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1、关于微生物的遗传与变关于微生物的遗传与变异异(5)第一页，讲稿共八十五页哦10.1 10.1 遗传与变异的物质基础遗传与变异的物质基础n n遗传和变异是一切生物的共同生命特征。遗传和变异是一切生物的共同生命特征。n n“种瓜得瓜，种豆得豆种瓜得瓜，种豆得豆”。n n遗传：是指亲代生物将自身的一整套遗传基因传遗传：是指亲代生物将自身的一整套遗传基因传递给子代，从而使亲代生物的特征在子代中得以递给子代，从而使亲代生物的特征在子代中得以延续。延续。n n变异：亲代和子代之间，子代和子代之间却变异：亲代和子代之间，子代和子代之间却只有可能相似而不会完全相同。只有可能相似而不会完全相同。第二页，讲稿共八
2、十五页哦遗传型（遗传型（genotypegenotype）：）：）：）：指某一生物个体所含有的全指某一生物个体所含有的全部遗传因子。其实质是遗传物质即基因组所携带的遗部遗传因子。其实质是遗传物质即基因组所携带的遗传信息的总和，又称基因型。传信息的总和，又称基因型。表型（表型（表型（表型（phenotypephenotypephenotypephenotype）：）：）：）：指某一生物个体所具有的一切指某一生物个体所具有的一切外表特征和内在特性的总和，是其遗传型在合适环境外表特征和内在特性的总和，是其遗传型在合适环境条件下通过代谢和发育而得到的具体表现。条件下通过代谢和发育而得到的具体表现。第三
3、页，讲稿共八十五页哦n n基因型变异：基因型变异：指生物体在某种外因或内因的作用下指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的基因结构或数量的改变，亦即遗传型的改所引起的基因结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。如基因突变或基因转移与重组等。基因型变异变。如基因突变或基因转移与重组等。基因型变异发生后是不可逆的，变化后的新性状是稳定的、可发生后是不可逆的，变化后的新性状是稳定的、可遗传的。遗传的。表型改变：又称饰变表型改变：又称饰变表型改变：又称饰变表型改变：又称饰变，指生物体受环境因素的影响产指生物体受环境因素的影响产生的性状改变的现象，只是外表的修饰性改变，即生的性状改变的现象，只是外表的修饰性
4、改变，即一种不涉及基因结构改变而只发生在转录、转译水一种不涉及基因结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。饰变是不遗传的。平上的表型变化。饰变是不遗传的。第四页，讲稿共八十五页哦 例如，粘质沙雷氏菌，在例如，粘质沙雷氏菌，在2525下培养时，会产下培养时，会产生一种生一种深红色的灵杆菌素深红色的灵杆菌素，把，把菌落染成鲜红色菌落染成鲜红色。可是，当培养在可是，当培养在3737下时，群体中所有细胞都下时，群体中所有细胞都不产色素不产色素。如果重新降温至。如果重新降温至2525，产色素能力又，产色素能力又得到恢复。得到恢复。只有遗传型的改变，即生物体基因结构只有遗传型的改变，即生物体基因结构
5、上发生的变化，才称为变异。上发生的变化，才称为变异。第五页，讲稿共八十五页哦n n10.1.110.1.1核酸遗传变异的物质基础核酸遗传变异的物质基础（3 3个经典实验）个经典实验）第六页，讲稿共八十五页哦1 1、经典转化实验、经典转化实验n nGriffith FGriffith F是第一个发现转化现象的是第一个发现转化现象的 ，虽然，虽然当时还不知道称之为转化因子的本质是什么，当时还不知道称之为转化因子的本质是什么，但是他的工作为后来但是他的工作为后来AveryAvery等人进一步揭示转等人进一步揭示转化因子的实质，确立化因子的实质，确立DNADNA为遗传物质奠定了重要为遗传物质奠定了重要
