微生物遗传育种和菌种保藏

微生物遗传育种和菌种保藏第一页，共四十页，2022年，8月28日第一节微生物的遗传育种内容提要：遗传的物质基础微生物的基因组结构基因突变和诱变育种细菌的基因重组第二页，共四十页，2022年，8月28日一遗传变异的物质基础三个经典实验：转化实验噬菌体的感染实验植物病毒的重建实验第三页，共四十页，2022年，8月28日（一）转化实验1944年实验材料：肺炎双球菌实验方法：

动物实验细菌培养实验S型菌无细胞抽提液试验第四页，共四十页，2022年，8月28日实验材料：肺炎双球菌光滑型（S）粗糙型（R）有荚膜菌落光滑分泌毒素致病无荚膜菌落粗糙无毒不致病SⅠSⅡSⅢ三个血清型RⅠRⅡRⅢ三个血清型实验材料第五页，共四十页，2022年，8月28日转化实验（1）动物实验活死死加活R菌或死S菌加活S菌加活R菌和热死S菌抽血分离活的S菌第六页，共四十页，2022年，8月28日转化实验（2）细菌培养实验ＳⅢ〖热死〗

无菌落生长

体外培养

ＲⅡ〖活菌〗

体外培养

ＲⅡ菌落

ＲⅡ菌落多ＳⅢ菌落少

体外混合培养ＳⅢ〖热死〗

ＲⅡ〖活菌〗

说明：加热杀死的S型细菌中可能存在某种物质，能通过某种方式进入R型细菌。第七页，共四十页，2022年，8月28日转化实验（3）S型菌无细胞抽提液试验大量R菌落活R菌S菌无细胞抽提液+活R菌+S菌DNAS菌落S菌PrS菌多糖R菌落活R菌+说明：遗传因子是以DNA为物质基础。第八页，共四十页，2022年，8月28日（二）噬菌体的感染实验1952年Pr只含S不含PDNA只含P不含S原理步骤1：用含同位素Ｓ35,

P32的放射性物质标记噬菌体吸附10分钟后搅动离心上清液沉淀2：让噬菌体

感染大肠杆菌3：沉淀细胞进一步培养，可产生大量的子代噬菌体。证明：在其DNA中，含有包括Pro外壳在内的整套遗传物质。含15%放射性含85%放射性第九页，共四十页，2022年，8月28日（三）植物病毒的重建实验1956年

植物病毒的蛋白质和RNA可以人为地分开,同时又可把它们重新组合成具感染性的病毒.甲ＲＮＡ＋乙Ｐr→感染症状同甲病毒；分离得到甲病毒

乙ＲＮＡ＋甲Ｐr→感染症状同乙病毒；分离得到乙病毒

第十页，共四十页，2022年，8月28日TMVHRVHRVTMV原始株拆开重建感染分离纯化TMV:烟草花叶病毒HRV:霍氏车前花叶病毒（RNA)证明遗传物质是RNA第十一页，共四十页，2022年，8月28日二微生物的基因组结构遗传物质类型核染色体核外染色体真核生物细胞器原核真核生物质粒第十二页，共四十页，2022年，8月28日基因是一段DNA染色体基因Ⅱ基因ⅠDNA第十三页，共四十页，2022年，8月28日DNA就是脱氧核糖核酸（长链）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）ATCGAAATTTTTTAAAGGGGGCCCCCGC基因测序就是读出A-C-G-T-G-G-A-C-G…...第十四页，共四十页，2022年，8月28日基因控制Pr因而控制性状GATCTAGAUDNAmRNA天冬氨酸

第十五页，共四十页，2022年，8月28日质粒：核外环状小型双链DNA独立复制稳定遗传F因子与有性接合有关种类

R因子与抗药性有关COL编码免疫蛋白Ti质粒诱癌质粒降解散性质粒：编码降解有害物的酶用途基因工程中作为目的基因载体质粒原核生物遗传物质存在的另一种方式第十六页，共四十页，2022年，8月28日三基因突变和诱变育种1微生物突变体的主要类型按突变实质分形态突变型

生化突变型菌落形态突变型菌体形态突变型营养突变体(营养缺陷型)发酵突变体抗性突变体条件致死突变体抗原突变型产量突变型第十七页，共四十页，2022年，8月28日2突变的特点（经实验证明）

