【教学】第一章 微生物遗传学绪论

1、2022-1-26整理课件微生物遗传与应用微生物遗传与应用 整理课件2022-1-26n遗传（遗传（heredity）：）：是指生物繁殖过程中，是指生物繁殖过程中，亲代与子代在各方面的相似现象。亲代与子代在各方面的相似现象。n变异（变异（variation）：）：是指子代个体发生了是指子代个体发生了改变，在某些方面不同于亲代。改变，在某些方面不同于亲代。 整理课件2022-1-26遗传遗传生育生育传染病传染病遗传病遗传病易感性易感性微生物微生物整理课件2022-1-26微生物遗传与育种微生物遗传与育种n微生物的遗传规律微生物的遗传规律n微生物的育种方式微生物的育种方式整理课件2022-1-26

2、H7N9爆发整理课件PB2PB1HANPNAMPNSPA6个内部片段来源于H9N2RNA病毒病毒-H7N9整理课件2022-1-26在新H7N9甲型禽流感的8个基因中，表面血凝素haemagglutinin蛋白基因来自于H7亚型病毒，神经氨酸酶neuraminidase基因来自H11N9，其余6个内核基因都来自H9N2。也就是说新H7N9甲型禽流感是由这三个病毒的基因重组产生的一个全新的基因。整理课件2022-1-26政府应对整理课件捕捉H7N9的30天n上海郊区，金山，整理课件2004年上海市政府一号工程整理课件整理课件H7N9n新新H7N9H7N9甲型禽流感自甲型禽流感自4 4月月1 1日

3、国际卫生组织正式日国际卫生组织正式公布以来，截止到公布以来，截止到4 4月月7 7日，中国已经有日，中国已经有1818例确例确诊。大部分确诊的病例的病情严重，诊。大部分确诊的病例的病情严重，6 6人人 已确已确认死亡。目前尚未发现人与人之间传播，并且认死亡。目前尚未发现人与人之间传播，并且确诊的案例彼此并无关联。然而，我们对这个确诊的案例彼此并无关联。然而，我们对这个新的病毒的许多方面都不了解，包括它的传播新的病毒的许多方面都不了解，包括它的传播性，致病性和起源，因性，致病性和起源，因 此，导致了我们在判此，导致了我们在判断这个病毒是否会造成瘟疫时存在不确定性，断这个病毒是否会造成瘟疫时存在不

4、确定性，以及我们的公共健康管理部门应该如何正确的以及我们的公共健康管理部门应该如何正确的应对。应对。整理课件科学界：一个全新的病毒在新H7N9甲型禽流感的8个基因中，表面血凝素haemagglutinin蛋白基因来自于H7亚型病毒，神经氨酸酶neuraminidase基因来自H11N9，其余6个内核基因都来自H9N2。也就是说新H7N9甲型禽流感是由这三个病毒的基因重组产生的一个全新的基因。中国杭州疾控中心和WHO中国流感中心共采集，分析了4个新H7N9甲型禽流感的基因组，并在GISAID数据库上公布。我们用这4个基因组以及1193个已知的流感各亚型的基因组，做了一个全面的系统生成树和进化分析

5、。整理课件病毒开始变异我们在haemagglutinin全长560个氨基酸中，发现了A/Shanghai/1/2013病毒有9个变异。这说明新H7N9甲型禽流感有很强的变异能力。由于表面血凝素haemagglutinin蛋白是病毒用来吸附感染动物细胞的，它的高变异能力可能导致它传播感染能力和治病能力的变化，这需要引起我们的特别注意。整理课件新H7N9甲型禽流感不是由经典的H7N9进化而来整理课件基因重组的地点可能在江浙一带整理课件整理课件2022-1-26Cell Host&Microbe于9月19日在线发表n第一次病毒重配事件产生了一个原初的H7N9病毒，它是由具有欧亚起源的禽流感病

