第八章微生物遗传课件

第八章微生物遗传第八章微生物遗传 遗传（遗传（heredity）:上一代生物将自身的一整套遗传基因稳定地上一代生物将自身的一整套遗传基因稳定地传递给下一代的特性传递给下一代的特性。变异（变异（variation）：生物体在某种外因或内因的作用下，发生遗生物体在某种外因或内因的作用下，发生遗传物质结构或数量的改变，而且这种改变稳传物质结构或数量的改变，而且这种改变稳定，具有可遗传性定，具有可遗传性。引言引言1.遗传与变异遗传与变异遗传保证了微生物种的相对稳定性、种的存在和延续，遗传保证了微生物种的相对稳定性、种的存在和延续，而变异则推动了种的进化和发展。而变异则推动了种的进化和发展。2.遗传型和表型遗传型和表型遗传型（遗传型（genotype）表型表型(phenotype)某一生物体个体所含有的全部遗传因子，某一生物体个体所含有的全部遗传因子，即基因的总和即基因的总和，又称为基因型。又称为基因型。某一生物体所具有的一切外表特征及内在某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和特性的总和。表型的实现是由生物体的表型的实现是由生物体的遗传型遗传型和和环境条件环境条件共同作用的结果。共同作用的结果。饰变饰变（modification）表型的差异只与环境有关。不涉及遗传物质结构改变而只发生表型的差异只与环境有关。不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型改变。在转录、转译水平上的表型改变。谷氨酸发酵的温度敏感菌株在30时菌体生长而不产生氨基酸，但是当温度提高到37时，菌体大量合成谷氨酸。变异变异 遗传物质改变，导致表型改变遗传物质改变，导致表型改变 3.饰变与变异饰变与变异（遗传型变异（遗传型变异,基因突变）基因突变）特点：特点：遗传性、群体中极少数个体的行为遗传性、群体中极少数个体的行为 （自发突变频率通常为（自发突变频率通常为1010-6-6-10-10-9-9）特点：特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为。暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为。微生物是遗传学研究中的明星微生物是遗传学研究中的明星:微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验二、遗传物质在细胞内存在部位和方式二、遗传物质在细胞内存在部位和方式1.经典转化实验经典转化实验:证明证明DNA是遗传变异的物质基础。是遗传变异的物质基础。AveryAvery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验分别用分别用S S型菌中提取的型菌中提取的DNADNA、RNARNA和和蛋白质转化蛋白质转化R R型菌型菌且且DNADNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性被酶降解破坏的抽提物无转化活性DNADNA是转化所必需的转化因子是转化所必需的转化因子一、三个经典实验一、三个经典实验T2噬噬菌菌体体感感染染实实验验2.噬菌体感染实验（噬菌体感染实验（1952年，A.D.Hershey 和 M.Chase）3.植物病毒的重建实验植物病毒的重建实验证明杂种病毒的蛋白质证明杂种病毒的蛋白质外壳来自外壳来自TMV还是还是HRV,可用可用血清学反应鉴定血清学反应鉴定证明核酸（证明核酸（RNA）是遗传的物质基础是遗传的物质基础血清学反应说明病毒蛋血清学反应说明病毒蛋白质的特性由核酸而定白质的特性由核酸而定H.Fraenkel-Conrat(1956年)病斑的特性和病斑的特性和病毒核酸一致病毒核酸一致二、遗传物质在细胞内存在的部位和方式二、遗传物质在细胞内存在的部位和方式七个水平七个水平细胞水平细胞水平（单核，多核）（单核，多核）细胞核水平细胞核水平（真核，拟核）（真核，拟核）染色体水平染色体水平核酸水平核酸水平（DNA，部分病毒为部分病毒为RNA；双链，少数病毒为单链）双链，少数病毒为单链）基因水平基因水平（遗传功能单位）（遗传功能单位）密码子水平密码子水平（遗传信息单位）（遗传信息单位）核苷酸水平核苷酸水平（最低突变单位和交换单位）（最低突变单位和交换单位）（一套，两套（一套，两套,核外染色体）核外染色体）第二节第二节 质粒质粒质粒（质粒（plasmid）一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。主要存在于各种微生物细胞中。附加体附加体(episome)指哪些既可以指哪些既可以整合到核染色体上，作为染色体的一部分而整合到核染色体上，作为染色体的一部分而进行复制，又可以再游离出来或携带一些寄主的染色体基因游进行复制，又可以再游离出来或携带一些寄主的染色体基因游离出来，这类质粒被称为附加体。离出来，这类质粒被称为附加体。1、质粒的分子结构、质粒的分子结构(1)结构结构通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒；质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb；（细菌质粒多在10kb以内）（参见（参见 P197）3.质粒的检测质粒的检测t 提取所有胞内提取所有胞内DNA后电镜观察；后电镜观察；t 氯化铯-溴化乙啶密度梯度超速离心；超速离心；t 对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点，对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点，如抗药性初步判断。如抗药性初步判断。对于由于三种构型同时存在时造成的多带现象（提取质粒时造成对于由于三种构型同时存在时造成的多带现象（提取质粒时造成或自然存在），可以进行特异性单酶切，使其成为一条带。或自然存在），可以进行特异性单酶切，使其成为一条带。