.微生物修复因UV而受损DNA的作用有光复活作用和切除修复.2.基因组是指一种生物的全套基因。
3.基因工程中取得目的基因的途径有 _____3_____条。
4.基因突变可分为点突变和染色体突变两种类型。
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学是研究微生物的遗传变异、遗传改良及育种技术的学科。
微生物指的是细菌、真菌、病毒等单细胞生物。
微生物遗传育种学主要关注微生物在遗传水平上的变异、变异的调控机制以及如何通过遗传改良来获得具有特定性状的微生物株系。
微生物遗传育种学的研究内容包括：
1. 遗传变异的检测与分析：通过分子生物学、基因组学等技术手段，研究微生物中存在的遗传变异，探究变异的产生机制和变异位点的定位。
2. 遗传改良的策略和方法：通过基因工程、突变育种、自然选择等手段，改良微生物的遗传性状，如产量、耐受性、代谢能力等，以提高微生物在工业生产、环境修复、药物开发等方面的应用性能。
3. 突变育种的应用：通过诱变剂或辐射等方法，诱发微生物的突变，筛选出具有特定性状的突变株系，进一步进行遗传改良。
4. 基因工程的应用：通过外源基因的引入、基因的删除或修改等手段，改变微生物的基因组，使其具有特定的功能或产物。
通过微生物遗传育种学的研究与应用，可以获得具有工业、农业、医疗等方面应用潜力的微生物种类，为人类社会的发展和生活带来诸多好处。
第七章微生物的遗传变异和育种第一节微生物的遗传变异的概述遗传和变异是生物体最本质的属性之一。
所谓遗传，讲的是发生在亲子间的关系，即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。
而变异是指子代与亲代之间的不相似性。
遗传是相对的，变异是绝对的。
遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种的进化和发展。
在学习遗传、变异内容时，先应清楚掌握以下几个概念：（一）遗传型又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。
遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。
具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下，通过自身的代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。
（二）表型指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。
所以，它与遗传型不同，是一种现实性。
（三）变异指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。
变异的特点是在群体中以极低的概率(一般为10-5～10-10)出现，性状变化的幅度大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。
（四）饰变指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。
其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅度小；因其遗传物质不变，故饰变是不遗传的。
例如，Serratia marcescens(粘质沙雷氏菌)在25℃下培养时，会产生深红色的灵杆菌素，它把菌落染成鲜血似的。
可是，当培养在37℃下时，群体中的一切个体都不产色素。
如果重新降温至25℃，所有个体又可恢复产色素能力。
所以，饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。
上述的S.marcescens产色素能力也会因发生突变而消失，但其概率仅10-4，且这种消失是不可恢复的。
从遗传学研究的角度来看，微生物有着许多重要的生物学特性：微生物结构简单，个体易于变异；营养体一般都是单倍体；易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖；繁殖速度快；易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物；菌落形态特征的可见性与多样性；环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有相应的病毒；以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。
第七章
微生物的遗传变异与育种
➢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，即遗传型的改变
➢饰变(modification)：外表的修饰性改变，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。
饰变是不遗传的
表型饰变：表型的差异，只与环境有关
特点：表现为全部个体的行为，变化幅度小；
暂时性、不可遗传性。
Production of a red pigment
(prodigiosin) by Serratia marcescens
（粘质沙雷氏菌菌落）
二、遗传变异的物质基础
•三个经典实验
I.肺炎链球菌的转化实验II.噬菌体的感染实验III.植物病毒的重建实验
1、Discovery of bacterial transformation（转化）
•1928，Fred Griffith，（格里菲斯) discovered the phenomenon of transformation in Streptococcus pneumoniae（肺炎链球菌）
动物实验R型活菌
加热杀死S型菌
S型活菌
R型活菌+加热杀死S型
+
？
活的无毒（R）型细菌受到了死
的有毒（S）型细菌的影响，转
化为有毒（S）型
以上实验说明：加热杀死的S III 型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入R II 型细胞并使R II 型细胞获得稳定的遗传性状，转变为S III 型细胞。
