微生物的遗传变异与育种(1).ppt

微生物的遗传变异与育种 第七章第二节 基因突变与诱变育种一、基因突变：一、基因突变：（一）突变类型：（一）突变类型：细胞形态细胞形态形态突变型形态突变型 菌落形态菌落形态 营养缺陷型营养缺陷型生化突变型生化突变型 抗性突变抗性突变 抗原性突变抗原性突变（包括细胞内部、表面成分的（包括细胞内部、表面成分的 改变）改变）致死性突变型致死性突变型（合成关键性酶的基因发生了突变，则表现（合成关键性酶的基因发生了突变，则表现 出致死突变）出致死突变）条件致死突变型：条件致死突变型：如突变为温度敏感型（如突变为温度敏感型（37死，死，25 活）活）其它突变型：毒力突变、糖发酵突变、产量、产品突变等其它突变型：毒力突变、糖发酵突变、产量、产品突变等 按表型分温度敏感型突变温度敏感型突变（二）突变的特点：（二）突变的特点：1）不对应性：）不对应性：环境与变异无对应性环境与变异无对应性 2）自发性自发性：非人为的诱变因素下发生非人为的诱变因素下发生 3）稀有性：）稀有性：生物体的自发突变率为生物体的自发突变率为10-1010-12 4）独独立立性性：一一个个基基因因的的突突变变对对其其它它基基因因突突变变无无 影响影响 5）诱变性：）诱变性：诱变剂可提高突变率诱变剂可提高突变率10105倍倍 6）稳定性：）稳定性：突变性状稳定、可遗传突变性状稳定、可遗传 7）可逆性：）可逆性：有回复突变有回复突变二、突变与育种二、突变与育种（一）自发突变与生产育种（一）自发突变与生产育种1.生产选育：生产选育：群体培养中个别的变异个体表现出群体培养中个别的变异个体表现出 生长优势，发现突变种后，随时分离、纯化。生长优势，发现突变种后，随时分离、纯化。2.定向培育：定向培育：用特定的环境长期处理某一微生物用特定的环境长期处理某一微生物 群体群体,同时不断对其移种、传代，以达到积同时不断对其移种、传代，以达到积累累 和选择合适的自发突变和选择合适的自发突变 体的一种育种方法体的一种育种方法.（二）诱变育种（二）诱变育种1.概念：概念：诱变育种诱变育种是用物理或化学的诱变剂使诱是用物理或化学的诱变剂使诱变对象内的遗传物质（变对象内的遗传物质（DNA）的分的分子结构发生改变，引起性状变异并子结构发生改变，引起性状变异并通过筛选获得符合要求的变异菌株通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。的一种育种方法。2.诱变剂：诱变剂：2）种类：）种类：物理因子（物理因子（phisical agents)化学因子化学因子(chemical agents)转座子转座子(transposable elements)物理诱变剂：物理诱变剂：U.V、快中子、超声波等。快中子、超声波等。1）概念：概念：凡能提高基因突变频率的理化因素凡能提高基因突变频率的理化因素。化学诱变剂：化学诱变剂：氮芥、硫酸二乙酯、亚硝基胍、氮芥、硫酸二乙酯、亚硝基胍、NTG、叠氮胸腺嘧啶（叠氮胸腺嘧啶（AIT）、吖啶类染料等；）、吖啶类染料等；Ames testAmes test：对化学诱变剂做检测对化学诱变剂做检测菌种菌种：鼠伤寒沙门氏：鼠伤寒沙门氏菌菌his-；组氨酸营养缺；组氨酸营养缺陷型，对诱变剂敏感。陷型，对诱变剂敏感。原理原理：利用组氨酸营：利用组氨酸营养缺陷型鼠伤寒沙门养缺陷型鼠伤寒沙门氏菌氏菌his-易回复突变的易回复突变的性能；性能；突变菌株突变菌株（his-）在基本培养基）在基本培养基上不长；而发生回复上不长；而发生回复突变则能够生长。突变则能够生长。Ames test Ames test 方法示意图方法示意图用途用途：用于检测食品、饮料、药物和饮水等样品的中致癌物：用于检测食品、饮料、药物和饮水等样品的中致癌物方法方法：纸片点试法：纸片点试法在不含组氨酸的培养基上涂布组氨酸在不含组氨酸的培养基上涂布组氨酸营养缺陷菌株（营养缺陷菌株（His-）的菌液，将浸有待测物的纸片贴在其）的菌液，将浸有待测物的纸片贴在其上，观察纸片周围是否有菌生长。上，观察纸片周围是否有菌生长。