t 琼脂糖凝胶电泳后观察；琼脂糖凝胶电泳后观察；2、质粒的主要类型、质粒的主要类型根据质粒所根据质粒所编码的功能编码的功能和赋予宿主和赋予宿主的表型效应的表型效应分类分类:致育因子致育因子（Fertility factor，F因子）因子）抗性质粒抗性质粒（Resistance factor，R因子）因子）产细菌素的质粒产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）毒性质粒毒性质粒（virulence plasmid）代谢质粒代谢质粒（Metabolic plasmid）隐秘质粒隐秘质粒（cryptic plasmid）2m质粒质粒(1)致育因子致育因子(Fertility factor，F因子因子)又称F质粒，其大小约100kb，这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。携带F质粒的菌株称为F+菌株（相当于雄性），无F质粒的菌株称为F-菌株（相当于雌性）。F因子能以游离状态因子能以游离状态(F+)和和以与染色体相结合的状态以与染色体相结合的状态(Hfr)存在于细胞中，所以存在于细胞中，所以又称之为又称之为附加体附加体(episome)。在志贺氏菌属（在志贺氏菌属（Shigella）、沙门氏菌属（）、沙门氏菌属（Salmonella）和链）和链球菌属（球菌属（Streptococcus）等其他细菌中也发现了与大肠杆菌）等其他细菌中也发现了与大肠杆菌类似的致育因子。类似的致育因子。在放线菌中，天蓝色链霉菌含有在放线菌中，天蓝色链霉菌含有SCP1和和SCP2两种致育质粒，两种致育质粒，这两种质粒在天蓝色链霉菌的接合过程中起重要作用，带动这两种质粒在天蓝色链霉菌的接合过程中起重要作用，带动染色体从供体细胞向受体细胞转移。染色体从供体细胞向受体细胞转移。(2)抗性因子（抗性因子（Resistance factor，R因子）因子）包括抗药性和抗重金属二大类，简称包括抗药性和抗重金属二大类，简称R质粒。质粒。R100质粒质粒(89kb)可使宿主对可使宿主对下列药物及重金属具有抗性：下列药物及重金属具有抗性：汞（汞（mercuric ion，mer）四环素（四环素（tetracycline，tet）链霉素链霉素(Streptomycin,str)、磺胺磺胺(Sulfonamide,sul)、氯霉素氯霉素(Chlorampenicol,cml)夫西地酸（夫西地酸（fusidic acid，fus）负责这些抗性的基因是成簇地负责这些抗性的基因是成簇地存在于抗性质粒上存在于抗性质粒上。抗性质粒在细菌间的传递是细菌抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。产生抗药性的重要原因之一。第三节第三节 基因突变的规律及类型基因突变的规律及类型野生型野生型:-从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株（wild type strain），简称野生型。），简称野生型。突变株突变株:-野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称为突变株（称为突变株（mutant）。）。一、突变（一、突变（mutation）突变指细胞内遗传物质的分子结构或数量发生变化的现象。包突变指细胞内遗传物质的分子结构或数量发生变化的现象。包括基因突变（又称点突变）和染色体畸变。括基因突变（又称点突变）和染色体畸变。基因突变基因突变（gene mutation）:是指一个基因内部遗传结构或是指一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，涉及一对或少数几对碱基的置换、缺失或插入，序列的任何改变，涉及一对或少数几对碱基的置换、缺失或插入，因其发生的范围很小，所以又称点突变（因其发生的范围很小，所以又称点突变（point mutation）。）。染色体畸变染色体畸变（chromosomal aberration）:是指染色体较大范围内是指染色体较大范围内结构的变化，如缺失、重复、倒位、易位等以及染色体数目的变结构的变化，如缺失、重复、倒位、易位等以及染色体数目的变化。化。同种碱基的置换同种碱基的置换不同种碱基的置换不同种碱基的置换只涉及只涉及1对碱基对碱基被另被另1对对碱基所碱基所置换置换1个或少数几个碱基对的插个或少数几个碱基对的插入或缺失，使该部位后面遗入或缺失，使该部位后面遗传密码的阅读框架发生改变，传密码的阅读框架发生改变，并进一步引起转录和转译错并进一步引起转录和转译错误的突变。误的突变。遗传物质在染色体水遗传物质在染色体水平发生较大范围的变平发生较大范围的变化化DNA分分子中子中1对或少对或少数几对数几对碱基的碱基的突变突变二、基因突变的特点（规律）二、基因突变的特点（规律）自发性自发性菌种衰退的根本原因菌种衰退的根本原因不对应性不对应性突变的性状与突变的原因无关系突变的性状与突变的原因无关系稀有性稀有性自发突变几率低（自发突变几率低（10-610-10）突变率：突变率：每一个细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。每一个细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。（某一单位群体在每一世代中产生突变株的数目）（某一单位群体在每一世代中产生突变株的数目）独立性独立性某基因的突变率不受它种基因突变率的影响某基因的突变率不受它种基因突变率的影响可诱变性可诱变性自发突变的频率可因诱变剂的影响而提高（自发突变的频率可因诱变剂的影响而提高（10-310-6）稳定性稳定性基因突变后的新性状是稳定的基因突变后的新性状是稳定的可逆性可逆性野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生反野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生反向的回复突变。向的回复突变。证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！如何证明基因突变的非对应性？如何证明基因突变的非对应性？三个经典实验三个经典实验:1.1.变量实验、变量实验、2.2.