6、毒提供了HA和NA基因和中国野鸟携带的H9N2病毒提供内部基因。随后，这种原初的H7N9病毒从野鸟传入家禽中，并与原来在华东地区家禽中流行的H9N2病毒发生第二次重配。这次重配发生在2012年早期，从而导致了家禽中爆发了这次能感染人的多样的新型H7N9病毒。整理课件2022-1-26整理课件2022-1-26国内知名机构国内知名机构n中科院微生物所（北京）中科院微生物所（北京）n中科院病毒所（武汉）中科院病毒所（武汉）n上海交大上海交大n山东大学山东大学n南开大学南开大学整理课件2022-1-26n杨胜利杨胜利 院士院士 （中科院上海生物工程研究（中科院上海生物工程研究中心）中心）n赵国屏赵国

7、屏 院士院士 （中科院上海生命科学院）（中科院上海生命科学院）n邓子新邓子新 院士院士 （上海交通大学）（上海交通大学）n谭华荣谭华荣 （中科院微生物研究所，中国遗传（中科院微生物研究所，中国遗传学会微生物遗传专业委员会主任委员）学会微生物遗传专业委员会主任委员）n 整理课件2022-1-26参考教材：参考教材：n现代微生物遗传学 陈三凤编，化工出版社 2002n盛祖嘉，微生物遗传学，2007（第三版），科学出版社整理课件2022-1-26大纲大纲n第一章第一章 绪论绪论(1.5)(1.5)n第二章第二章 经典遗传学概论经典遗传学概论(6)(6)n第三章第三章 遗传的物质基础遗传的物质基础(2

8、)(2)n第四章第四章 细菌遗传学细菌遗传学(4)(4)n第五章第五章 放线菌遗传学放线菌遗传学(1)(1)n第六章第六章 真菌的遗传学真菌的遗传学(4)(4)n第七章第七章 基因突变与诱变育种基因突变与诱变育种(6)(6)n第八章第八章 转座因子（）转座因子（）n第九章第九章 代谢控制育种（代谢控制育种（2 2）整理课件2022-1-26绪论绪论n第一节第一节 微生物遗传学的发展简史微生物遗传学的发展简史n第二节第二节 微生物作为遗传学研究材料的优越性微生物作为遗传学研究材料的优越性n第三节第三节 微生物遗传学方法在高等动植物的遗传微生物遗传学方法在高等动植物的遗传与育种研究中的应用与育种研

9、究中的应用整理课件2022-1-26第一节第一节 微生物遗传学的发展简史微生物遗传学的发展简史n1. 1. 成为一门独立的学科前成为一门独立的学科前n2. 2. 发展成为一门独立的学科发展成为一门独立的学科n3. 3. 分子遗传学的发展分子遗传学的发展整理课件2022-1-26什么是科学什么是科学n库恩的库恩的“范式范式”概念概念科学革命的结构科学革命的结构n范式范式是由理论要素、心理要素以及联结这两个要是由理论要素、心理要素以及联结这两个要素的本体论和方法论要素组成的。素的本体论和方法论要素组成的。n理论要素理论要素包括概念、原理、定律、公式、实验技包括概念、原理、定律、公式、实验技术和设备

10、等；术和设备等；n心理要素心理要素包括科学家团体从事科学活动的共同心包括科学家团体从事科学活动的共同心理功能，诸如信念、直觉、审美、灵感、顿悟、理功能，诸如信念、直觉、审美、灵感、顿悟、价值判断等；价值判断等；n本体论、方法论本体论、方法论要素起着世界观、思维方式、研要素起着世界观、思维方式、研究纲领的作用，以此指导科学共同体的工作究纲领的作用，以此指导科学共同体的工作 整理课件2022-1-261. 1. 成为一门独立的学科前成为一门独立的学科前n微生物学发展的早期，微生物的微生物学发展的早期，微生物的遗传变异遗传变异现象已为现象已为许多人注意。如巴斯德观察到炭疽杆菌在高温培养许多人注意。如