6、基础。基础。第七页，讲稿共八十五页哦第八页，讲稿共八十五页哦结论n n活的、非致病性的活的、非致病性的R R型从已被杀死的型从已被杀死的S S型中获型中获得了遗传物质，使其产生膜得了遗传物质，使其产生膜成为致病性的成为致病性的S S型。型。GriffithGriffith将这种现象称将这种现象称为转化为转化(transformation)(transformation)。第九页，讲稿共八十五页哦2 2、T T2 2噬菌体感染实验噬菌体感染实验1952年，年，Hershey和和Chase证实了证实了DNA是是T T2 2噬噬菌体的遗传物质基础的著名实验。菌体的遗传物质基础的著名实验。第十页，讲稿
7、共八十五页哦T T T T2 2 2 2噬菌体的实验噬菌体的实验噬菌体的实验噬菌体的实验第十一页，讲稿共八十五页哦3 3、植物病毒的拆分与重建实验、植物病毒的拆分与重建实验 1956年年Fraenkel-Conrat等用含等用含RNA的烟草花的烟草花叶病毒进行了病毒重建实验，证实了叶病毒进行了病毒重建实验，证实了RNA是是RNA病毒的遗传物质。病毒的遗传物质。第十二页，讲稿共八十五页哦第十三页，讲稿共八十五页哦(1)(1)用表面活性剂处理标准用表面活性剂处理标准TMVTMV，得到它的蛋白质；，得到它的蛋白质；(2)(2)从从TMVTMV的变种的变种HRVHRV通过弱碱处理得到它的通过弱碱处理得
8、到它的RNARNA；(3)(3)通过重建获得杂种病毒；通过重建获得杂种病毒；(4)(4)证实杂种病毒的蛋白质外壳是来自证实杂种病毒的蛋白质外壳是来自TMVTMV标准株。标准株。(5)(5)杂杂种种病病毒毒感感染染烟烟草草产产生生HRHR所所特特有有的的病病斑斑，说说明明杂杂种种病病毒毒的的感感染染特特性是由性是由HRVHRV的的RNARNA所决定，而不是二者的融合特征所决定，而不是二者的融合特征(6)(6)从病斑中一再分离得到的子病毒的蛋白质外壳是从病斑中一再分离得到的子病毒的蛋白质外壳是HRHR蛋白质，而不是蛋白质，而不是标准株的蛋白质外壳。以上实验结果说明杂种病毒的感染特征和蛋白标准株的蛋
9、白质外壳。以上实验结果说明杂种病毒的感染特征和蛋白质的特性质的特性 是由它的是由它的RNARNA所决定，而不是由蛋白质所决定，遗传物质是所决定，而不是由蛋白质所决定，遗传物质是RNARNA。第十四页，讲稿共八十五页哦10.1.2 10.1.2 核酸的结构与复制核酸的结构与复制n n1、DNA的结构的结构（A、T、C、G）第十五页，讲稿共八十五页哦第十六页，讲稿共八十五页哦n n2、RNA的结构的结构（A、U、C、G）w3、核酸的复制、核酸的复制半保留复制半保留复制第十七页，讲稿共八十五页哦vv1 1、认识遗传物质的、认识遗传物质的7 7个层面个层面vv（1 1）、细胞层面）、细胞层面1 1）原
10、核生物的大部分）原核生物的大部分DNA集中在细胞的核区集中在细胞的核区中，而真核生物的中，而真核生物的DNA集中在细胞核内。集中在细胞核内。2 2）不同微生物，细胞核或核区的数目不同。）不同微生物，细胞核或核区的数目不同。3 3）细菌中，球菌一般仅一个核区；杆菌大多存在）细菌中，球菌一般仅一个核区；杆菌大多存在两个或两个以上的核区。两个或两个以上的核区。10.1.3 10.1.3 遗传物质在微生物细胞内存在的部遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式位和方式第十八页，讲稿共八十五页哦vv（2 2）、细胞核层面）、细胞核层面1 1）真核生物核内的）真核生物核内的DNADNA与组蛋白结合在一起形与组
11、蛋白结合在一起形成一种分裂期在光学显微镜下可见的染色体。成一种分裂期在光学显微镜下可见的染色体。2 2）原核生物核区中的）原核生物核区中的DNADNA呈环状双链结构，结合呈环状双链结构，结合有类组蛋白和少量有类组蛋白和少量RNARNA。3)3)其内的所有遗传信息被总称为核基因组、核染色其内的所有遗传信息被总称为核基因组、核染色体组，或简称基因组。体组，或简称基因组。4)4)核外遗传物质。核外遗传物质。第十九页，讲稿共八十五页哦n n3 3、染色体层面、染色体层面1 1）不同生物的染色体数目相差很大。）不同生物的染色体数目相差很大。2 2）单倍体，双倍体，三倍体，多倍体。）单倍体，双倍体，三倍体
