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微生物遗传育种学3

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微生物遗传育种学

微生物遗传育种学

微生物遗传育种学一、名词解释（3*5）1、pcr:聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定dna片段的核酸合成技术。

2、操纵子：操纵子(operon)：原核生物能mRNA出来一条mrna的几个功能有关的结构基因及其上游的调控区域，称作一个操纵子（operon）。

3、启动子(promoter)：真核基因启动子是rna聚合酶结合点周围的一组转录控制元件，包括：至少一个转录起始点及一个以上的功能组件。

4、冈崎片段:冈崎片段就是由于解链方向与激活方向不一致，其中一股子链的激活，Gondrecourt母链求出足够多长度才已经开始分解成引物接着缩短。

这种不已连续的激活片段就是冈崎片段。

5、营养缺陷型：指某一菌株在诱变后丧失了合成某种营养成分（生长因子）的能力，使其在基本培养基上不能生长，必须加入相应物质才能生长的突变体。

6、准性生殖：就是一种类似有性生殖但比它更为完整的一种生殖方式。

可使同一种生物的两个相同来源（即为同种相同株）的体细胞经融合后，不通过有丝分裂而引致高频率的基因重组。

准性生殖常见于某些真菌，尤其就是半知菌中。

7、限制性核酸内切酶(restrictionendonuclease):识别并切割特异的双链dna序列的一种内切核酸酶。

8、密码的自旋性：密码的自旋性就是多个密码子编码同一个氨基酸的现象。

9、转座子(transposons):转座子是可以从一个染色体位点转移至另一个位点的分散的重复序列。

转座子也包括含有两个反向重复序列的侧翼，内有转座酶基因，并含有抗生素耐药基因等其他基因。

10、微生物繁育：人为地使用物理、化学的因素，引致有机体产生遗传物质的突变，经选育成为新品种的途径。

二、是非题（2*5）三、选择题（3*5）1、限制性内乌酶的种类、辨识位点、功能、区别根据酶的亚单位组成、识别序列的种类和是否需要辅助因子，限制与修饰系统主要分成三大类。

ⅱ型酶所占到的比例最小，相对来说最简单，它们辨识回文等距序列，在回文序列内部或附近研磨dna。

微生物遗传育种的 第三章——菌种的分离筛选

微生物遗传育种的 第三章——菌种的分离筛选

第三章菌种的分离筛选● 1.菌种来源● 2.分离方法● 3.菌种保藏● 4. 菌种复壮典型的微生物新种分离筛选过程第一节菌种来源1.向菌种保藏机构索取有关菌株，从中筛选所需菌株。

国内主要菌种保藏机构：●AS—中国科学院微生物研究所●CMCC—中国医学细菌保藏管理中心●CVCC—兽医微生物菌种保藏管理中心●IA—中国医学科学院抗菌素研究所●IANP—华北制药厂抗菌素研究所●ID—中国医学科学院皮肤病防治研究所、●CAMS—中国医学科学院流行病学微生物研究所●IFFI—轻工业部食品发酵工业科学研究所等。

国外主要的菌种保藏机构●ATCC—美国标准菌种收藏所●NIH—美国国立卫生研究院●NRRL—美国农业部北方开发利用研究所●CMI—英联邦真菌研究所，CSH—美国冷泉港实验室●IAM—日本东京大学应用微生物研究所，IFO—日本大阪发酵研究所，KCC—日本科研化学有限公司，●NCTC—英国国立标准菌种收藏所●WB—美国威斯康星大学细菌学系等。

2.由自然界（土样、水、动植物体等）采集样品，从中进行分离筛选。

不可培养微生物是指目前尚不能实现人工培养的微生物。

原因可能为尚不了解该类微生物的营养需求和生长需要的理化环境。

目前人类认识和培养的微生物还不到其存在种类的1%。

3.从发酵制品中分离目的菌株。

如从酱油中分离蛋白酶产生菌，从酒醪中分离淀粉酶或糖化酶产生菌等。

采样过程（一）从土壤中采样要考虑土壤的有机质含量和通气状况、酸碱度和植被状况、地理条件和季节条件。

用采样铲采集5-25cm（北方干燥的土壤，采集10-30cm）土样10-25g，装入事先准备好的塑料袋内扎好，并编号，记录采集地点、土壤质地、植被名称、采集时间等。

土样采集后要尽快分离，否则可取3-4g撒到事先准备好的选择性培养基试管斜面，避免菌株因不能及时分离而死亡。

根据微生物生理特点采样1.根据微生物营养类型采样（1）微生物的营养要求和代谢类型与其生长环境有很大的相关性森林土壤富含纤维素，可分离纤维素酶产生菌；肉类加工厂附近和饭店排水沟的污水、污泥中，能分离到蛋白酶和脂肪酶产生菌；面粉加工厂、糕点厂、酒厂及淀粉加工厂等，容易分离到产生淀粉酶和糖化酶的菌株；从果园土和腐烂的柑橘、草莓及山芋中，容易分离到果胶酶产生菌。