11、巴斯德观察到炭疽杆菌在高温培养后毒性大减而抗原性不变；后毒性大减而抗原性不变；科赫法则科赫法则。n由于由于2020世纪世纪4040年代前年代前遗传学的研究只限于高等动物遗传学的研究只限于高等动物和植物，对在动物和植物中发现的遗传学规律能否和植物，对在动物和植物中发现的遗传学规律能否用于微生物持怀疑态度。认为细菌的核是分散的，用于微生物持怀疑态度。认为细菌的核是分散的，细菌的变异不同于植物和动物的突变。细菌的变异不同于植物和动物的突变。整理课件2022-1-26(1)彻底否定了彻底否定了自然发生自然发生学说学说 (2)免疫学免疫学-预防接种预防接种 (3)证实发酵是由微生物引起的证实发酵是由微生

12、物引起的(4)巴斯德消毒法巴斯德消毒法 整理课件2022-1-26巴斯德与炭疽病巴斯德与炭疽病整理课件2022-1-26接种预防接种预防整理课件2022-1-26KochKoch证明了炭疽病由炭疽杆菌引起证明了炭疽病由炭疽杆菌引起18821882，发现结核杆菌，发现结核杆菌18831883，首次发表，首次发表KochKoch法则。法则。整理课件2022-1-26其他重要研究其他重要研究n19281928年肺炎双球菌中的年肺炎双球菌中的转化转化现象被发现。现象被发现。n3030年代中酵母菌、脉孢菌是进行系统的遗传学研究年代中酵母菌、脉孢菌是进行系统的遗传学研究的仅有的微生物，研究的内容基本只限于

13、的仅有的微生物，研究的内容基本只限于基因重组基因重组和定位。和定位。n总之，总之，4040年代以前的微生物遗传学的研究是不系统年代以前的微生物遗传学的研究是不系统的、局限的。的、局限的。整理课件2022-1-26n4040年代前大量的微生物遗传变异现象的观察，及酵母菌和脉年代前大量的微生物遗传变异现象的观察，及酵母菌和脉孢菌中的经典遗传学研究都为以后的发展打下基础。孢菌中的经典遗传学研究都为以后的发展打下基础。n在高等动物和植物的遗传学研究中也逐渐认识到研究基因的在高等动物和植物的遗传学研究中也逐渐认识到研究基因的作用机制这一类问题时有必要采用微生物作为研究材料。作用机制这一类问题时有必要采用

14、微生物作为研究材料。n4040年代初期抗生素工业的兴起给微生物遗传学研究以很大的年代初期抗生素工业的兴起给微生物遗传学研究以很大的推动力。推动力。整理课件2022-1-262 2 发展成为一门独立的学科发展成为一门独立的学科n4040年代主要有年代主要有5 5个方面的工作促使微生物遗传学发个方面的工作促使微生物遗传学发展成为一门独立的学科。展成为一门独立的学科。n（1 1）脉孢菌中营养缺陷型的发现）脉孢菌中营养缺陷型的发现n（2 2）细菌的抗性突变的证实）细菌的抗性突变的证实n（3 3）细菌基因重组的发现）细菌基因重组的发现n（4 4）转化因子的化学本质的鉴定）转化因子的化学本质的鉴定n（5

15、5）噬菌体遗传学研究的开展）噬菌体遗传学研究的开展整理课件2022-1-26（1 1）脉孢菌中）脉孢菌中营养缺陷型营养缺陷型的发现的发现n4040年代前已发现年代前已发现X X射线射线能诱发霉菌细胞的突能诱发霉菌细胞的突变。变。n研究果蝇基因作用机制的遗传学家比德尔研究果蝇基因作用机制的遗传学家比德尔（G.W.G.W.BeadleBeadle）和生物化学家塔特姆）和生物化学家塔特姆（E.L.E.L.TatumTatum）用）用X X射线处理射线处理脉孢菌的分生脉孢菌的分生孢子孢子，得到预期的营养缺陷型。，得到预期的营养缺陷型。|营养缺陷型营养缺陷型因突变而丧失产生某种生物合成酶的能因突变而丧失

16、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。突变类型。整理课件2022-1-26研究营养缺陷型的重要意义研究营养缺陷型的重要意义n为生物合成代谢途径的研究提供了有效的手为生物合成代谢途径的研究提供了有效的手段段;lys-;lys-n提出了一个基因一种酶的假设；提出了一个基因一种酶的假设；n利用营养缺陷型探索代谢途径的原理在遗传学利用营养缺陷型探索代谢途径的原理在遗传学各个领域中得到广泛应用；各个领域中得到广泛应用；n除研究基因的原初功能外，还被应用于研究基除研究基因的原初功能外，还被应用于研究基因结构和基因