1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了转化因子
实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA
2、T2噬菌体感染实验1952年Hershey 和Chase用32P标记
DNA，用35S标记
蛋白。
实验证明，进入细
菌细胞内部的物质
是DNA。
DNA包含有产生完
整噬菌体的全部信
息。
二、遗传物质在微生物细胞内存在方式
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1、细胞水平
2、细胞核水平
3、染色体水平
4、核酸水平
5、基因水平
6、密码子水平
7、核苷酸水平
1、细胞水平
真核微生物：细胞核
原核微生物：核区
细胞核或核区的数目在不同的微生物中是不同的
2、细胞核水平
真核与原核，被称为核基因组、核染色体或基因组。
多数存在核外DNA含量少、能自主复制的核外染色体——质粒。
3、染色体水平
（1）染色体是由组蛋白与DNA构成的线状结构
（2）染色体的数目在不同的生物中是不同的
（3）染色体的倍数在同一生物的不同生活时期是不同的，染色体倍数：指同一细胞中相同染色体的套数。
5、基因水平
1、基因概念
基因是一个含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
2、种类
(1) 结构基因和调节基因：编码蛋白质的基因
结构基因→各种结构蛋白和催化各种生化反应的酶；
调节基因→阻遏蛋白或激活蛋白。
(2) 核糖体RNA基因(rDNA)与转译RNA基因(tDNA)：无翻译产物的基因
(3) 启动子与操纵基因：不转录的DNA区段
6、密码子水平
遗传密码是指DNA链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸排列顺序。
遗传密码的信息单位是密码子。
每一密码子由
3个核苷酸序列，即1个三联体组成。
7、核苷酸水平
核苷酸是最小突变单位和交换单位
细胞核、染色体、染色质、DNA、碱基对
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三、基因突变
（Gene mutation）
➢基因突变（突变）：细胞内（或病毒体内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化。
➢狭义的突变：专指基因突变（点突变）。
➢广义的突变：包括基因突变和染色体突变。
➢突变概率一般为10-9~10-6
➢野生型菌株（wild type strain，野生型）：从自然界分离到的、没有发生过突变的菌株。
➢突变株（mutant，突变体、突变型）：野生型经突变后形成的带有新性状的菌株。
•突变率：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
•如突变率为10-8，即该细胞发生1亿次分裂，发生1次突变
•某一单位群体在每一世代（分裂一次）中产生的突变株的数目
•1x108 ----2x108
变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria and Max Delbruck（1943）
Salvador Luria Max Delbruck The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969
Newcombe的涂布实验（1949）
6皿共28个
6皿共353个
影印实验（replica plating ）Joshua Lederberg and Esther Lederberg（1952）
Joshua Lederberg J. Lederberg is awarded the Noble Prize in
Medicine and Physiology in 1958
营养缺陷型︵auxotroph ︶
影印平板培养法：一种通过盖章的方式，使在一系列培养皿的相同位置能出现相同菌落的接种培养方法。
实验原理：
通过盖印章的方式，在未接触抗性因素的条件下筛选出的抗性突变株。
由于实验过程中没有接触过抗性因素，所以直接证明了基因突变的自发性。
结果：得到越来越多的抗性菌落，最终甚至可以得到纯的抗性菌株细胞群。
结论：基因突变的自发性。
常见的微生物突变类型
●营养缺陷型（auxotroph）
一种缺乏合成其生存所必须的营养物(包括氨基酸、维生素、碱基等)的突变型,只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物(precursor)才能生长.
表型判断的标准：
在基本培养基上能否生长
抗药性突变型
基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。
表示方法：
所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上“r”表示str r 和str s 分别表示对链霉素的抗性和敏感性
正选择标记
突变株可直接从抗性平板上获得在加有相应抗生素的平板上,只有抗性突变能生长.所以很容易分离得到.
四、基因突变及其机制
基因突变：一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变
基因突变是重要的生物学现象，它是一切生物变化的根源，连同基因转移、重组一起提供了推动生物进化的遗传多变性。
1. 自发突变
指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。
引起自发突变的原因：
（1）由背景辐射和环境因素引起；
（2）由微生物自身有害代谢产物引起；
（3）由DNA复制过程中碱基配对错误引起。
★自发突变频率约为10-6。
对细菌作一般液体培养，因细胞浓度可达108/mL，常会在其中产生自发突变菌株。
2、诱发突变（诱变）
•指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段
•诱变剂：凡具有诱变效应的任何因素。
•诱变剂的种类很多，有物理因素（UV、激光、离子束、X射线、γ射线、快中子）和化学因素（亚硝酸、氮芥、烷化剂、碱基类似物、吖啶类化合物）。