12、，多倍体。3 3）部分双倍体。）部分双倍体。第二十页，讲稿共八十五页哦n n4 4、核酸层面、核酸层面DNADNA或或RNA;RNA;DNADNA单链或双链单链或双链;RNARNA单链或双链单链或双链;bpbp（碱基对）（碱基对）;kpkp（千碱基对）（千碱基对）;mpmp（兆碱基对）。（兆碱基对）。第二十一页，讲稿共八十五页哦n n5 5、基因层面、基因层面基因：生物体内一切具有自主复制能力的最小遗基因：生物体内一切具有自主复制能力的最小遗传功能单位，其物质基础是具有特定核苷酸序传功能单位，其物质基础是具有特定核苷酸序列的核酸片段。列的核酸片段。每个基因约为每个基因约为1000bp1000b
13、p1500bp1500bp。第二十二页，讲稿共八十五页哦n n6 6、密码子层面、密码子层面1 1）遗传密码是指）遗传密码是指DNADNA链上的特定核苷酸顺序。链上的特定核苷酸顺序。2 2）遗传密码的信息单位为）遗传密码的信息单位为密码子密码子，每一密码子由，每一密码子由1 1个三联体即个三联体即3 3个核苷酸序列所组成。个核苷酸序列所组成。第二十三页，讲稿共八十五页哦n n7 7、核苷酸层面、核苷酸层面核苷酸单位（主要是碱基单位）是一个最低突变核苷酸单位（主要是碱基单位）是一个最低突变单位或交换单位。单位或交换单位。含有稀有碱基。含有稀有碱基。第二十四页，讲稿共八十五页哦n n2 2、原核生
14、物的质粒、原核生物的质粒n n（1 1）定义）定义质粒是游离于原核生物核基因组以外，具有独立质粒是游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的超螺旋双链复制能力的小型共价闭合环状的超螺旋双链DNADNA分子。分子。大质粒可含几百个基因。大质粒可含几百个基因。小质粒仅含小质粒仅含2020个到个到3030个基因。个基因。第二十五页，讲稿共八十五页哦n n（2 2）特征）特征1 1）自我复制能力。）自我复制能力。2 2）质粒）质粒DNADNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征，如致育性、耐药性、致病性和某些生化特性征，如致育性、耐药性、致病性和
15、某些生化特性等。等。3 3）可自行丢失与消除。）可自行丢失与消除。4 4）有转移性。）有转移性。5 5）可分为相容性与不相容性两种。）可分为相容性与不相容性两种。第二十六页，讲稿共八十五页哦n n（3 3）种类）种类n n（4 4）典型质粒简介）典型质粒简介1 1）F F质粒：又称质粒：又称F F因子、致育因子或性因子，是因子、致育因子或性因子，是大肠杆菌等细菌决定性别并具有转移能力的大肠杆菌等细菌决定性别并具有转移能力的质粒，大小约质粒，大小约100bp100bp。2 2）R R质粒：又称质粒：又称R R因子，也称接合性耐药质粒，因因子，也称接合性耐药质粒，因该质粒能使细菌对抗菌药物或重金属
16、盐类呈现该质粒能使细菌对抗菌药物或重金属盐类呈现抗性且它能通过接合方式在细菌间传递而得名。抗性且它能通过接合方式在细菌间传递而得名。第二十七页，讲稿共八十五页哦3 3）ColCol质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子。大肠杆菌素是一种细菌素，它是由大素因子。大肠杆菌素是一种细菌素，它是由大肠杆菌肠杆菌ColCol质粒编码的蛋白质，能抑制或杀死质粒编码的蛋白质，能抑制或杀死其他近缘且不含其他近缘且不含ColCol质粒的菌株以保护产该细菌质粒的菌株以保护产该细菌素的细菌本身。素的细菌本身。第二十八页，讲稿共八十五页哦4 4）TiTi质粒：即诱癌质粒或冠瘿质
17、粒。根癌土质粒：即诱癌质粒或冠瘿质粒。根癌土壤杆菌从一些双子叶植物的受伤根部侵入根壤杆菌从一些双子叶植物的受伤根部侵入根部细胞后，释放出部细胞后，释放出TiTi质粒，其上的质粒，其上的T-DNAT-DNA片段片段会与植物细胞的核基因组整合，合成正常植物会与植物细胞的核基因组整合，合成正常植物所没有的冠瘿碱类，破坏控制细胞分裂的激素所没有的冠瘿碱类，破坏控制细胞分裂的激素调节系统，从而使细胞转变为癌细胞。调节系统，从而使细胞转变为癌细胞。第二十九页，讲稿共八十五页哦5 5）megamega质粒：即巨大质粒，存在于根瘤菌属中，质粒：即巨大质粒，存在于根瘤菌属中，其上有一系列与共生固氮相关的基因。其