17、突变因结构和基因突变; ;n应用营养缺陷作为标记应用营养缺陷作为标记, ,发现了发现了细菌接合细菌接合。整理课件2022-1-26（2 2）细菌的）细菌的抗性突变抗性突变的证实的证实n19431943年以前对于细菌的抗性是否来源于基因突变已年以前对于细菌的抗性是否来源于基因突变已有许多讨论，但缺乏严密的实验论证。有许多讨论，但缺乏严密的实验论证。n19431943年卢里亚（）和物理学家德尔布吕克年卢里亚（）和物理学家德尔布吕克（M.M.DelbruckDelbruck）用严密的实验证实细菌的抗性是基）用严密的实验证实细菌的抗性是基因突变的结果。因突变的结果。n使人们认识到可能所有的生物都有着基

18、本相同的遗使人们认识到可能所有的生物都有着基本相同的遗传变异规律。传变异规律。n严密的实验方法开始被应用到微生物遗传学领域。严密的实验方法开始被应用到微生物遗传学领域。|抗性突变型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因突变而产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性整理课件2022-1-26&抗性突变的争论抗性突变的争论&一种观点认为，突变是通过适应而发生的，即各种抗一种观点认为，突变是通过适应而发生的，即各种抗性是由其环境（指其中所含的抵抗对象）诱发出来的，性是由其环境（指其中所含的抵抗对象）诱发出来的，突变的原因和突变的性状间是相对应的，并认为这就是突变

19、的原因和突变的性状间是相对应的，并认为这就是“定向变异定向变异”，也有人称它为，也有人称它为“驯化驯化”或或“驯养驯养”。&另一种看法则认为，基因突变是自发的，且与环境是另一种看法则认为，基因突变是自发的，且与环境是不相对的。由于其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与不相对的。由于其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与选择条件等多种因素错综在一起，所以难以探究问题的选择条件等多种因素错综在一起，所以难以探究问题的实质。实质。&从从19431943年起，经过几个严密而巧妙的实验设计，主要年起，经过几个严密而巧妙的实验设计，主要攻克了检出在接触抗性因子前已产生的自发突变株的难攻克了检出在接

20、触抗性因子前已产生的自发突变株的难题，终于解决了这场纷争。题，终于解决了这场纷争。整理课件2022-1-26基因突变的自发性和不对应性的证明基因突变的自发性和不对应性的证明n变量试验变量试验n涂布试验涂布试验n平板影印培养试验平板影印培养试验整理课件2022-1-26大肠杆菌稀释培养物大肠杆菌稀释培养物10ml10ml(培养前先分成培养前先分成50小管小管)(在同一个大管中作整体培养在同一个大管中作整体培养) 3 7 1 4 4 3 5 抗噬菌体菌落数抗噬菌体菌落数 抗噬菌体菌落数抗噬菌体菌落数变量试验变量试验 甲管甲管乙管乙管噬菌体起淘汰原始未突变株和鉴别抗噬菌体突变株的作用。噬菌体起淘汰原

21、始未突变株和鉴别抗噬菌体突变株的作用。（10mL）（10mL）n1943年，年，S. E. Luria 和和M. Delbrck 根根据统计学原理据统计学原理设计。设计。加入噬菌体加入噬菌体整理课件2022-1-26（3 3）细菌）细菌基因重组基因重组的发现的发现n细菌能否通过有性生殖而导致基因重组这一问题细菌能否通过有性生殖而导致基因重组这一问题早在早在20年代便曾有人提出并企图用实验解答。可年代便曾有人提出并企图用实验解答。可是由于方法的局限而得不到应有的结果。是由于方法的局限而得不到应有的结果。n应用细菌的营养缺陷型为材料，在应用细菌的营养缺陷型为材料，在1946-1947年年莱德伯格（