涂布实验、涂布实验、3.3.影印实验影印实验三、基因突变自发性和不对应性的实验证明三、基因突变自发性和不对应性的实验证明1）变量实验（）变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria&Max Delbruck(1943)对噬菌体对噬菌体T1敏感的敏感的E.coli 对数期培养物，对数期培养物，稀释至稀释至103/mL,分装两试管，各分装两试管，各10 mL 与甲管分装的各小管与甲管分装的各小管同时保温同时保温2436h甲管 乙管 2）Newcombe的涂布实验（的涂布实验（1949）在涂布过的一组中，在涂布过的一组中，共长出抗性菌落共长出抗性菌落353个，比未经涂布过的个，比未经涂布过的（28个菌落）高得多个菌落）高得多约繁殖了约繁殖了12.3代代选用对选用对T1 噬菌体敏感的噬菌体敏感的E.coli，以相等数目涂布于以相等数目涂布于12个平板上个平板上3）影印实验（）影印实验（replica plating）Joshua Lederberg and Esther Lederberg（1952）通过使菌不接触抗性环境而检查其抗性菌落的方法 营养缺陷型营养缺陷型 抗性突变型抗性突变型 条件致死突变型条件致死突变型 形态突变型形态突变型 抗原突变型抗原突变型 产量突变型产量突变型下面介绍几种常用的突变型及其分离1.1.按照突变的表型分类：按照突变的表型分类：选择性突变株选择性突变株（能在选择性培养基上或其它的（能在选择性培养基上或其它的选择性条件下迅速选出或鉴别出）选择性条件下迅速选出或鉴别出）非选择性突变株非选择性突变株四、四、基因突变的基因突变的类型类型（1）营养缺陷型（）营养缺陷型（auxotroph）一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物（营养或其前体物（precursor）才能生长。才能生长。营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段育种的重要手段表型判断的标准：表型判断的标准：在在基本培养基基本培养基上能否生长上能否生长特点：特点：在选择培养基（一般为基本培养基）上不生长在选择培养基（一般为基本培养基）上不生长负选择标记负选择标记突变株不能通过选择平板直接获得突变株不能通过选择平板直接获得营养缺陷型的表示方法：营养缺陷型的表示方法：基因型：基因型：所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：hisC（组氨酸缺陷型，其中的大写字母组氨酸缺陷型，其中的大写字母C同一表型中不同基因的突变同一表型中不同基因的突变）表型：表型：同上，但第一个字母大写，且不用斜体：第一个字母大写，且不用斜体：HisC在具体使用时多用在具体使用时多用hisC-和和hisC+，分别表示缺陷型和野生型。分别表示缺陷型和野生型。（2）抗药性突变型（）抗药性突变型（resistant mutant）基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。特点：特点：正选择标记正选择标记（突变株可直接从抗性平板上获得（突变株可直接从抗性平板上获得-在加有相应抗生素的在加有相应抗生素的平板上，只有抗性突变能生长。所以很容易分离得到。平板上，只有抗性突变能生长。所以很容易分离得到。表示方法：表示方法：所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上“r”表示表示strr 和和 strs 分别表示对链霉素的抗性和敏感性分别表示对链霉素的抗性和敏感性（3）条件致死突变型（）条件致死突变型（conditional lethal mutant）在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死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。效应的突变型。常用的条件致死突变是常用的条件致死突变是温度敏感突变温度敏感突变，用，用ts（temperaturesensitive）表示，这类突变在高温下（如表示，这类突变在高温下（如42）是致死的，但可以在低温（如）是致死的，但可以在低温（如25-30）下得到这种突变。）下得到这种突变。特点：特点：负选择标记负选择标记这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因（4）形态突变型（）形态突变型（morphological mutant）造成形态改变的突变型造成形态改变的突变型特点：特点：非选择性突变非选择性突变突变株和野生型菌株均可生长，但可从形态特征上进行区分。举例：产蛋白酶缺陷突变株的筛选菌落颜色变化半乳糖苷酶基因的插入失活，使重组子菌落为白色而与兰色的非重组子分开。形成芽孢缺陷菌株（5）抗原突变型）抗原突变型指指由由于于基基因因突突变变引引起起的的细细胞胞抗抗原原结结构构发发生生的的变变异异类类型型，包包括括细细胞胞壁壁缺缺陷陷变变异异、荚荚膜膜或或鞭鞭毛成分变异等。毛成分变异等。（6）产量突变型）产量突变型通通过过基基因因突突变变而而引引起起的的目目标标代代谢谢产产物物的的产产量量发发生生变变化化的的变变异异菌菌株株，其其在在产产量量上上高高于于或或低低于于原原始始出出发发菌菌株株。如如果果产产量量提提高高的的突突变变株株，被被称称为为“正正突突变变”（plus-mutant），也也称称为为“高高产产突突变变株株”(high producing mutant)；如如果果产产量量低低于于出出发发菌菌株株的的突突变变株株，则则称称为为“负突变负突变”（minus-mutant）。）。2.2.