18、上有一系列与共生固氮相关的基因。6 6）降解性质粒：在假单胞菌属中被发现。它可以）降解性质粒：在假单胞菌属中被发现。它可以编码对一系列复杂的有机物有降解作用的酶类，编码对一系列复杂的有机物有降解作用的酶类，从而使具有该质粒的细菌在污水处理、环境保护从而使具有该质粒的细菌在污水处理、环境保护等方面发挥着重要作用。等方面发挥着重要作用。第三十页，讲稿共八十五页哦 遗传性变异是由基因结构发生改变所致，主要遗传性变异是由基因结构发生改变所致，主要通过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转通过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组来实现。移与重组来实现。10.2 10.2 基因突变及其应用基因突变及
19、其应用第三十一页，讲稿共八十五页哦n n10.2.110.2.1基因突变基因突变n n1 1、定义、定义 基因突变简称突变，指生物体内遗传物质的结构基因突变简称突变，指生物体内遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致生物体性状的遗传发生突然而稳定的改变，导致生物体性状的遗传性变异。性变异。第三十二页，讲稿共八十五页哦 点突变点突变 DNA链上的一对链上的一对 基因突变基因突变 或少数几对碱基发生改变。或少数几对碱基发生改变。(碱碱 基置换基置换、移码突变、移码突变)染色体畸变染色体畸变 DNA的大段变化的大段变化(损伤损伤)现象现象 (添加、缺失、易位、倒位添加、缺失、易位、倒位)基因重组：基
20、因重组：把两个不同性状个体内的遗传基因转移把两个不同性状个体内的遗传基因转移 到一起，经过遗传分子的重新组合后，到一起，经过遗传分子的重新组合后，形成新遗传型个体的方式，称为基因重形成新遗传型个体的方式，称为基因重 组组(原核生物、真核生物原核生物、真核生物)遗遗传传性性变变异异第三十三页，讲稿共八十五页哦2 2、突变类型、突变类型第三十四页，讲稿共八十五页哦根据突变后遗传信息改变的情况，可将突变分为：根据突变后遗传信息改变的情况，可将突变分为：n n同义突变：碱基对的改变并未影响多肽链上相同义突变：碱基对的改变并未影响多肽链上相应氨基酸的改变。应氨基酸的改变。n n错义突变：碱基对的突变导致
21、多肽链上相应错义突变：碱基对的突变导致多肽链上相应氨基酸发生改变。氨基酸发生改变。n n无义突变：某碱基突变造成无义突变：某碱基突变造成UAGUAG，UAAUAA和和UGAUGA等终等终止码的出现，导致多肽链合成终止，原功能止码的出现，导致多肽链合成终止，原功能丧失。丧失。第三十五页，讲稿共八十五页哦 3、表型变化及其分离、表型变化及其分离 1 1、营养缺陷型、营养缺陷型是一种缺乏合成其生存所必需是一种缺乏合成其生存所必需的营养物，只有从周围环境或培养基中获得这些的营养物，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物才能生长的突变型。营养或其前体物才能生长的突变型。2 2、抗药性突变型、抗药
22、性突变型指由于基因突变使菌株对某指由于基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性的种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性的一种突变。一种突变。第三十六页，讲稿共八十五页哦3 3、条件致死突变型、条件致死突变型指在某种条件下可正常指在某种条件下可正常地生长繁殖并呈现固有的表型，而在另外条件下地生长繁殖并呈现固有的表型，而在另外条件下却有致死效应的突变型。却有致死效应的突变型。4 4、形态突变型、形态突变型是指造成形态改变的突变型，是指造成形态改变的突变型，包括影响细胞和菌落的形态、颜色以及影响噬菌包括影响细胞和菌落的形态、颜色以及影响噬菌体噬菌斑形态的突变型。体噬菌斑形态的突变型。