22、）和泰特姆报道了大肠杆菌中的基因莱德伯格（）和泰特姆报道了大肠杆菌中的基因重组。重组。整理课件2022-1-2619461946年，的大肠杆菌年，的大肠杆菌杂交试验杂交试验：n材料：大肠杆菌材料：大肠杆菌(Escherichia coli)K12(Escherichia coli)K12菌株的菌株的两个营养缺陷型品系：两个营养缺陷型品系：菌株菌株A A甲硫氨酸缺陷型甲硫氨酸缺陷型met-met-和生物素缺陷型和生物素缺陷型bio-bio-；菌株菌株B B苏氨酸缺陷型苏氨酸缺陷型thr-thr-和亮氨酸缺陷型和亮氨酸缺陷型leu-leu-。n方法：将方法：将A A、B B两菌株混和，在基本培养基

23、两菌株混和，在基本培养基( (固体固体) )上涂布培养。上涂布培养。n结果：平板上长出原养型菌落结果：平板上长出原养型菌落(+)(+)。整理课件2022-1-26 A品系：品系：met bio leu thr B品系：品系：met bio leu thr A A+B B 基本培基本培 养基养基 met bio leu thr整理课件2022-1-26n使人们更为明确地认识到微生物和高等动植物在使人们更为明确地认识到微生物和高等动植物在遗传规律上的一致性。遗传规律上的一致性。n通过基本相同的方法，以后陆续在霉菌、放线菌通过基本相同的方法，以后陆续在霉菌、放线菌等各种生物中发现基因重组，从此遗传学

24、研究遍等各种生物中发现基因重组，从此遗传学研究遍及任何一种生物。及任何一种生物。n探索基因重组促使在探索基因重组促使在5050年代发现了年代发现了转导转导，遗传学，遗传学研究的手段得以扩充。研究的手段得以扩充。整理课件2022-1-26（4 4）转化因子转化因子的化学本质的鉴定的化学本质的鉴定n19281928年格里菲斯（）在肺炎双球菌中发现转化现年格里菲斯（）在肺炎双球菌中发现转化现象（非致病的象（非致病的R R型肺炎球菌型肺炎球菌可以转变为致病的可以转变为致病的S S型型肺炎球菌肺炎球菌）后，直到）后，直到19441944年转化因子的本质才被年转化因子的本质才被艾弗里艾弗里(O.T.Ave

25、ry)(O.T.Avery)所鉴定。所鉴定。n这是说明遗传的物质基础是这是说明遗传的物质基础是DNADNA的第一个明确的实的第一个明确的实验根据。是验根据。是19531953年年DNADNA分子双螺旋模型的提出和分分子双螺旋模型的提出和分子遗传学发展的前奏。子遗传学发展的前奏。整理课件2022-1-26n加加S菌菌DNAn加加S菌菌DNA及及DNA酶以外酶以外的酶的酶n加加S菌的菌的DNA和和DNA酶酶n加加S菌的菌的RNAn加加S菌的蛋白质菌的蛋白质n加加S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖活活R菌菌长出长出S菌菌只有只有R菌菌1944年、年、和和M。McCarty从热死从热死S型型S. pneumo

26、niae中提纯了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：转化试验：只有只有S型细菌的型细菌的DNA才能将才能将S. pneumoniae的的R型转化为型转化为S型。且型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转型菌株转移给移给R型菌株的，是遗传因子。型菌株的，是遗传因子。整理课件2022-1-26（5 5）噬菌体噬菌体遗传学研究的开展遗传学研究的开展n噬菌体是体制最简单的生物。噬菌体遗传学的研噬菌体是体制最简单的生物。噬菌体遗传学的研究非但把遗传学规律推广到最简单的生物，而且究非但把

27、遗传学规律推广到最简单的生物，而且温和噬菌体及转导作用的发现成为微生物遗传学、温和噬菌体及转导作用的发现成为微生物遗传学、分子遗传学研究的有效手段。分子遗传学研究的有效手段。整理课件2022-1-26n同时期，遗传学的发展同时期，遗传学的发展整理课件2022-1-261.遗传学遗传学初创时期初创时期(1900-1910)n(1). 1900年，三位植物学家：年，三位植物学家：n狄狄弗里斯（弗里斯（De Vris H.）n科伦斯（科伦斯（Correns C.）n冯冯切尔迈克（切尔迈克（VonTschermak E.）n在不同国家用多种植物进行了与孟德尔早期研究相类似在不同国家用多种植物进行了与孟