按照突变所引起的遗传信息的改变情况可分为三种：按照突变所引起的遗传信息的改变情况可分为三种：同义突变同义突变表型不发生改变（密码子是简并的表型不发生改变（密码子是简并的,如如CGUCGU变成变成CGCCGC，但都编码精氨酸）；但都编码精氨酸）；错义突变错义突变改变的密码子编码的氨基酸改变了；改变的密码子编码的氨基酸改变了；无义突变无义突变终止密码子终止密码子（UAA,UAG,UGAUAA,UAG,UGA）其它突变类型其它突变类型 毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化等在实际应用毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化等在实际应用中具有重要意义突变类型中具有重要意义突变类型,一般都不具有很明显或可直接检测一般都不具有很明显或可直接检测到的表型。其突变株的获得往往需要较大的工作量。到的表型。其突变株的获得往往需要较大的工作量。第四节第四节 基因突变的机制基因突变的机制一、一、基因突变的基因突变的分子基础分子基础(一一)自发突变自发突变 (二二)诱发突变诱发突变引起自发突变的原因主要有以下几方面：引起自发突变的原因主要有以下几方面：背景辐射和环境因素引起；背景辐射和环境因素引起；有害代谢产物引起；有害代谢产物引起；互变异构效应引起的碱基配对错误；互变异构效应引起的碱基配对错误；DNA复制过程中碱基配对错误复制过程中碱基配对错误；转座因子的作用。转座因子的作用。通过人为的方法，利用物理、化学或生物通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高自发突变频率的手段因素显著提高自发突变频率的手段。生物体在无人工干预下自然发生的低频率突生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变（变（10-6-10-9）。它是生物进化的根源。）。它是生物进化的根源。(二二)、诱发突变、诱发突变诱变剂（诱变剂（mutagen）：）：凡能提高基因突变频率的因素统称为诱变剂凡能提高基因突变频率的因素统称为诱变剂诱变剂的种类诱变剂的种类物理诱变剂物理诱变剂化学诱变剂化学诱变剂生物诱变剂生物诱变剂碱基类似物诱变剂；碱基类似物诱变剂；与碱基起化学反应的诱变剂；与碱基起化学反应的诱变剂；嵌入诱变剂；嵌入诱变剂；：辐射和热：辐射和热：转座因子：转座因子(1)碱基类似物碱基类似物-间接引起置换的诱变剂间接引起置换的诱变剂它们在它们在DNA复制中能掺入复制中能掺入DNA 分子中，由于其产生异构体的频分子中，由于其产生异构体的频率高，因此发生的错误配对可引起碱基的置换。率高，因此发生的错误配对可引起碱基的置换。一类与正常碱基结构相似的物质，称为一类与正常碱基结构相似的物质，称为碱基类似物碱基类似物。如：如：5-BU,8-NG,2-AP等。A-TA-TA-BUA-TG-BUG-CA-BU加入5-BU1.化学诱变剂化学诱变剂(2)与碱基起化学反应的诱变剂与碱基起化学反应的诱变剂-直接引起碱基置换直接引起碱基置换该类诱变剂与碱基起化学反应，改变碱基的结构，导致错配。该类诱变剂与碱基起化学反应，改变碱基的结构，导致错配。亚硝酸：G-C A-T 转换互变 各种烷化剂：G-C A-T 互变羟胺：只引起G-C A-T 转换（专一性与C起反应）亚硝酸：亚硝酸：对碱基的主要作用是氧化脱胺作用（使氨基变为酮基，对碱基的主要作用是氧化脱胺作用（使氨基变为酮基，改变配对性质，引起碱基转换）改变配对性质，引起碱基转换）。HNO2 A H（次黄嘌呤）次黄嘌呤）AT GC C U GC AT G X（黄嘌呤黄嘌呤）不引起突变不引起突变A-TH-TH-CA-TH-CG-C烷化剂烷化剂甲基磺酸乙酯（甲基磺酸乙酯（EMS）甲基磺酸甲酯（甲基磺酸甲酯（MMS）硫酸二乙酯（硫酸二乙酯（DES）N-甲基甲基-N-硝基硝基-N-亚硝基胍亚硝基胍(NTG)氮芥、硫芥氮芥、硫芥环氧乙烷环氧乙烷NTG：诱变作用强，称为诱变作用强，称为超强诱变剂超强诱变剂（突变率（突变率1%）；）；能诱发邻近位置的基因同时发生突变，即所谓能诱发邻近位置的基因同时发生突变，即所谓并发突变并发突变。很多烷化剂很多烷化剂除了能诱发点突变外，还能诱发染色体畸变除了能诱发点突变外，还能诱发染色体畸变。由于。由于染色体畸变常为辐射所诱发，所以这些物质又称为染色体畸变常为辐射所诱发，所以这些物质又称为拟辐射物质拟辐射物质。烷化剂作用的主要机理是引起碱基上某些能形成氢键的烷化剂作用的主要机理是引起碱基上某些能形成氢键的集团发生烷基化。集团发生烷基化。烷化位点主要在鸟嘌呤的烷化位点主要在鸟嘌呤的N7位和腺嘌呤的位和腺嘌呤的N3位上，烷位上，烷化后的碱基也像碱基结构类似物一样能引起碱基配对的错误。化后的碱基也像碱基结构类似物一样能引起碱基配对的错误。烷化剂的另一作用是使嘌呤整个地从烷化剂的另一作用是使嘌呤整个地从DNA链上脱下来，链上脱下来，产生一个缺口，在与缺口相对应的位点上就能配上任何一个产生一个缺口，在与缺口相对应的位点上就能配上任何一个碱基，从而引起转换或颠换。碱基，从而引起转换或颠换。(3)移码突变的诱变剂嵌入诱变剂移码突变的诱变剂嵌入诱变剂吖吖啶类染料啶类染料（如原黄素，（如原黄素，吖吖叮黄（橙），叮黄（橙），ICR类等）类等）具有具有类似碱基对的扁平结构，能插入类似碱基对的扁平结构，能插入DNA分子的碱基对之间，分子的碱基对之间，使使DNA结构变形，导致结构变形，导致 DNA在复制过程中的滑动，引起在复制过程中的滑动，引起DNA链中插入或缺失一个或几个核苷酸，产生移码突变链中插入或缺失一个或几个核苷酸，产生移码突变。ICR：一系列烷化剂和吖啶分子相结合的化合物一系列烷化剂和吖啶分子相结合的化合物2.物理诱变剂及其诱变机制物理诱变剂及其诱变机制紫外线，紫外线，x-射线，射线，射线，快中子，超声波等射线，快中子，超声波等(1)紫外线（紫外线（UV）紫外线是实验室中常用的非电离辐射诱变因子，其作用紫外线是实验室中常用的非电离辐射诱变因子，其作用机制主要是能引起：机制主要是能引起：DNA链的断裂、链的断裂、DNA分子双链的交联、分子双链的交联、嘧啶的水合作用嘧啶的水合作用 相邻碱基形成嘧啶二聚体（相邻碱基形成嘧啶二聚体（TT，TC,CC）等。）等。其中最主要的效应是胸腺嘧啶二聚体的形成。其中最主要的效应是胸腺嘧啶二聚体的形成。胸腺嘧啶二聚体通常出现在同一胸腺嘧啶二聚体通常出现在同一DNA单链上两个相邻单链上两个相邻的胸腺嘧啶之间，也可出现在两条的胸腺嘧啶之间，也可出现在两条DNA单链之间。两种情单链之间。两种情况导致结果不同。况导致结果不同。X射线、射线、射线、快中子等属于电离辐射。