23、第三十七页，讲稿共八十五页哦5 5、其他突变型、其他突变型 如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和产量如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和产量以及对某种药物的依赖性突变型等。以及对某种药物的依赖性突变型等。第三十八页，讲稿共八十五页哦n n4 4、突变方式、突变方式（1 1）自发突变）自发突变是指生物体在无人工干预下是指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。自然发生的低频率突变。产生的因素一般有：产生的因素一般有：1 1）背景辐射和环境因素；）背景辐射和环境因素；2 2）DNADNA复制过程中碱基配对错误所引起；复制过程中碱基配对错误所引起；3 3）微生物代谢产物引起。）微生物代谢产物引起。
24、第三十九页，讲稿共八十五页哦n n（2 2）诱导突变）诱导突变简称诱变，指通过人工方法，简称诱变，指通过人工方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因突变频利用物理、化学或生物因素显著提高基因突变频率的手段。凡能产生诱变效应的因素均被称为诱率的手段。凡能产生诱变效应的因素均被称为诱变剂。变剂。第四十页，讲稿共八十五页哦n n 1 1）物理诱变：）物理诱变：n n紫外线、紫外线、X X射线等射线等n n紫外线诱变机制紫外线诱变机制n n辐射剂量辐射剂量n n光复活作用光复活作用第四十一页，讲稿共八十五页哦2 2）化学诱变：）化学诱变：vv 诱变剂：诱变剂：亚硝酸、硫酸二乙酯、亚硝基胍等亚硝酸、硫
25、酸二乙酯、亚硝基胍等亚硝酸、硫酸二乙酯、亚硝基胍等亚硝酸、硫酸二乙酯、亚硝基胍等vv注意事项：注意事项：选择适宜的诱变剂及剂量，适当的温度选择适宜的诱变剂及剂量，适当的温度选择适宜的诱变剂及剂量，适当的温度选择适宜的诱变剂及剂量，适当的温度 和和和和PHPHPHPH，终止反应，安全，终止反应，安全，终止反应，安全，终止反应，安全第四十二页，讲稿共八十五页哦5 5、基因突变的特点、基因突变的特点(7(7个特点个特点)1 1）非对应性非对应性非对应性非对应性2 2）自发性）自发性3 3 3 3）稀有性）稀有性4 4 4 4）独立性）独立性）独立性）独立性5 5 5 5）诱变性）诱变性6 6）稳定性
26、）稳定性7 7）可逆性）可逆性）可逆性）可逆性第四十三页，讲稿共八十五页哦1 1）非对应性）非对应性 即突变的性状与引起突变的原因间无直接的对即突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。应关系。例如，细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变例如，细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变例如，细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变例如，细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变体；在紫外线的作用下，出现了抗紫外线的突变体；在较体；在紫外线的作用下，出现了抗紫外线的突变体；在较体；在紫外线的作用下，出现了抗紫外线的突变体；在较体；在紫外线的作用下，出现了抗紫外线的突变体；在较高
27、的培养温度下，出现了耐高温的突变体等。表面上看来，高的培养温度下，出现了耐高温的突变体等。表面上看来，高的培养温度下，出现了耐高温的突变体等。表面上看来，高的培养温度下，出现了耐高温的突变体等。表面上看来，会认为正是由于青霉素、紫外线或高温的会认为正是由于青霉素、紫外线或高温的会认为正是由于青霉素、紫外线或高温的会认为正是由于青霉素、紫外线或高温的“诱变诱变诱变诱变”，才产，才产，才产，才产生了相对应的突变性状。事实恰恰相反，这类性状都可通生了相对应的突变性状。事实恰恰相反，这类性状都可通生了相对应的突变性状。事实恰恰相反，这类性状都可通生了相对应的突变性状。事实恰恰相反，这类性状都可通过自发