微生物遗传育种学试卷

微生物遗传育种学试卷
C．功能相关的结构基因组成操纵子结构D、结构基因与rRNA基因都是单拷贝
E、基因组的重复序列少而短
10、*基因工程中常用的柯斯质粒载体的特点有（ABCD）。
A、具有λ噬菌体的粘性末端B、能自主复制
C、带有抗性基因与多克隆位点D、具有高容量的克隆能力
E、不具高容量的克隆能力
二、名词解释〖每小题2分，共计20分〗；
2、F+×F-杂交时，以下哪个表述是错误的。（B）
A、F-细胞转变为F+细胞B、F+细胞转变为F-细胞
C、染色体基因基本不能转移D、细胞与细胞间的接触是必须的
3、以下碱基序列中最容易受紫外线破坏的是（B）
A、AGGCAA B、CTTTGA C、GUAAAU D、CGGAGA
4、在U形玻璃管中，将一滤片置于二株不同的营养缺陷型菌株之间使之不能接触，在一侧发现有原养型菌出现，这一现象不是由于（A）造成的。
4、试讨论按表型效应将突变型进行分类的情况。
（1）形态突变型：引起细胞个体形态与菌落形态发生改变的突变型。（2）生化突变型：引起特定生化功能的丧失而无形态学效应的突变型。包括营养缺陷型、抗性突变型、糖代谢突变型等。（3）致死突变型lethalmutant：由于基因突变造成个体死亡或生命力下降的突变型。（4）条件致死突变型conditionlethalmutant：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。如：温度敏感突变型。（5）调节突变型regulatorymutant：丧失对某一基因或操纵子表：聚合酶链反应，通过变性、退火、延伸循环操作，用于扩增位于两段已知序列之间的DNA区段。
7、染色体畸变：染色体数目的变化或染色体结构发生较大片段的异常改变。
8、条件致死突变：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。如：温度敏感突变型。

微生物遗传育种(1)

微生物遗传育种(1)

微生物遗传育种答案第一章微生物的遗传物质一、名词1 转化: 指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质而发生遗传性状的改变2 cccDNA——共价、闭合、环状DNA3 复制子：指能独立进行复制的DNA部分, 一个复制子包括复制起点及其复制区4 启动子(promoter)——是位于结构基因5’端,启始结构基因转录的DNA顺序。

它决定转录的准确启始,并与转录效率有关。

5 Pribnow框(Pribnow box): 又称-10区或Rc区，与核心酶结合的位置，一致顺序：TATPuA二、问题1证明核酸是遗传物质有哪些实验证据答：肺炎双球菌的转化实验和噬菌体的侵染实验证明DNA为遗传物质。

烟草花叶病毒的遗传物质的发现及重组实验证明RNA也是遗传物质。

2 1928年, F Griffith 发现转化现象的过程答：肺炎双球菌野生型，有毒力菌落光滑产荚膜为S型；突变型无毒力菌落粗糙无荚膜为R 型，然而讲加热杀死的S型细菌与R型细菌混合培养，能分离得到S型细菌，说明加热杀死的S型菌中存在能将R型菌转化为S型菌的因子。

3 1944年，Avery证明DNA是遗传物质的过程答：Avery他们从S型细菌细胞物质中抽提并纯化出转化因子，将它用多种蛋白水解酶处理后，并不影响转化效果，如果用脱氧核糖核酸酶去处理则转化消失，从而直接证明了转化因子是DNA.四、选择题：1 E.coli含有一个cccDNA，约编码2000个基因。

2 E.coli的基因组测序1997年完成，E.coli cccDNA 有基因4.6×106 bp,含4288个基因第二章基因突变和损伤DNA的修复一、名词1基因突变(gene mutation) : 是指基因的分子结构(核苷酸顺序)的改变1.形态突变——可见突变2.生化突变：指没有形态效应的突变（去年考题）3.致死突变：指引起个体死亡或生活力下降的突变4.条件致死突变：指在某些条件下能成活, 而在另一些条件下是致死的突变二、问题1根据突变对表型的效应，基因突变分为哪些类型？（去年考题）答：1形态突变：肉眼可见，即有关形状、大小、生育状态、颜色、颜色分布等表型变化的突变；2：生化突变：没有形态：指没有形态效应的突变；3致死突变：引起个体死亡或活力下降的突变4：条件致死突变:指在某些条件下能成活而在另一些条件下是致死的突变。

第三章突变的应用_微生物遗传育种

第三章突变的应用_微生物遗传育种




要养成良好的工作习惯：如仔细观察细 微的形态变化、要详实记录菌株的诱变 史和诱变谱系。 诱变育种技术要和其他育种手段相结合。 诱变育种由于其筛选的盲目性，突变的 不定向性，工作量十分大，因此要对整 个工作进行合理的设计并结合新技术提 高其工作效率。
第二节 营养缺陷型突变株的筛选与应用
代谢调控育种（推理育种 rational selection ）：是指利用 代谢调控知识指导筛选工作的育种技术。 工业与工程需求：克服诱变育种筛选盲目性大、效率低的 缺陷；氨基酸发酵工业的兴起
（二）前培养