优点优点：简便、快速、灵敏、准确：简便、快速、灵敏、准确 第三节 基因重组 原核生物的基因重组原核生物的基因重组 真核生物的基因重组真核生物的基因重组基因重组：把两个不同性状个体内的遗传基因把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，经遗传物质重新组合后，转移到一起，经遗传物质重新组合后，形成新遗传型个体的方式。形成新遗传型个体的方式。基因重组基因重组分子水平的杂交分子水平的杂交一般杂交一般杂交细胞水平细胞水平一、原核生物的基因重组一、原核生物的基因重组（一）转化（一）转化（transformation)受体菌受体菌(receptor)直接吸收来自供体直接吸收来自供体菌菌(donor)的的DNA片段，通过交换，将其整片段，通过交换，将其整合到自己的基因组中，再经复制就使自己变合到自己的基因组中，再经复制就使自己变成一个成一个转化子转化子(transformation)。这种受体菌接受供体菌的这种受体菌接受供体菌的DNA片段而片段而获得部分新的遗传性状的现象，获得部分新的遗传性状的现象，称称转化或转转化或转化作用。化作用。概念：概念：转化的全过程（以噬菌体为例）（二）转导（二）转导(transduction)以噬菌体为媒介，把供体细胞的以噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，通过交换与整合，片段携带到受体细胞中，通过交换与整合，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为称为转导。转导。获得新遗传性状的受体细胞，获得新遗传性状的受体细胞，称称转导子转导子。概念：概念：（三）接合（三）接合(conjugation)供体与受体细胞直接接触，供体与受体细胞直接接触，借性菌毛借性菌毛传传递大段递大段DNA的过程。在受体细胞中发生交换、的过程。在受体细胞中发生交换、整合，使之获得供体菌的遗传性状的现象，称整合，使之获得供体菌的遗传性状的现象，称为为接合接合。通过接合而获得新性状的受体细胞就。通过接合而获得新性状的受体细胞就称称接合子接合子。概念：概念：（四）原生质体融合（四）原生质体融合（protoplast fusion）使遗传性状不同的两细胞的原生质使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并发生遗传重组以产生融合子体发生融合，并发生遗传重组以产生融合子（fusant）的过程。的过程。过程：二、真核微生物的基因重组二、真核微生物的基因重组（一）有性杂交（一）有性杂交 一般指性细胞间的接合和随之发生的一般指性细胞间的接合和随之发生的染色体重组，并产生新遗传型后代的一种育染色体重组，并产生新遗传型后代的一种育种技术。种技术。凡是凡是能产生有性孢子的酵母菌或霉菌能产生有性孢子的酵母菌或霉菌，原则上都能采用与高等动、植物杂交育种相原则上都能采用与高等动、植物杂交育种相似的有性杂交方法进行育种。似的有性杂交方法进行育种。（二）准性杂交（二）准性杂交（parasexual hybridization）同种异株的两个体细胞融合，不经同种异株的两个体细胞融合，不经减数分裂而导致低频基因重组发生的一减数分裂而导致低频基因重组发生的一种繁殖方式。（种繁殖方式。（单倍体体细胞重组单倍体体细胞重组）1.准性生殖准性生殖2.准性生殖的意义：准性生殖的意义：对一些没有有性过程但有重要生产价对一些没有有性过程但有重要生产价值的半知菌来说，值的半知菌来说，准性生殖提供了一个重准性生殖提供了一个重要的手段要的手段。如构巢曲霉。如构巢曲霉。3.过程1）菌丝联结（）菌丝联结（anastomosis）;2）形成异核体（形成异核体（heterocaryon）;细胞质、核交流形成异核菌丝体。细胞质、核交流形成异核菌丝体。3）核配（）核配（caryogamy)形成杂合二倍体形成杂合二倍体;特点：频率低，特点：频率低，10-510-7促成：樟脑熏蒸、紫外、高温促成：樟脑熏蒸、紫外、高温4）体细胞交换和单倍体化）体细胞交换和单倍体化微生物菌种保藏的原理是在低温、干燥、隔绝空气和断绝营养等环境条件下，是菌体处于代谢不活跃状态。