28、德尔早期研究相类似n的杂交育种试验的杂交育种试验获得与孟德尔相似的解释获得与孟德尔相似的解释 证实孟尔证实孟尔n遗传规律遗传规律确认重大意义。确认重大意义。n1900年孟德尔遗传规律的重新发现年孟德尔遗传规律的重新发现标志着标志着遗传学的遗传学的n建立建立和开始发展和开始发展孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。n1910年起将孟德尔遗传规律年起将孟德尔遗传规律 孟德尔定律。孟德尔定律。整理课件2022-1-26遗传学初创时期遗传学初创时期(1900-1910)n(2). 1901-1903年，狄年，狄弗里斯发表弗里斯发表“突变学说突变学说”，认为，突变是生，认为

29、，突变是生物进化的因素。物进化的因素。n(3). 1903年，年，Sutton和和Boveri分别提出染色体遗传理论，认为：分别提出染色体遗传理论，认为：遗传因子位于细胞核内染色体上遗传因子位于细胞核内染色体上（即萨顿（即萨顿-鲍维里假说）鲍维里假说），从而将，从而将孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来n(4).1906年，贝特森（英国的遗传学家）首创年，贝特森（英国的遗传学家）首创“遗传学遗传学(Genetics)”，并引入了，并引入了F1代代F2代、等位基因、合子等概念代、等位基因、合子等概念n(5). 1909年，约翰生年，约翰生（丹麦的遗传学家）（丹麦的

30、遗传学家）发表发表“纯系学说纯系学说”，并提，并提出出“gene”、 “基因型（基因型（genotype)”、和、和“表现型表现型(phenotype)”等等概念，以代替孟德尔所谓的概念，以代替孟德尔所谓的“遗传因子遗传因子”n(6). 1908年，哈德和温伯格分别推导出群体遗传平衡定律年，哈德和温伯格分别推导出群体遗传平衡定律整理课件2022-1-26遗传学遗传学全面发展时期全面发展时期(1910-1952)n 形成了近代遗传学的主要内容与研究领域形成了近代遗传学的主要内容与研究领域(1). 细胞遗传学细胞遗传学/经典遗传学经典遗传学(1910-1940)1910，摩尔根等：性状连锁遗传规律

31、，摩尔根等：性状连锁遗传规律（对黑腹果蝇的研究）（对黑腹果蝇的研究） 摩尔根等人认识到同一对染色体上的两对等位基因，大都一摩尔根等人认识到同一对染色体上的两对等位基因，大都一起分离，即起分离，即“连锁连锁” ；少数则进行交换每两个相互连锁的基；少数则进行交换每两个相互连锁的基因间都有一定的交换值。根据交换值，摩尔根等人创造了染因间都有一定的交换值。根据交换值，摩尔根等人创造了染色体作图法，并于色体作图法，并于1913年画出了历史上第一个果蝇基因位置年画出了历史上第一个果蝇基因位置图。图。 摩尔根是遗传学史上的巨人，一生共写了摩尔根是遗传学史上的巨人，一生共写了22本书和大约本书和大约370篇文

32、章，是第一个获得诺贝尔奖的遗传学家篇文章，是第一个获得诺贝尔奖的遗传学家整理课件2022-1-26遗传学遗传学全面发展时期全面发展时期(1910-1952)(2). (2). 数量遗传学与群体遗传学基数量遗传学与群体遗传学基础础 (1920-) (1920-)费希尔等：数理统计方法在遗传分析中的费希尔等：数理统计方法在遗传分析中的应用应用n 19181918年，年， 费希尔费希尔发表了重要文献发表了重要文献“根根据孟德尔遗传假设的亲属间相关的研究据孟德尔遗传假设的亲属间相关的研究” ，成功运用多基因假设分析资料，首次将数量成功运用多基因假设分析资料，首次将数量变异划分为各个分量，开创了数量性状