前培养的目的：
对数中后期：生长旺盛，细胞浓度较高，对诱 变剂敏感； 同步培养物：诱变剂处理时，群体中变化一致； 细胞内应具有丰富的内源性碱基： DNA被诱变剂 作用后所造成的损伤能快速通过复制而形成突 变，可以获得较高的突变率。


前培养的培养基： 嘌呤、嘧啶碱基含量要丰
富
（二）前培养
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
试验号
乙烯亚胺与紫外线复合诱变处理结果
3. 处理方法


直接处理：在缓冲液或无菌生理盐水体系中 对出发菌株进行诱变处理，然后涂平板分离 突变株； 生长过程处理：在摇瓶培养基或固体平板中 加入诱变剂，在菌体生长时进行诱变处理。 （适用？）
（五）后培养
后培养：将诱变处理过的细胞在营养丰富的 培养基中进行培养，使突变基因稳定、纯 合并表达。 目的：消除表型延迟 后培养培养基：营养要求丰富，酪素水解 液(或蛋白胨)可提供大量氨基酸，酵母膏 可提供各种生长因子。




诱变处理：同前 后培养：在CM中进行，消除突变细胞的表型延 迟（生理性延迟和分离延迟） 饥饿培养： 洗涤后用无氮基本培养基培养 4~6 小时，避免在淘汰野生型时营养缺陷型被误杀 淘汰野生型：降低野生型细胞的数量和比例， 使营养缺陷型细胞得以相对浓缩 检出缺陷型 鉴定缺陷型

微生物遗传育种课件,基因突变

微生物遗传育种课件,基因突变
类型称为“突变”。
1、突变（Mutation）：指遗传物质发生了稳定 的可遗传的变化，所有的突变都是DNA结构中碱 基所发生的改变。
2、突变体（Mutant）：携带突变的生物个体或 群体或株系，称为突变体。
3、突变基因（Mutant Gene）和野生型基因 （Wild Gene）：发生了突变的基因称为突变基 因，没有发生突变的基因称为野生型基因。
λ galK2 mtl-1 xyl-5 ara-14 rpsL31 tsx-33 - supE44
三、突变的分类
1、按照突变生成的过程（或原因）来看：可分为自发突变和诱发突变。
2、从DNA碱基序列改变多少来分可分为单点突变和多点突变。
点突变
碱基替代 碱基插入 碱基缺失
颠换 转换
3、从阅读框架的影响来看有所谓的移框突变。
2、产生同样表型的不同基因座位，在上述斜体小写的英文3个字母后加上一个 斜体的大写字母以示区别，如trp A。
3、一个基因的不同突变位点是在这个突变基因座位符号后，按分离先后次序 用数字来表示，如果不知道这些突变属于哪一个基因座位，则用“—”来代替。
如trp A 23,trp —54
4、表型特性同样用3个字母来表示，但第一个字母大写，以便于基因符号清楚 的区别。
第三节 诱变的机制
1. 概念：
原核或真核细胞基因组中可以从一个 位置转移到另一个位置的遗传因子叫做转 座因子。
第三节 诱变的机制
从不同体系中分离到的转座因子往往给 予不同的符号表示，如细菌的转座因子：IS （insertion sequence），Tn（transposon）； 酵母的转座因子：Ty（transposon yeast）； 果蝇的转座因子：Copia或FB(fold back)等等。 细菌中可能转座的遗传因子大致可分三类： 插入顺序（IS）、转座子（Tn）和某些温和 噬菌体（如Mu-1φ108）。

微生物的遗传和育种

微生物的遗传和育种

微生物育种的社会和经济影响
社会影响
随着微生物遗传和育种技术的不 断发展，人们需要关注相关的伦 理、安全和环境问题，以确保技 术的可持续发展和应用。
经济影响
微生物育种技术的发展有望为工 业、农业、医药等领域带来巨大 的经济效益，同时也需要关注技 术的成本和商业化前景。
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THANKS
土壤修复
微生物育种技术可用于土壤修复领域，通过改良土壤中微生物的种 类和数量，改善土壤质量，提高土壤肥力。
空气净化
某些微生物具有降解空气中有害物质的能力，通过微生物育种技术 可以改良这些微生物的降解能力，用于空气净化。
05
未来展望
基因编辑技术的发展
基因编辑技术
随着CRISPR等基因编辑技术的发展， 科学家们能够更精确、高效地修改微 生物基因，从而改良微生物的性状和 生产性能。
代谢工程育种
代谢途径分析
对微生物的代谢途径进行分析， 了解各代谢途径之间的相互关系 和调控机制。
代谢流量调控
通过调节代谢途径中的关键酶活 性或改变代谢流量的方向，以提 高目标产物的合成效率。
细胞工厂构建
通过基因工程技术对微生物进行 改造，构建具有特定代谢特征的 细胞工厂，实现目标产物的定向 生产。
基因编辑的应用
基因编辑技术有望在医药、农业、工 业等领域发挥重要作用，例如用于生 产新型药物、改良农作物、提高微生 物产物的产量和品质等。
合成生物学在微生物育种中的应用
合成生物学
合成生物学是一门新兴的交叉学科，旨 在通过设计和构建人工生物系统来改良 和优化生物功能。
VS
微生物育种中的应用
合成生物学在微生物育种中具有广阔的应 用前景，例如通过设计和构建人工微生物 来生产燃料、化学品、药物等，同时也有 助于解决环境问题和粮食安全问题。