不对应性

自发性

稀有性

独立性

诱变性

稳定性

可逆性

第十八页，共四十页，2022年，8月28日3突变与育种自发突变与育种从生产中选育定向培育优良品种诱变育种诱变育种的基本环节诱变育种的原则第十九页，共四十页，2022年，8月28日诱变育种的基本环节大多死亡少数存活存活率多数未变少数突变突变率多数负变少数正变正变率多数幅度小少数幅度大高产率投产率多数不宜投产少数适宜投产出发菌株计算出诱变第二十页，共四十页，2022年，8月28日诱变育种工作中应考虑的几个原则选优良的出发菌株选择简便有效的诱变剂处理单孢子（或单细胞）悬液选用最适剂量设计或采用高效筛选方案或方法Cncnc-micro利用复合处理的协同效应利用和创造形态，生理与产量间的相关指标第二十一页，共四十页，2022年，8月28日四细菌的基因重组真核微生物基因重组在有性繁殖过程中发生，当合子减数分裂时，两染色体发生交换。原核微生物通过转化、接合、转导等形式进行一部分物质转移和基因重组。第二十二页，共四十页，2022年，8月28日（一）转化1几个概念：转化：受体细胞直接吸收了来自供体细胞的

DNA片断，并把它整合到自己的基因组中，细胞部分遗传性状发生变化的现象叫转化。第二十三页，共四十页，2022年，8月28日转化因子转化是游离的ＤＮＡ片断的转移和重组游离的ＤＡＮ片断叫转化因子转化因子由供体提供自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生实验室里通过提取获得双链ＤＮＡ有转化能力，单链没有

第二十四页，共四十页，2022年，8月28日受体细胞能接受转化的生理状态称为感受态，只有处于感受态的细菌才能接受转化因子，感受态第二十五页，共四十页，2022年，8月28日每个受体细胞表面约有30-80个转化因子结合点，当转化因子结合到受体表面结合点上时，DNA一条链被受体细胞膜上的核酸酶分解，另一条链进入受体细胞，通过整合与受体细胞进行基因重组，有人发现DNA也可通过双链形式进入受体细胞形成双倍体的转化子。转化过程第二十六页，共四十页，2022年，8月28日

转化过程第二十七页，共四十页，2022年，8月28日转化的特点

不需两个细胞直接接触，供体DNA提取出来，注入受体即可。第二十八页，共四十页，2022年，8月28日（二）转导以温和噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA片断转移到受体细胞中，从而使后者获得前者的部分遗传性状

普遍转导局限转导第二十九页，共四十页，2022年，8月28日供体A-B+完全普遍性转导(鼠伤寒沙门氏菌)A+B-多数受体形成溶源菌A-B+A+B-少数受体A+B+经重组形成转导子A:组氨酸B:色氨酸第三十页，共四十页，2022年，8月28日转导的特点

需要噬菌体做媒介，不需要细胞间直接接触

噬菌体蛋白质包裹寄主任何一部分DNA片段普遍性转导

局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体，故称为局限性转导第三十一页，共四十页，2022年，8月28日（三）接合供体菌和受体菌的完整细胞经直接对接而传递大段DNA的过程。第三十二页，共四十页，2022年，8月28日+A+B+C-D-A-B-C+D+接合及其发现A+B+C+D+A:生物素B:甲硫氨酸C:苏氨酸D:赖氨酸第三十三页，共四十页，2022年，8月28日三者根本区别在于DNA转移的方式不同转化：供体DNA片断→注入受体细胞，通过细胞膜接合：供体进入受体通过性纤毛转导：供体DNA片断通过媒介－噬菌体携带进入受体第三十四页，共四十页，2022年，8月28日第二节菌种的退化、复壮和保藏一菌种的退化、防止及复壮（一）退化概念：变异导致某一或某些遗传性状的减退消失，或杂菌污染造成菌落的细胞形态不纯。原因：基因突变质粒消失变异菌株性状分离环境条件变化（恢复正常条件，变异现象消失）第三十五页，共四十页，2022年，8月28日（二）菌种退化的防止1少传代2创造良好的环境条件3利用不同类型的细胞进行接种传代放线菌、霉菌用孢子、不用菌丝。4采用良好的保藏方法第三十六页，共四十页，2022年，8月28日（三）菌种的复壮1纯种的分离稀释平板法、单孢子或单细胞分离。2改变营养条件不良环境条件常能引起菌种退化。3通过感染寄主复壮4淘汰已退化个体如淘汰“5406”放线菌可用－10℃～－30℃低温处理5～7天，死亡率达80％，有健壮个体存在。第三十七页，共四十页，2022年，8月28日二菌种保藏◆

菌种或培养物保藏是一项最重要的微生物学基础工作，微生物菌种是珍贵的自然资源，具有重要意义。◆中国微生物菌种保藏委员会(CCCCM)◆

中国典型培养物保藏中心(CCTCC)◆

美国典型菌种保藏中心(ATCC)◆

美国的北部地区研究实验室(NRRL)◆

荷兰的霉菌中心保藏所(CBS)◆

英国的国家典型菌种保藏中心(NCTC)

◆日本的大阪发酵研究所(IFO)

◆国际微生物学联合会(IAMS)还专门设立了世界菌种保藏联合会(WFGC)，用计算机储存世界上各保藏机构提供的菌种数据资料，可以通过国际互联网查询和索取，进行微生物菌种的交流、研究和使用。第三十八页，共四十页，2022年，8月28日原则：创造条件使其代谢活力减弱，