以射线、快中子等属于电离辐射。以X射线射线为例解释该类诱变剂诱变机理：为例解释该类诱变剂诱变机理：X射线的诱变作用有直接和间接两种方式：射线的诱变作用有直接和间接两种方式：(1)直接作用是引起直接作用是引起DNA双链间氢键的断裂、双链间氢键的断裂、DNA单单链的断裂、不同链的断裂、不同DNA分子之间的交联等。分子之间的交联等。(2)间接作用是电离辐射能从水或有机分子中产生自间接作用是电离辐射能从水或有机分子中产生自由基，这些自由基作用于由基，这些自由基作用于DNA分子，引起缺失和损伤。自分子，引起缺失和损伤。自由基对嘧啶的作用更强烈。由基对嘧啶的作用更强烈。此外，此外，X射线还可能使细胞中形成一些碱基类似物，射线还可能使细胞中形成一些碱基类似物，突变由这些碱基类似物所诱发。与紫外线不同的是，电离突变由这些碱基类似物所诱发。与紫外线不同的是，电离辐射可通过玻璃和其他物质，穿透力强，能达到生殖细胞，辐射可通过玻璃和其他物质，穿透力强，能达到生殖细胞，因此常用于动植物的诱变育种。因此常用于动植物的诱变育种。(2)X射线、射线、射线、快中子射线、快中子 短时间的热处理也可诱发突变，热的作用是使胞短时间的热处理也可诱发突变，热的作用是使胞嘧啶脱氨基而成为尿嘧啶，从而通过碱基配对错误而嘧啶脱氨基而成为尿嘧啶，从而通过碱基配对错误而引起引起GCAT的转换；的转换；另外，热也可引起鸟嘌呤另外，热也可引起鸟嘌呤脱氧核糖键的移动，脱氧核糖键的移动，从而在从而在DNA复制时出现包括两个鸟嘌呤的碱基对，复制时出现包括两个鸟嘌呤的碱基对，在下一次的在下一次的DNA复制中该碱基对错配就会引起复制中该碱基对错配就会引起GCCG的颠换。的颠换。(3)热热(1).转座因子（转座因子（transposable element)定义：定义：位于染色体或质粒位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的上的一段能改变自身位置的DNA序列。广泛分布于原核和真核序列。广泛分布于原核和真核细胞中。细胞中。又称又称“跳跃基因跳跃基因”(2).转座因子的特点转座因子的特点1)在转座时，通过转座因子的复制，可将新形成的拷贝以非同在转座时，通过转座因子的复制，可将新形成的拷贝以非同源重组的方式转移到染色体的新部位上；源重组的方式转移到染色体的新部位上；2)都携带有编码转座酶的基因，该酶具有转移位置的功能，是都携带有编码转座酶的基因，该酶具有转移位置的功能，是转座所必需的转座所必需的;3)两端都有正向或反向末端重复序列。两端都有正向或反向末端重复序列。3.生物诱变剂生物诱变剂(转座因子转座因子)及其诱变机制及其诱变机制(3)根据分子结构和遗传性质，转座因子可分为根据分子结构和遗传性质，转座因子可分为3类：类：插入序列（插入序列（Insertion sequence,IS）仅含有编码转座所必需的转座酶的基因，两端存在仅含有编码转座所必需的转座酶的基因，两端存在941bp的反的反向重复序列向重复序列。但其插入可干扰基因的正常读码序列，导致基因失。但其插入可干扰基因的正常读码序列，导致基因失活或引起突变。活或引起突变。转座子（转座子（Transposon,Tn）除转座基因外，还有抗药性基因。分为除转座基因外，还有抗药性基因。分为复合转座子复合转座子和和复杂转座子复杂转座子Mu噬菌体噬菌体是以大肠杆菌为宿主的温和性噬菌体。它在几方面不同于另一是以大肠杆菌为宿主的温和性噬菌体。它在几方面不同于另一种温和噬菌体种温和噬菌体：第一、：第一、Mu DNA几乎可以插入到宿主染色体的几乎可以插入到宿主染色体的任何一个位点上；第二、任何一个位点上；第二、DNA 两端没有粘性末端；第三、会引两端没有粘性末端；第三、会引起宿主的被插入基因的基因突变。起宿主的被插入基因的基因突变。(4)转座的过程：转座的过程：插入突变插入突变(基因失活和极性作用基因失活和极性作用)染色体畸变染色体畸变(染色体的缺失染色体的缺失重复和倒位重复和倒位)(5)转座的遗传学效应：转座的遗传学效应：二、诱变及化学致癌物质的检测二、诱变及化学致癌物质的检测Ames试验试验“生物化学统一性生物化学统一性”法则：法则：人和细菌在人和细菌在DNA的结构及特性方面是一致的的结构及特性方面是一致的，能使微生，能使微生物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的DNA，使其发生使其发生突变，最后造成癌变或其他不良的后果。突变，最后造成癌变或其他不良的后果。Ames试验的依据试验的依据诱变剂的共性原则：诱变剂的共性原则：化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比。化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比。回复突变回复突变(reverse mutation或或back mutation)：突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突变突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变。得到恢复，这种第二次突变称为回复突变。美国加利福尼亚大学的美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授于教授于1966年发明，年发明，因此称为因此称为Ames试验试验标准菌株要求：标准菌株要求：检测检测鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium)组氨酸营养组氨酸营养缺陷型菌株缺陷型菌株(his-)的回复突变率的回复突变率（为了增加试验的敏感性，该菌（为了增加试验的敏感性，该菌株还应包括另外两个突变，一个是造成细胞表面透性增加的深株还应包括另外两个突变，一个是造成细胞表面透性增加的深度粗糙突变型，另一个是丧失切除修复能力的缺失型）。度粗糙突变型，另一个是丧失切除修复能力的缺失型）。Ames试验斑点试验和平板掺入试验斑点试验和平板掺入试验 用途：广泛用于检测环境和食品中是否用途：广泛用于检测环境和食品中是否存在化学致癌物。存在化学致癌物。