第三节基因重组和杂交育种课件.ppt
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1、第三节基因重组和杂交育种第1页,此课件共35页哦 杂交:杂交:两个性状不同的菌株之间进行细胞结合,两个性状不同的菌株之间进行细胞结合,遗传物质交换,重新组合成新的遗传型个体的方式。遗传物质交换,重新组合成新的遗传型个体的方式。基因重组:基因重组:两个独立基因内的遗传基因,通过一定的两个独立基因内的遗传基因,通过一定的途径转移到一起,形成新的稳定基因组的过程称为基因重组或遗途径转移到一起,形成新的稳定基因组的过程称为基因重组或遗传重组,简称重组。传重组,简称重组。第2页,此课件共35页哦重组和杂交的关系重组和杂交的关系(1)基因重组是在核酸分子水平上的一个概念,是遗传物质在分子水平上的杂交。而杂
2、交是在细胞水平上进行的,但其中包含了核酸分子水平上的重组。(2)基因重组是杂交育种的理论基础。(3)真核生物中的有性杂交、准性杂交、原生质体融合以及原核生物中的转化、转导、接合和原生质体融合等。第3页,此课件共35页哦微生物中各种基因重组形式的比较微生物中各种基因重组形式的比较整体染色体整体染色体局部杂交局部杂交高频率低频率部分染色体个别或少数基因细胞融合或联结性细胞真菌的游行生殖体细胞真菌的准性生殖细胞间暂时沟通细菌的接合性导细胞间不接触吸收游离DNA片段转化噬菌体携带DNA转导由噬菌体提供遗传物质完整噬菌体溶源转变噬菌体DNA转染重组范围重组范围供体和受供体供体和受供体间的关系间的关系第4
3、页,此课件共35页哦一二四三转化转导接合原生质体融合形式一、原核生物的基因重组一、原核生物的基因重组第5页,此课件共35页哦(一)(一)转化(转化(transformationtransformation)定义:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段并把它整合到自己的基因组中,而获得供体菌部分遗传性状的现象,称为转化(或者转化作用)。1 1、概述、概述:转化的特点:转化的特点:不需两个细胞直接接触,供体不需两个细胞直接接触,供体DNA提提取出来,注入受体即可。取出来,注入受体即可。转化子转化子通过转化方式而形成的杂种后代通过转化方式而形成的杂种后代第6页,此课件共35页哦2 2、感受态、感受态定义:
4、指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。研究发现,凡能发生转化,其受体细胞必须处于感受态研究发现,凡能发生转化,其受体细胞必须处于感受态 从时间上来看,有的出现在生长的指数期后期 在具有感受态的微生物中,感受态细胞所占比例和维持时间也不同 外界环境因子也有重要影响(一)(一)转化(转化(transformationtransformation)第7页,此课件共35页哦(一)(一)转化(转化(transformationtransformation)转化因子的本质是离体的转化因子的本质是离体的DNA片段。片段。一般原核生物的核基因组是一条环状DNA长链,不管在自然条件或认为条
5、件下都极易断裂成碎片,故转化因子通常都只是15kb作用的片段。转化的频率通常为0.1%1.0%,最高为20%。3 3、转化因子、转化因子4 4、转化过程、转化过程转化过程被研究得较深入的是G+S.pneumoniae 第8页,此课件共35页哦G+细菌的转化过程及其机制示意图细菌的转化过程及其机制示意图第9页,此课件共35页哦(一)(一)转化(转化(transformationtransformation)5 5、转染、转染 指用提纯的病毒核酸去感染其宿主细胞或其原生质体,可增至出一群正常病毒后代的现象。从表面上看,转染与转化相似,但实质上两者的区别十分明显。因为作为转染的病毒核酸,绝不是作为供
6、体基因的功能,被感染的宿主也绝不是能形成转化子的受菌体。第10页,此课件共35页哦转导的种类转导的种类 通过缺陷噬菌体为媒介,把供体细胞的小片段通过缺陷噬菌体为媒介,把供体细胞的小片段DNADNA携带携带到受体细胞中,通过交换与整合,使后者获得前者部分遗传性到受体细胞中,通过交换与整合,使后者获得前者部分遗传性状的现象,称为转导。状的现象,称为转导。(二二)转导(转导(transductiontransduction)普遍转导普遍转导局限转导局限转导由转导作用而获得部分新性状的重组细胞,称为转导子由转导作用而获得部分新性状的重组细胞,称为转导子完全普遍转导流产普遍转导低频转导高频转导第11页,
7、此课件共35页哦 (二二)转导(转导(transductiontransduction)1 1、普遍转导、普遍转导 通过极少数完全缺陷噬菌体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,称为普遍转导普遍转导。(1)完全普遍转导(普遍转导)完全普遍转导(普遍转导or完全转导)完全转导)以S.typhimurium为例v 用野生型菌株作供体菌v 营养缺乏型突变株作受体菌v P22噬菌体作转导介质第12页,此课件共35页哦由由P22P22噬菌体引起的完全普遍转导过程示意噬菌体引起的完全普遍转导过程示意 (1)当P22在供体菌内增值时,宿主的核染色体组发
8、生断裂,待噬菌体成熟与进行包装之际,有10-6 10-8个噬菌体的衣壳与噬菌体头部DNA核心大小相仿的一小段供体菌DNA(P22约可包装核染色体组的1%)误包,形成了一个完全不含P22自身DNA 的完全缺陷噬菌体,此即转导颗粒转导颗粒。(2)当供体菌裂解时,若把少量裂解物与大量的受体菌接触,务必使其感染复数小于1,这一完全缺陷噬菌体就可把外源DNA片段导入受体细胞内。第13页,此课件共35页哦由由p22噬菌体引起的完全普遍转导噬菌体引起的完全普遍转导第14页,此课件共35页哦(3)导入的外源DNA片段可与受体细胞核染色体组上的同源区段配对,再通过双交换而整合到染色体组上,从而使后者成为一个遗传
9、性状稳定的重组体,称做普遍转导子普遍转导子。外源dsDNA片段经双交换形成一稳定转导子示意图第15页,此课件共35页哦(2)流产普遍性转导()流产普遍性转导(abortive transduction)能在选择性培养基能在选择性培养基平板上形成微小菌平板上形成微小菌落就是流产转导的落就是流产转导的特点。特点。概念概念:受体菌经转导获得的供体DNA片段在受体菌中不发生配对、交换和整合,也不迅速消失,而只是进行转录和转译(性状表达),这种现象就称为流产转导。现象现象:发生流产转导的细胞在其进行细胞分裂后,只能将这段外源DNA分配给一个子细胞,而另一子细胞仅获得供体基因的产物酶,在表型上表现出轻微的
10、供体菌特征,每经过一次分裂,就受到一次稀释。第16页,此课件共35页哦定义定义:通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因组整合、重组,形成转导子的现象。特点特点:只能转导供体菌的个别特定基因(一般为噬菌体整合位点两侧的基因)v该特定基因由部分缺陷的噬菌体携带v缺陷噬菌体是由于其在形成过程中所发生的低频率(约10 5)“误切”,或由于双重溶源菌的裂解而形成(约形成50%缺陷噬菌体)v局限转导噬菌体的产生要通过UV等因素对溶原菌的诱导并引起裂解后才产生。分类分类:低频转导与高频转导:低频转导与高频转导2.局限转导局限转导(specialized transduc
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- 三节 基因 重组 杂交育种 课件
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