微生物的遗传变异和育种

微生物的遗传变异和育种

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。

微生物遗传育种学期末考试复习题及参考答案-专升本

微生物遗传育种学期末考试复习题及参考答案-专升本

《微生物遗传育种学》复习题一、填空题1、微生物遗传育种学是研究微生物规律，阐述微生物的原理和技术的一门科学，在微生物学和整个生物科学中发挥着重要的作用。

2、紫外线诱变最有效的波长为nm左右，一般诱变时用15W功率的紫外灯在距离30 cm左右对进行处理。

3、空间诱变育种是利用空间环境的特征包括：、、和超净环境等引起生物体的染色体畸变，进而导致生物体遗传变异来进行菌种选育的。

4、常用的基因工程宿主有、、和动物细胞。

5、复制型转座涉及到两种酶：一是，作用在原来转座子的末端；二是，它作用在重复的拷贝上。

6、基因组序列的功能分析以及代谢途径的构建改造等都需要克隆目的 DNA，目前，获得大片段 DNA 序列的方法主要有：构建和筛选基因文库、PCR 扩增、、体外大片段 DNA 合成和组装，以及等方法。

7、反转录病毒RNA基因组是，因此反转录病毒具有二倍体基因组。

8、微生物遗传育种学是研究微生物规律，阐述微生物的原理和技术的一门科学，在微生物学和整个生物科学中发挥着重要的作用。

9、工业微生物菌种的五大基本特征为：非致病性；；；相对稳定的遗传性能和生产性状；。

10、常用的基因工程宿主有、、和动物细胞。

11、细菌中可转座的遗传因子可分为四类：、、和。

12、T4噬菌体是一种侵染大肠杆菌的烈性噬菌体。

其基因组是双链线性DNA，含碱基A、T、G和，其DNA分子的特征是和。

二、判断题1、序列5'-CGAACATATGGAGT-3'中含有一个6bp的II类限制性内切核酸酶的识别序列，该位点的序列可能是5’-CATATG-3。

2、1928年英国科学家Griffith进行肺炎链球菌时发现了转导。

3、GAT→GAC属于同义突变。

4、能够诱导大肠杆菌感受态出现的是 Mn2+。

5、含有螺旋-转角-螺旋结构的蛋白通常可以与DNA结合行使其功能。

6、已知 DNA 的碱基序列为 CATCATCAT，颠换可产生如下碱基序列的改变：CACCATCAT 。

微生物的遗传变异和育种PPT课件

微生物的遗传变异和育种PPT课件
实验设计者
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制 能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；

第三章微生物育种

第三章微生物育种
菌悬液的浓度，要求霉菌孢子浓度约为106mL-1，放线 菌孢子浓度约为106-107mL-1。菌悬液的孢子或细菌数可 用平板计数、血球计数器计数和光密度法测定。
制备菌悬液通常采用生理盐水。如果用化学诱变剂处理 时，应采用相应的缓冲液配制，以防处理过程中pH变化而 影响诱变效果。
三、诱变剂及诱变剂量的选择
复合因子处理中，为了提高诱变效果，在具体使用时还 要注意诱变剂处理先后和协同效应问题。
五、影响突变率的因素
菌种遗传特性 菌体细胞壁结构 培养条件和环境条件 பைடு நூலகம் 诱变前预培养和诱变后培养（突变体的修复、表型迟 延） ➢ 温度、pH、氧气等外界条件的影响 ➢ 平皿密度效应
六、突变体的分离和筛选
微生物通过诱变处理后，群体中产生各种类型突变体，有 正突变、负突变和未突变的菌株，需要经过分离和筛选， 逐一挑选出来。
第一节 诱变育种
诱变育种：是以人工手段诱发微生物基因突变，改变其遗传 结构和功能，从中筛选出产量高、性状优良的突变株， 并 设计出适合该突变株最佳的培养基和条件，使其在最适的工 艺条件下最有效地合成产物。
诱变育种有以下几个优点：速度快，收效大、方法简单。
诱变育种的三大要素：诱变剂、诱变条件、筛选技术。
分三个阶段：菌种基因型改变， 突变体筛选，产量评估
诱变育种的步骤
•出发菌株的选择与纯化 •单孢子（单细胞）悬液的制备 •诱变剂及诱变剂量的选择 •诱变处理方法 •高产菌株的分离
一、出发菌株
对出发菌株的要求：
(1)从自然界样品中分离筛选出来的野生菌株，虽然产量 较低，但对诱变因素敏感，变异幅度大，正突变率高；
通常丝状菌菌株由于遗传分离产生不纯现象，一个多核细胞 经诱变剂处理后，某个核发生有益的突变易被其他尚未突变 的核竞争性地抑制，多核菌体会降低单位存活菌的突变率