特点：快速、准确、费用廉价特点：快速、准确、费用廉价三、三、DNA损伤的修复损伤的修复 除了除了DNA聚合酶进行校正外，还通过几种不同的机制聚合酶进行校正外，还通过几种不同的机制进行进行DNA的修复：的修复：(1)光复活作用光复活作用(2)切除修复切除修复(3)重组修复重组修复(4)SOS修复修复 紫外线诱变时必须在暗室、红光下进行紫外线诱变时必须在暗室、红光下进行（1）光复活作用（）光复活作用（photoreactivation）可见光可大大降低经紫外线照射后微生物死亡率的现象。可见光可大大降低经紫外线照射后微生物死亡率的现象。机理：机理：经经UV照射后带有嘧啶二聚体的照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗中会分子，在黑暗中会和一种光激活酶和一种光激活酶光解酶结合，形成酶光解酶结合，形成酶DNA复合物，该复合物，该复合物暴露在可见光下时，光解酶会因获得光能而被激活，复合物暴露在可见光下时，光解酶会因获得光能而被激活，并使二聚体重新分解成单体，光解酶也从复合物中释放出并使二聚体重新分解成单体，光解酶也从复合物中释放出来，再结合到其它二聚体上。来，再结合到其它二聚体上。这种修复机制不是移去和取代核苷酸，而是胸腺嘧啶这种修复机制不是移去和取代核苷酸，而是胸腺嘧啶二聚体直接被修复，所以是一种无错误的修复。二聚体直接被修复，所以是一种无错误的修复。（2）切除修复（）切除修复（excision repair，又称暗修复）又称暗修复）一种普遍的修复系统。能移去胸腺嘧啶二聚体和修复大多数引一种普遍的修复系统。能移去胸腺嘧啶二聚体和修复大多数引起的起的DNA扭曲损伤。该修复系统不需要可见光，通过酶切作用扭曲损伤。该修复系统不需要可见光，通过酶切作用移去损伤的碱基（包括损伤位点附近的一些碱基），随后合成移去损伤的碱基（包括损伤位点附近的一些碱基），随后合成一段正常一段正常DNA链。链。内切核酸酶内切核酸酶 4种酶参与种酶参与 外切核酸酶外切核酸酶 DNA聚合酶聚合酶 DNA连接酶连接酶第五节第五节 原核生物的基因重组原核生物的基因重组基因重组（基因重组（gene recombination）：）：将两个不同性状个体的基因通过一定的方式转移到一将两个不同性状个体的基因通过一定的方式转移到一起，并发生重新组合，产生新的遗传性状的过程，称起，并发生重新组合，产生新的遗传性状的过程，称为基因重组为基因重组(gene recombination)或遗传重组。或遗传重组。重组：重组：遗传物质在遗传物质在分子水平分子水平上发生的交换；上发生的交换；杂交：杂交：在在细胞水平细胞水平上遗传物质的交换上遗传物质的交换.杂交必然包含着重组，但重组不仅限于杂交这一形式。杂交必然包含着重组，但重组不仅限于杂交这一形式。原核生物的基因重组类型原核生物的基因重组类型 4种形式：种形式：1）转化）转化 2）转导）转导 3）接合）接合 4）原生质体融合）原生质体融合一、一、转化（转化（transformation）定义定义：受体细胞直接吸收供体细胞的受体细胞直接吸收供体细胞的DNA片段片段,并与其染色体并与其染色体同源片段进行遗传物质交换，从而使受体细胞获得新的遗传性同源片段进行遗传物质交换，从而使受体细胞获得新的遗传性状的现象。状的现象。转化子（转化子（transformant）：经转化后出现了供体性状的受体细经转化后出现了供体性状的受体细胞称为胞称为转化子转化子，即转化成功的菌落。即转化成功的菌落。目前已知有二十多个种的G+和G-细菌具有自然转化的能力此过程可以发生在土壤和海洋环境中，可能是自然界遗传交换的重要方式。自然遗传转化（自然遗传转化（natural genetic transformation）人工转化（人工转化（artificial transformation）感受态细胞（competent cell）：具有摄取外源具有摄取外源DNA能力的细胞能力的细胞1.感受态感受态感受态：是指受体细胞最易接受外源感受态：是指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化片段并能实现转化的一种生理状态。一个细菌能否出现感受态是由其遗传性决的一种生理状态。一个细菌能否出现感受态是由其遗传性决定的，但受环境条件的影响也很大，因而表现差别很大。定的，但受环境条件的影响也很大，因而表现差别很大。感受态因子：感受态因子：调节感受态的一类特异蛋白，它包括三种主要成分：膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。自然感受态与人工感受态的不同？自然感受态与人工感受态的不同？自然感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性 （如肺炎链球菌的感受态出现在对数生长期）受细菌自身的基因控制人工感受态则是通过人为诱导的方法，使细胞具有 摄取DNA的能力，或人为地将DNA导入细胞内。（该过程与细菌自身的遗传控制无关！该过程与细菌自身的遗传控制无关！）进行自然转化，需要二方面必要的条件：（1）建立了感受态的受体细胞感受态的受体细胞（2）外源游离）外源游离DNA分子分子感受态的机理研究：感受态的机理研究：局部原生质体化假说：局部原生质体化假说：处于感受态的细胞局部失去了细胞壁，使外源处于感受态的细胞局部失去了细胞壁，使外源DNA能顺利经膜能顺利经膜进入菌体。进入菌体。酶受体假说：酶受体假说：受体细胞表面出现了一种能结合受体细胞表面出现了一种能结合DNA并使之进入细胞的酶。并使之进入细胞的酶。2.转化模型转化模型 （1）转化因子）转化因子 本本质质是是离离体体的的DNA片片断断或或质质粒粒DNA DNA。转转化化因因子子进进入入细细胞胞前前还还会会被被酶酶解解成成更更小小的的片片段段，约约8kb。在在不不同同的的微微生生物物中中，转转化化因因子的形式不同，子的形式不同，dsDNA,ssDNA.dsDNA,ssDNA.革革兰兰氏氏阴阴性性的的嗜嗜血血杆杆菌菌中中，细细胞胞只只吸吸收收dsDNAdsDNA形形式式的的转转化化因因子子，但但进进入入细细胞胞后后需需经经酶酶解解为为ssDNAssDNA，才才能能与与受受体体菌菌的的基基因因组组整整合；合；革革兰兰氏氏阳阳性性的的链链球球菌菌和和芽芽孢孢杆杆菌菌中中，dsDNAdsDNA的的一一条条链链必必须须在在胞外降解，只有胞外降解，只有ssDNAssDNA形式的转化因子才能进入细胞。