33、遗传变异划分为各个分量，开创了数量性状遗传研究的思想方法。研究的思想方法。n 19251925年，首次提出了方差分析（年，首次提出了方差分析（ANOVAANOVA）方法方法, , 为数量遗传学的发展奠定了基础。为数量遗传学的发展奠定了基础。整理课件2022-1-26遗传学遗传学全面发展时期全面发展时期(1910-1952)(3). 微生物遗传学及生化遗传学微生物遗传学及生化遗传学 (1940-1953)1941，Beadle和和Tatum等等认为：一个基因相当于一个蛋白质，从而提认为：一个基因相当于一个蛋白质，从而提出了出了“一个基因一个酶一个基因一个酶”假说（假说（one- gene -on

34、e -enzyme hypothesis)1944，阿委瑞：肺炎双球菌转化，阿委瑞：肺炎双球菌转化,证明遗传物质是证明遗传物质是DNA而不是蛋白质而不是蛋白质1952，赫尔歇和蔡斯：噬菌体重组，赫尔歇和蔡斯：噬菌体重组，用同位素，用同位素32P和和35S标记实验证明标记实验证明DNA噬菌体的遗传物质也是噬菌体的遗传物质也是DNA而不是蛋白质而不是蛋白质(4). 其它研究方向其它研究方向1927，穆勒，穆勒在果蝇、斯塔德勒在玉米中在果蝇、斯塔德勒在玉米中人工诱人工诱导基因突变，开始人工导基因突变，开始人工诱变的工作，丰富遗传学内容，为育种提供依据诱变的工作，丰富遗传学内容，为育种提供依据1937

35、，布莱克斯里等：植物多倍体诱导，布莱克斯里等：植物多倍体诱导 （用秋水仙素）（用秋水仙素）杂种优势的遗传理论杂种优势的遗传理论整理课件2022-1-263. 3. 分子遗传学的发展分子遗传学的发展n微生物遗传学是在研究对象上区别于经典遗传学的一个分支。微生物遗传学是在研究对象上区别于经典遗传学的一个分支。n分子遗传学是在研究方法上区别于经典遗传学的一个遗传学分子遗传学是在研究方法上区别于经典遗传学的一个遗传学分支分支；（基因）；（基因）n4040年代中遗传学家就意识到基因有两个基本属性：自体催化年代中遗传学家就意识到基因有两个基本属性：自体催化和异体催化。和异体催化。n自体催化是自体催化是DN

36、ADNA和染色体复制问题。和染色体复制问题。19531953年年DNADNA分子结构的现分子结构的现代模型的提出为这方面的研究开辟了广阔的前景。代模型的提出为这方面的研究开辟了广阔的前景。整理课件2022-1-26n异体催化是蛋白质合成问题。通过微生物营养缺异体催化是蛋白质合成问题。通过微生物营养缺陷型的研究提出了一个基因一种酶假设，它首先陷型的研究提出了一个基因一种酶假设，它首先指出了基因在蛋白质合成中所起的作用。分子遗指出了基因在蛋白质合成中所起的作用。分子遗传学的一个中心课题是遗传密码，而遗传密码是传学的一个中心课题是遗传密码，而遗传密码是蛋白质合成问题的关键。蛋白质合成问题的关键。n关

37、于这两个属性的认识也只有当遗传学发展到应关于这两个属性的认识也只有当遗传学发展到应用微生物为研究材料后，才有一定的基础，分子用微生物为研究材料后，才有一定的基础，分子遗传学才能发展起来遗传学才能发展起来。整理课件2022-1-26n微生物遗传学是在经典遗传学基础上发展起来的，微生物遗传学是在经典遗传学基础上发展起来的，又在它的基础上发展成为分子遗传学。又在它的基础上发展成为分子遗传学。整理课件2022-1-26第二节第二节 微生物作为遗传学研究材料微生物作为遗传学研究材料的优越性的优越性n1 1 为什么在基因作用的研究中采用微生物为材料为什么在基因作用的研究中采用微生物为材料n2.2.微生物作