微生物遗传育种第三章突变的应用

微生物遗传育种第三章突变的应用
在临床方面，抗药性突变使得一些原本对抗生素敏感的病原体变得耐药，给治疗带来挑战。因此，研究 抗药性突变的机制和传播途径，有助于开发新的治疗策略和药物。
在工业生产中，抗药性突变可以用于菌种选育，通过在培养基中加入抗生素作为选择压力，筛选出具有 优良性状的突变菌株，用于发酵生产。
营养缺陷型突变的应用实例
突变的不定向性
突变育种产生的基因突变通常是随机的，不定向的，难以控制其 发生的部位和数量。
突变的不稳定性
突变育种产生的基因突变通常是不稳定的，容易在后代中消失或 发生回复突变。
突变育种的展望
发展新型突变技术
随着科技的发展，将会有更多新型的突变技术出现，如基因编辑技 术等，可以更加精准地控制基因突变的部位和数量。
其他应用
总结词
突变在微生物育种中还有许多其他应用，如筛选高产 菌株、改良菌株性能等。
详细描述
除了上述的抗药性突变、营养缺陷型突变和温度敏感突 变外，突变在微生物育种中还有许多其他应用。例如， 通过突变可以筛选出具有高产代谢产物能力的菌株，提 高目标产物的产量；通过基因重组和突变技术可以改良 菌株的性能，提高其适应性和生产效率；此外，突变还 可以用于研究微生物的致病机制和药物抗性等方面。总 之，突变在微生物育种中具有广泛的应用前景，为微生 物工业的发展提供了重要的技术支持。
温度敏感突变
总结词
利用温度敏感突变筛选出对温度敏感的微生物，用于研 究温度对微生物生长和代谢的影响。
详细描述
温度敏感突变是一种特殊的突变类型，其中微生物的基 因发生突变后，使得菌株在特定温度下无法生长或生长 受到抑制。通过在不同温度条件下培养这些温度敏感菌 株，可以研究温度对微生物生长和代谢的影响，了解微 生物在不同环境条件下的适应性。此外，这些温度敏感 突变菌株还可以用于生物传感器和生物反应器等领域的 研究和应用。

微生物遗传育种

微生物遗传育种

原生质体融合操作示意图
五、基因工程育种
20世纪70年代 包括基因工程、分子定向进化等 以微生物本身为出发菌株利用基因工程方法进行改造而获得
的工程菌，或者是将微生物甲的某种基因导入到乙中，使后 者具有前者的某些性状或表达前者的某些基因产物而获得的 新菌种。 优点：克服远缘杂交的不亲和障碍、定向改变生物性状 缺点：可能会引起生态危机、技术难度大
3.溶源性转变
概念：当温和噬菌体感染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。
区别： 当宿主丧失其原噬菌体时，通过溶源转变而获得的新性状也随之消失 温和噬菌体不携带来自供体菌的外源基因，是噬菌体自身基因使宿主获得新 性状 温和噬菌体是完整的，不是缺陷的 获得新性状的是溶源化的宿主细胞，不是转导子
16
基因重组（gene recombination）：通过两个具有不同优良性状的亲本菌株 杂交达到基因重组，使两个亲本的优良性状集中到一个重组菌株内。
杂交育种(Hybridization breeding)：一般是指人为利用真核微生物的有性 杂交或准性生殖，或原核微生物的接合、转导和转化等过程，促使两个具不 同遗传性状的菌株发生基因重组，以获得性能优良的生产菌株。
诱变育种的特点
诱变育种存在一定的盲目性和随机性，但操作简便、突变率高、突 变谱广，不仅能提高产量、改进质量，还能扩大产品种类和简化工艺条 件，用于代谢控制育种和杂交育种。因此，发酵工业的优良菌种的选育 主要采用诱变育种方法。
长期诱变会出现产量性状难以继续提高的问题，菌株生活能力一般 会逐渐下降，例如生长周期延长，孢子量减少，代谢减慢，产量增加缓 慢等。
常见微生物菌种保藏方法比较