形式的转化因子才能进入细胞。但不管何种情况，最易与细胞表面结合的仍是但不管何种情况，最易与细胞表面结合的仍是dsDNAdsDNA。由由于于每每个个细细胞胞表表面面能能与与转转化化因因子子相相结结合合的的位位点点有有限限（如如肺肺炎炎链链球球菌菌约约1010个个），因因此此，从从外外界界加加入入无无关关的的dsDNAdsDNA就就可可竞竞争争并并干扰转化作用。干扰转化作用。质质粒粒DNA也也是是良良好好的的转转化化因因子子，但但它它们们通通常常并并不不能能与与核核染染色体组发生重组。色体组发生重组。转化的频率通常为转化的频率通常为0.11，最高为，最高为20。(2)转化过程 供体供体(strR)ds DNA感受态受体感受态受体(strS)酶解与吸收单链酶解与吸收单链同源区段配对同源区段配对单链整合单链整合复制与分离复制与分离转化子转化子(strR)非转化子非转化子(strS)肺炎链球菌转化的主要过程肺炎链球菌转化的主要过程 转化因转化因子进入子进入细胞细胞 转化因转化因子单链子单链配对与配对与整合整合 复制复制 分离分离 自然转化过程的特点：a）对核酸酶敏感对核酸酶敏感；c）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化（转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化（DNA）给体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系；给体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系；d）通常情况下质粒的自然转化形成转化子效率要低得多；通常情况下质粒的自然转化形成转化子效率要低得多；提高质粒的自然转化效率的二种方法：提高质粒的自然转化效率的二种方法：1）使质粒形成多聚体，这样进入细胞后重新组合成有）使质粒形成多聚体，这样进入细胞后重新组合成有 活性的质粒的几率大大提高；活性的质粒的几率大大提高；2）在质粒上插入受体菌染色体的部分片段，或将质粒转）在质粒上插入受体菌染色体的部分片段，或将质粒转化进含有与该质粒具有同源区段的质粒的受体菌化进含有与该质粒具有同源区段的质粒的受体菌-重组获救重组获救b）不需要活的不需要活的DNA给体细胞；给体细胞；定义：定义：噬菌体噬菌体DNA被感受态细胞摄取并被感受态细胞摄取并产生有活性的病毒颗粒。产生有活性的病毒颗粒。4.转染转染(transfection)：现在把现在把DNA转移至动物细胞的过程也称转染转移至动物细胞的过程也称转染提纯的噬菌体提纯的噬菌体DNA以转化的（而非感染）途径进入微生以转化的（而非感染）途径进入微生物细胞并表达后产生完整的病毒颗粒。物细胞并表达后产生完整的病毒颗粒。特点：特点：5、人工转化、人工转化用用CaCl2处理细胞，处理细胞，PEG介导、电穿孔、基因枪法介导、电穿孔、基因枪法等是等是常用的人工转化手段（使细胞膜更易于透过常用的人工转化手段（使细胞膜更易于透过DNA）。）。在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组在自然转化的基础上发展和建立的一项细菌基因重组手段，是基因工程的奠基石和基础技术。手段，是基因工程的奠基石和基础技术。不是由细菌自身的基因所控制；不是由细菌自身的基因所控制；用多种不同的技术处理受体细胞，使其人为地处于一用多种不同的技术处理受体细胞，使其人为地处于一种可以摄取外源种可以摄取外源DNA的的“人工感受态人工感受态”。质粒的转化效率高质粒的转化效率高（不像线型（不像线型DNA 那样易于降解，而那样易于降解，而且还能在宿主中复制。任何来源的且还能在宿主中复制。任何来源的DNA 将其连接到质将其连接到质粒上都能进入受体细胞）粒上都能进入受体细胞）.二、转导（二、转导（transduction）转导：转导：利用完全或部分缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的小利用完全或部分缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的小片段片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象。前者部分遗传性状的现象。由转导作用而获得供体细胞部分遗传性状的重组受体细胞称为转导子转导子（transductant）携带供体部分遗传物质（携带供体部分遗传物质（DNA片段）的噬菌体称为片段）的噬菌体称为转导噬菌体。转导噬菌体。细菌转导的二种类型：普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导三、三、接合接合(conjugation)通过细胞与细胞的直接接触通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和而产生的遗传信息的转移和重组过程重组过程1.接合现象的发现和证实接合现象的发现和证实1946年，年，Joshua Lederberg 和和Edward L.Taturm细菌的多重营养缺陷型杂交实验细菌的多重营养缺陷型杂交实验中间平板上长出的原养型菌落中间平板上长出的原养型菌落是两菌株之间发生了遗传交换是两菌株之间发生了遗传交换和重组所致！和重组所致！为了减少所培养为了减少所培养的结果是回复突变的结果是回复突变的机会，采用了双的机会，采用了双重或三重营养缺陷重或三重营养缺陷型。该实验是建立型。该实验是建立在不大可能同时发在不大可能同时发生两种或三种回复生两种或三种回复突变的设想上的。突变的设想上的。证实接合过程需要细胞间的直接接触的证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实验（型管实验（Bernard Davis，1950）2.能进行接合的微生物种类能进行接合的微生物种类主要在细菌和放线菌中存在。主要在细菌和放线菌中存在。