38、为遗传学研究材料的优越性微生物作为遗传学研究材料的优越性n3 3 微生物遗传学方法在高等动植物的遗传和育种微生物遗传学方法在高等动植物的遗传和育种研究中的应用研究中的应用整理课件2022-1-261 1为什么在为什么在基因作用基因作用的研究中采用微的研究中采用微生物为材料生物为材料n从整个遗传学发展史来看，大约从从整个遗传学发展史来看，大约从19001900年到年到19101910年这一段时间中的主要成就便是在微生物以外的年这一段时间中的主要成就便是在微生物以外的各种生物中证实了各种生物中证实了孟德尔规律孟德尔规律的普遍性；的普遍性；n大约从大约从19101910年到年到3030年代中的主要成

39、就是和年代中的主要成就是和细胞细胞学学相结合，阐明遗传物质的传递规律；相结合，阐明遗传物质的传递规律；n从从4040年代起主要是阐明基因突变机制和基因作用年代起主要是阐明基因突变机制和基因作用机制，而在这些研究中微生物方面的研究占有重机制，而在这些研究中微生物方面的研究占有重要的地位。要的地位。整理课件2022-1-26n比德尔等在比德尔等在3030年代中用果蝇为材料研究基因的作年代中用果蝇为材料研究基因的作用机制，逐渐认识到采用微生物为材料可能会收用机制，逐渐认识到采用微生物为材料可能会收到更好的效果。到更好的效果。n研究果蝇中，发现基因突变有影响翅的、触角的、研究果蝇中，发现基因突变有影响

40、翅的、触角的、复眼色素的等，用组织移植法。复眼色素的等，用组织移植法。整理课件2022-1-26n果蝇的复眼色素是十分复杂的物质，能否用更便果蝇的复眼色素是十分复杂的物质，能否用更便于分析的性状进行基因作用的研究？氨基酸、维于分析的性状进行基因作用的研究？氨基酸、维生素结构比较简单，是理想的研究对象，能否用生素结构比较简单，是理想的研究对象，能否用果蝇来研究氨基酸、维生素等的合成中的基因作果蝇来研究氨基酸、维生素等的合成中的基因作用？用？n首先野生型能合成这类物质，才能得到不能合成首先野生型能合成这类物质，才能得到不能合成这类物质的突变型。但动物一般不能合成氨基酸这类物质的突变型。但动物一般不

41、能合成氨基酸和维生素，因而较少可能获得这类突变型。和维生素，因而较少可能获得这类突变型。整理课件2022-1-26n判断突变型，必须给以含有某种氨基酸和不含有判断突变型，必须给以含有某种氨基酸和不含有这种氨基酸的饲料，观察其能否在前一种饲料上这种氨基酸的饲料，观察其能否在前一种饲料上而不能在后一种饲料上生活繁殖。必须有一种全而不能在后一种饲料上生活繁殖。必须有一种全部成分已知的饲料，可对果蝇来说当时还没有这部成分已知的饲料，可对果蝇来说当时还没有这个条件。个条件。n许多微生物能够合成全部氨基酸和维生素，不难许多微生物能够合成全部氨基酸和维生素，不难配制一定的培养基来培养他们，并在这些微生物配制

42、一定的培养基来培养他们，并在这些微生物中获得营养缺陷型，找出各个营养缺陷型所需要中获得营养缺陷型，找出各个营养缺陷型所需要的物质。的物质。整理课件2022-1-26n脉孢菌的营养需要已知（它需要的唯一的生长因脉孢菌的营养需要已知（它需要的唯一的生长因子是子是生物素生物素），选择脉孢菌作为研究对象。），选择脉孢菌作为研究对象。n用用X X射线和紫外线照射脉孢菌的分生孢子，把照射射线和紫外线照射脉孢菌的分生孢子，把照射过的分生孢子放到未经照射的原子囊果上受精。过的分生孢子放到未经照射的原子囊果上受精。把成熟的子囊孢子接种到补充有全部氨基酸和维把成熟的子囊孢子接种到补充有全部氨基酸和维生素的培养基上，然后再个别地接种到不含有任生素的培养基上，然后再个别地接种到不含有任何氨基酸和维生素的培养基上观察是否生长。不何氨基酸和维生素的