第八章微生物的遗传变异与育种ppt课件

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（8） 易于形成营养缺陷型；
（9） 各种微生物一般都有相应的病毒；
（10） 存在多种处于进化过程中的原始有性 其它许多主要的生物学基本理 论问题中最热衷的研究对象。
❖对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物 学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供了丰富的理 论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、 从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。
（movable gene）。
转座因子
定义：可在DNA链上改变自身位置的一段DNA序列。
原核生物中的转座子类型 转座的遗传效应
插入（IS）序列
转座子(Tn)
特殊病毒（Mu噬 菌体）
插入序列（IS，insertion sequence)
分子量最小（仅0.7~1.4kb），只有引起转座的转座酶基 因而不含其它基因，具有反向末端重复序列。已在染色体、 F因子等质粒上发现IS序列。E . coli的F因子和核染色体组 上有一些相同的IS，通过这些同源序列间的重组，就可使 F因子插入到E . coli的核染色体组上，形成Hfr菌株。因IS 在染色体组上插入的位置和方向的不同，其引起的突变效 应也不同。IS被切离时引起的突变可以回复，如果因切离 部位有误而带走IS以外的一部分DNA序列，就会在插入部 位造成缺失，从而发生新的突变。
第八章 微生物的遗传变异与育种
➢ 第一节 遗传变异的物质基础 ➢ 第二节 微生物的基因组结构 ➢ 第三节 质粒和转座因子 ➢ 第四节 基因突变及修复 ➢ 第五节 基因重组 ➢ 第六节 微生物育种 ➢ 第七节 菌种的衰退、复壮与保藏
遗传与变异的概念
遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。
❖ 遗传：亲代将自身一整套遗传因子传递给下一代的行为和 功能，

微生物的遗传变异和育种名词解释1转导2流产转导3

微生物的遗传变异和育种名词解释1转导2流产转导3

第七章微生物的遗传变异和育种一、名词解释：1.转导2.流产转导3.局限性转导4.普遍性转导5.转导噬菌体6.突变7.移码突变8.点突变9.自发突变10.诱变剂11.转化12.感受态13.基本培养基14.完全培养基(CM)15.光复活作用(或称光复活现象)16.转座子(Tn)17.基因工程18.基因19.突变20.接合21.转化子22.转导子23.F 菌株24.Hfr 菌株25.F+菌株26.F-菌株27.诱变育种28.抗性突变型29.营养缺陷型30.野生型菌株31.染色体畸变32.准性生殖33.异核体34.基因组35.同义突变36.原生质融合二、填空题1.证明DNA是遗传物质的事例很多，其中最直接的证明有（）、（）、（）三个经典实验。

2.细菌在一般情况下是一套基因，即（）；真核微生物通常是有两套基因又称（）。

3.大肠杆菌基因组为双链环状的（），在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小形式存在于细胞中，该小体被称为（）。

4.酵母菌基因组最显著的特点是（），酵母基因组全序列测定完成后，在其基因组上还发现了许多较高同源性的DNA重复序列，并称之为（）。

5.质粒通常以（）的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中，但从细胞中分离的质粒大多是3种构型，即（）型、（）型和（）型。

6.转座因子可引发多种遗传变化主要包括（）、（）和（）。

7.在（）转导中，噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中；而在转导中，噬菌体总是携带同样的片段到受体细胞中。

8.细菌的结合作用是指细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的（）和过程9.线粒体遗传特征的遗传发生在核外和有丝分裂和减数分裂过程以外，因此它是一种（）遗传。