在细菌中，在细菌中，G 细菌尤为普遍，如细菌尤为普遍，如E.coli、沙门氏菌沙门氏菌属、志贺氏菌属、克雷伯氏菌属、沙雷氏菌属、弧属、志贺氏菌属、克雷伯氏菌属、沙雷氏菌属、弧菌属、固氮菌属和假单胞菌属等；菌属、固氮菌属和假单胞菌属等；放线菌中，以链霉菌属和诺卡氏菌属最为常见，其放线菌中，以链霉菌属和诺卡氏菌属最为常见，其中研究得最为详细的是天蓝色链霉菌（中研究得最为详细的是天蓝色链霉菌（Streptomyces coeilcolor）。）。在不同属的一些菌种之间也可发生接合现象，如大在不同属的一些菌种之间也可发生接合现象，如大肠杆菌与鼠伤寒沙门氏菌间或沙门氏菌与痢疾志贺肠杆菌与鼠伤寒沙门氏菌间或沙门氏菌与痢疾志贺氏菌间。氏菌间。在所有对象中，接合现象研究得最多、了解得在所有对象中，接合现象研究得最多、了解得最清楚的是最清楚的是E.coli。E.coli 是有性别分化的，是有性别分化的，决定性别的是其中的决定性别的是其中的F质粒，质粒，F质粒还是合成性质粒还是合成性菌毛基因的载体。菌毛基因的载体。3.大肠杆菌的接合型与接合大肠杆菌的接合型与接合 细菌遗传重组单向过程和F因子的提出 F菌株F菌株 Hfr菌株菌株F因子结构图因子结构图:相对分子质量通相对分子质量通常为常为5107，上面有编码细菌产，上面有编码细菌产生性菌毛及控制接合过程进行生性菌毛及控制接合过程进行的的20多个基因。多个基因。图中黄色区域表示转座子，图中黄色区域表示转座子，通过这些部位可以整合进细菌通过这些部位可以整合进细菌染色体上形成各种染色体上形成各种Hfr菌株。菌株。Hfr菌株菌株:细胞中的细胞中的F质粒整合质粒整合到核染色体组上到核染色体组上,与与F 菌株相菌株相接合后，发生基因重组的频率接合后，发生基因重组的频率比任何已知的比任何已知的F 与与F 接合后接合后的频率高出几百倍，这种的频率高出几百倍，这种“雄雄性性”菌株称为菌株称为Hfr。在在Hfr菌株与菌株与F-细胞进行接合时细胞进行接合时,OriT序列被缺刻螺旋酶识别而序列被缺刻螺旋酶识别而产生缺口后，产生缺口后，F因子的先导区因子的先导区(leading region)结合着染色体结合着染色体DNA向受体细胞转移，向受体细胞转移，F因子因子除先导区以外，其余绝大部分除先导区以外，其余绝大部分是处于转移染色体的末端，由是处于转移染色体的末端，由于转移过程常被中断，因此于转移过程常被中断，因此F因因子不易转入受体细胞中，故子不易转入受体细胞中，故HfrF-杂交后的受体细胞大多杂交后的受体细胞大多数仍然是数仍然是F-（即不能使受体菌即不能使受体菌变成供体）。变成供体）。接合中接合中DNA转移过程有转移过程有着稳定的速度和严格的着稳定的速度和严格的顺序性顺序性。染色体上越靠近染色体上越靠近F因子因子的先导区的基因，进入的先导区的基因，进入的机会就越多，在的机会就越多，在F-中中出现重组子的的时间就出现重组子的的时间就越早，频率也高。越早，频率也高。F菌株菌株FF菌株菌株:Hfr菌株内的菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为因子，特称为F因子。因子。细胞表面同样有性菌毛。细胞表面同样有性菌毛。FF-与与F+F-的不同：的不同：给体的部分染色体基因给体的部分染色体基因随随F一起转入受体细胞一起转入受体细胞细胞基因通过细胞基因通过F和和F-的接合而实现转移的过程常称为的接合而实现转移的过程常称为性导性导（sexduction）、F因子转导因子转导，或或F因子介导的转导（因子介导的转导（F-mediated transduction）。）。F所带的基因可以所带的基因可以与染色体发生重组；也可以继续存在于与染色体发生重组；也可以继续存在于F因子上。F质粒的四种存在方式及相互关系质粒的四种存在方式及相互关系 接合接合(conjugation)：细胞与细胞的直接接触（由细胞与细胞的直接接触（由F因子介导）因子介导）转导转导(transduction)：由噬菌体介导由噬菌体介导自然遗传转化自然遗传转化(natural genetic transformation)：游离游离DNA分子分子+感受态细胞感受态细胞四、原生质体融合四、原生质体融合（protoplast fusion）1.定义：定义：通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生 质体进行融合，以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组质体进行融合，以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组 子的过程。子的过程。融合子（融合子（fusant）意义：意义：打破了微生物的种界界限，可实现远缘菌株的基因重组。打破了微生物的种界界限，可实现远缘菌株的基因重组。可使遗传物质传递更为完整、获得更多基因重组的机会。可使遗传物质传递更为完整、获得更多基因重组的机会。可与其他育种方法相结合，如把常规诱变和原生质体诱变所获得可与其他育种方法相结合，如把常规诱变和原生质体诱变所获得的优良性状，组合到一个单株中。的优良性状，组合到一个单株中。两亲本菌株的选择和遗传标记的制作两亲本菌株的选择和遗传标记的制作（选择不同的营养缺陷型，（选择不同的营养缺陷型，（A:a+b-,B:a-b+）对药物抗性差异）对药物抗性差异）原生质体的制备原生质体的制备（高渗条件）（高渗条件）原生质体再生（测定再生率）原生质体再生（测定再生率）融合融合（PEG、离心沉淀、电脉冲等）离心沉淀、电脉冲等）融合子的检出融合子的检出（直接检出法和间接检出法）（直接检出法和间接检出法）实用性菌株的筛选实用性菌株的筛选2.操作过程：操作过程：本章重点本章重点名词解释：名词解释：营养缺陷型，野生型，原养型，基本培养基，完全培养基，补充营养缺陷型，野生型，原养型，基本培养基，完全培养基，补充培养基，点突变，转换，培养基，点突变，转换，颠换，移码突变，染色体畸变，光复颠换，移码突变，染色体畸变，光复活作用，转化，转染，转导，接合作用活作用，转化，转染，转导，接合作用一、了解证明核酸是遗传变异物质基础的一、了解证明核酸是遗传变异物质基础的3 3个经典实验个经典实验二、基因突变和诱变育种二、基因突变和诱变育种 1