10.丝状真菌遗传学研究主要是借助有性过程和（）过程，并通过遗传分析进行的，而（）是丝状真菌，特别是不产生有性孢子的丝状真菌特有的遗传现象。

11.DNA分子中一种嘧啶被另一种嘌呤取代称为（）。

12.受体细胞从外界吸收供体菌的DNA片段（或质粒），引起基因型改变的过程称为（）。

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•
性质：土黄色结晶，熔点118℃，不稳定，难溶 于水，遇光可分解而释放NO，同时结晶由土黄色 变为黄绿色，为致癌物质，须保存在棕色瓶中， 操作时要十分注意。NTG不溶于水，须加助溶 剂，使用时现用现配。
•NTG有超诱变剂之称，能使细胞发生一次或多次突 变，诱变效果好，尤其适合于诱发营养缺陷型突变 株。 •其中处理细菌、放线菌等微生物时，不经淘汰，就 可以直接得到10%以上的营养缺陷型突变株，而用一 般诱变剂处理只能达到千分之几至百分之几。 •NTG还能使多基因并发突变，在复制叉附近一个基 因突变能诱发临近位置的基因陆续连锁突变。
• （5）后培养 照射完毕的菌悬液加入到适合于正突 变体的培养基中，在适宜温度下培养1.5-2h。有些 微生物的增殖培养基中加入适量的酪素水解物、色 氨酸或异烟肼等物质，可以抑制修复，有利于突变 体繁殖和减少细胞悬液在贮存过程中的死亡，能提 高突变率。 • （6）稀释涂布，后培养后，从中取一定量的培养 物，作不同稀释，涂皿，并且以未经紫外线照射的 菌悬液作对照皿培养后挑取菌落，以待筛选。
1、由核酸内切酶切开二聚体 的5’末端，形成3’-OH和5’-P 的单链缺口 2、核酸外切酶从5’-P到3’-OH 方向切除二聚体，并扩大缺口。 3、DNA聚合酶以另一条互补 链为模板，从原有链上暴露的 3’-OH端起合成缺失片段。 4、连接酶将新合成的3’-OH 与原有的5’-P相连接。
（二）紫外线诱变
• 都是以量子为单位的可发射能量的射线
非电离辐射——紫外线
紫外线是一种使用最早、沿用最久、应用 广泛、效果明显的物理诱变剂。紫外线可 由紫外灯管产生，设备简单、操作方便、 价格低廉。它的诱变频率高，而且不易回 复突变。迄今仍是微生物育种中最常用和 最有效的诱变剂之一。
（一）紫外线的诱变机制和DNA损伤修复
1、紫外线的诱变机制 • 紫外线被DNA吸收后引起突变的原因主要有： • ①DNA与蛋白质的交联 • ②胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用 • ③DNA链的断裂 • ④形成嘧啶二聚体。 • 而形成嘧啶二聚体是产生突变的主要原因。
• 嘧啶对紫外线的敏感性要比嘌呤强得多。 嘧啶的光化产物主要是二聚体和水合 物，其中了解较清楚的是胸腺嘧啶二聚 体的形成和消除。
（一）碱基类似物的诱变机制
（以5-BU为例）
• 性质：5—溴(氟)尿嘧啶 (5—BU，或5— FU)为白色无味结晶粉末，溶于水或醇 中，几乎不溶于氯仿和乙醚。
• 将细菌培养在含有5—BU的培养液中，5— BU当即被渗入到菌体中去，取代胸腺嘧啶 而与腺嘌呤配对，这是5—BU以酮式结构存 在的情况。 • 也有时5—BU以烯醇式结构状态存在于DNA中， 当DNA复制到这个碱基时，烯醇式5—BU即与鸟 嘌呤配对，在下一次DNA复制时，鸟嘌呤又按 正常碱基配对原则和胞嘧啶配对，这样，原来 的碱基对A—T就转变为G—C。
• 微生物在正常生长情况下进行DNA复制 时，首先DNA双链解开成为单链，然后 两条单链各自与细胞游离的碱基互补配 对形成新链。如果此时双链之间有嘧啶 二聚体存在，则因二聚体的交联作用， 阻碍双链分开，复制到此处就无法进行 下去，造成DNA异常状态。
2、DNA损伤修复
图:光复活作用
暗修复作用（dark repair）
100 致死率（%） 80 60 40 20 0 0s 30s 60s 90s 120s 150s 180s 210s 240s 照射时间（s） 紫外线照射致死率
3、紫外线诱变的步骤
选择出发菌株
前培养
制备菌悬液
后培养
诱变处理
筛选
保藏
• 3、紫外线诱变的步骤与方法 • （1）出发菌株，细菌斜面培养到对数期， 霉菌或放线菌培养到孢子成熟。 • （2）前培养，细菌以肉汤为主，适量加入 核酸类物质或酵母膏等制成营养丰富的培养 基，同时还可以加入抑制修复的物质，如咖 啡碱或异烟肼等。或将菌体培养到最佳生理 状态（对数期）；霉菌、放线菌培养到绝大 部分孢子刚刚萌发。
2、紫外线的辐射剂量 用于微生物诱变的紫外线剂量表示方法，可分绝对 剂量和相对剂量。绝对剂量单位通常按每秒时间内 每平方厘米多少尔格能量来计算。相对剂量单位可 用致死率或照射时间表示。 通过改变照射时间或距离来改变剂量。一般在灯管 长度l／3范围内，强度和距离成反比关系，在此范 围以外，则强度和距离的平方成反比关系。 早期育种工作者一般认为杀菌率以90-99%效果较 好，近年来，认为较低的杀菌率有利于正突变菌株 的产生，以70-80%或更低的杀菌率为好。
• 另一方面，如果烯醇式5—BU直接渗入到 DNA中去时，它也可立即取代胞嘧啶的位 置与鸟嘌呤配对，从而在DNA复制过程中 将碱基对G—C转换为A—T。同样引起碱基 对改变。 • 这一过程完全是上一个过程的回复。这也 可以解释为什么经5—BU诱发突变的菌株 再培养在5—BU培养液中可以发生回复突 变。
• 近年来发现5—BU，或5—FU等碱基类似物 是良好的辐射增敏剂。它们渗入DNA后， 可明显提高对辐射的敏感度
二、烷化剂
• 烷化剂由于其诱变效率较高，化合 物种类又多，因而是一类重要的常 用诱变剂。 • 烷化剂主要包括硫芥、氮芥类、环 氧衍生物、重氮烷和亚硝基类等化 合物（表3.1)。
•烷化剂具有活泼的烷化基团，在细胞内和极性溶 剂中与水分子发生水合作用生成正碳离子 CH2+，正碳离子很快与带负电荷的亲核基团诸如 硫氢基、硫酯、电离的酸根和非电离的胺基起反 应。 •生物系统的烷化作用主要是通过和生物大分子的 氧、氮和硫原子起反应，进而伤害生物体遗传物 质而发生突变作用的。
一、碱基类似物
• 这是一类分子结构和天然嘧啶碱或嘌呤碱相似的 化合物，这些类似物加入微生物培养基时，很容 易渗入到微生物的DNA分子中去，通过DNA复制而 引起突变。 • 常用的碱基类似物有嘧啶类似物和嘌呤类似物， 如：5—溴(或氟)尿嘧啶(5BU或5FU)、5—碘尿嘧 啶和5—溴脱氧尿嘧苷(5BUdR)等为嘧啶类似物； 2-氨基嘌呤，6-巯基嘌呤是腺嘌呤结构类似物。
• NTG在水溶液中随着不同的pH将产生不同的分 解物，从而影响诱变效应。 • 当溶液pH低于5.5时， NTG分解成HNO2 ，HNO2 本身就具有诱变作用； • 当溶液pH在8.0以上时，NTG会分解产生重氮甲 烷，对核酸起烷化作用，引起微生物突变； • 当溶液pH在6.0时，NTG本身和DNA起烷化反应 而导致突变。通常在pH6.0的条件下进行诱变 处理。
• 由于酸碱条件影响NTG的诱变效果，因 此，无论是配制NTG溶液，还是制备菌悬 液都要用适宜的缓冲溶液。常用的有磷 酸缓冲液和Tris缓冲液。
（二）NTG的处理方法：
（1）根据处理菌体特性，选用一定范围pH值的 缓冲液(柠檬酸、Tris或磷酸缓冲液)制备菌 体或孢子悬液。如需使用萌发的孢子来处 理，则在处理以前，将孢子培养若干小时。
嘧 啶 的 紫 外 线 光 化 产 物
• 紫外线的主要作用是使同链DNA的相邻胸腺 嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体， 它的出现会减弱双链间氢键的作用，并引 起双链结构扭曲变形，阻碍碱基间的正常 配对，从而引起突变或死亡。 • 在互补双链间形成嘧啶二聚体的机会较 少，但一旦形成，就会妨碍双链的解开。
诱变处理的步骤： 斜面
液体培养基（前培养）
5-BU
饥饿培养（8-10h）
涂布培养（诱变处理）
筛选பைடு நூலகம்
• 诱变处理方法： • 将待处理的微生物孢子或菌体涂布在含一 定浓度的碱基类似物的培养基平皿上。在 培养过程中处理。 • 5—BU，或5—FU一般选用剂量为5—300微 克／毫升，如菌体事先经饥饿法处理，即 将待处理的微生物，特别是细菌放置在生 理盐水中培养过夜，消耗掉菌体内贮存的 部分物质，再接种在含5—BU，或5—FU的 培养基上，可提高碱基类似物渗入DNA的 量，效果更好。
第一节
物理诱变剂
• 物理诱变剂包括：紫外光、X射线、γ射线、 快中子、α射线、β射线和超声波等。其 中紫外光沿用最广，诱变抗生素高产突变 株有很优异的效果。 • 近年来随着实用放射物理技术的普及，应 用γ射线和快中子等物理因子于诱变育种 的逐渐增多，特别是在常规诱变剂效果不 明显时加以使用。
• 物理诱变剂分为： • 电离辐射（ionizing radiation）和 非电离辐射（noionizing radiation)
• 1、紫外线的有效光谱 紫外光是一种人眼不能感知的电磁波，位于可 见光紫光的外侧，波长在40—390nm。由于DNA分 子的紫外光吸收值为260nm，因而，波长在200 300 nm的紫外光才有诱变作用，诱发微生物突变 的紫外线最有效的波长是253.7nm。 • 一般用来灭菌消毒的30W紫外灯管，光谱分布范 围广，较平均，诱变效率较差。而15W紫外灯 管，放射出来的紫外线大约有80%波长集中在 253.7nm，因此诱变效果较好。
鸟嘌呤的N—7位置是与所有烷化剂最易起作用的 位点。其次是鸟嘌呤N—3、腺嘌呤N—3和胞嘧啶 N—3位置，但烷化剂不能和胸腺嘧啶反应，腺嘌 呤的烷化作用也较少发生。烷化剂的诱变效应相 当复杂，可以诱发多种突变，其中碱基置换的基 因点突变为主要诱变反应。
（一）烷化剂的性质（以亚硝基胍为例）
• 亚硝基胍，简称NG(或NTG，NNNG)结构式：
• （3）制备菌悬液，用生理盐水制备菌悬 液，加入玻璃珠震荡分散，分散程度达 90-95%，菌悬液浓度：细菌约1*108/mL， 放线菌约107-108/mL，霉菌约106-107/ mL。
血球计数板法
• （4）紫外线照射，将盛有菌液的平皿置于 距灯管一定距离下照射。照射时平皿要打 开盖子，并且缓慢振荡(采用振荡嚣或电磁 搅拌设备均可)，以求照射均匀。最好在黄 色或红色灯光下操作。特别对光修复能力 强的菌株更要注意。
A:T
A:Buk G:Bue A:T G:C G:C
G:Bue
G:C A:Buk
A:BU