28、的或其任何诱变因子诱发而行。这里的青霉素、紫过自发的或其任何诱变因子诱发而行。这里的青霉素、紫过自发的或其任何诱变因子诱发而行。这里的青霉素、紫过自发的或其任何诱变因子诱发而行。这里的青霉素、紫外线或高温仅是起着淘汰原有非突变型外线或高温仅是起着淘汰原有非突变型外线或高温仅是起着淘汰原有非突变型外线或高温仅是起着淘汰原有非突变型(敏感型敏感型)个体的作个体的作个体的作个体的作用。用。用。用。第四十四页，讲稿共八十五页哦2 2）自发性）自发性 各种性状的突变，可以在没有人为的诱变因素处理各种性状的突变，可以在没有人为的诱变因素处理下自发地发生。下自发地发生。自发突变自发突变 决不意味着这种突变是
29、决不意味着这种突变是决不意味着这种突变是决不意味着这种突变是没有原因的，而只是说明人们对它们还没有很好认识没有原因的，而只是说明人们对它们还没有很好认识没有原因的，而只是说明人们对它们还没有很好认识没有原因的，而只是说明人们对它们还没有很好认识而已。而已。而已。而已。第四十五页，讲稿共八十五页哦3 3）稀有性）稀有性 自发突变虽可随时发生，但突变的频率是较低和稳定的，自发突变虽可随时发生，但突变的频率是较低和稳定的，自发突变虽可随时发生，但突变的频率是较低和稳定的，自发突变虽可随时发生，但突变的频率是较低和稳定的，一般在一般在一般在一般在10101010-6-6 10101010-9-9-9-
30、9间。所谓突变率，一般指每一细胞在间。所谓突变率，一般指每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的机率。例如，突变每一世代中发生某一性状突变的机率。例如，突变率为率为110110110110-8-8-8-8者，就意味着当者，就意味着当者，就意味着当者，就意味着当10 10 8 8 8 8个细胞群体分裂成个细胞群体分裂成个细胞群体分裂成个细胞群体分裂成2 210 10 10 10 8 8 8 8个细胞时，平均会形成一个突变体。个细胞时，平均会形成一个突变体。个细胞时，平均会形成一个突变体。个细胞时，平均会形成一个突变体。第四十六页，讲稿共八十五页哦4 4）独立性）独立性 突变的发生一般是独立的，即在
31、某一群体中，既可突变的发生一般是独立的，即在某一群体中，既可发生抗青霉素的突变型，也可发生抗链霉素或任何发生抗青霉素的突变型，也可发生抗链霉素或任何其他药物的抗药性，而且还可发生其他不属抗药性其他药物的抗药性，而且还可发生其他不属抗药性的任何突变。某一基因的突变，既不提高也不降低的任何突变。某一基因的突变，既不提高也不降低其他基因的突变率。其他基因的突变率。第四十七页，讲稿共八十五页哦5 5）诱变性）诱变性 通过诱变剂的作用，可提高自发突变的频率，一般可提高通过诱变剂的作用，可提高自发突变的频率，一般可提高通过诱变剂的作用，可提高自发突变的频率，一般可提高通过诱变剂的作用，可提高自发突变的频率
32、，一般可提高10-1010-1010-1010-10 5 5 5 5倍。不论是自发突变或诱发突变倍。不论是自发突变或诱发突变倍。不论是自发突变或诱发突变倍。不论是自发突变或诱发突变(诱变诱变诱变诱变)得到的得到的突变型，它们之间并无本质上的差别，因为诱变剂突变型，它们之间并无本质上的差别，因为诱变剂仅起着提高突变率的作用。仅起着提高突变率的作用。第四十八页，讲稿共八十五页哦6)6)稳定性稳定性 由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，所以产生的
33、新性状也是稳定的、可遗传的。所以产生的新性状也是稳定的、可遗传的。所以产生的新性状也是稳定的、可遗传的。所以产生的新性状也是稳定的、可遗传的。第四十九页，讲稿共八十五页哦7)7)可逆性可逆性 某种菌株在自然环境下具有的表型称为野生某种菌株在自然环境下具有的表型称为野生型，发生突变的菌株称突变株。由原始的野型，发生突变的菌株称突变株。由原始的野生型基因变异为突变型基因的过程，称为正生型基因变异为突变型基因的过程，称为正向突变，相反的过程则称为回复突变或回变。向突变，相反的过程则称为回复突变或回变。实验证明，任何性状既有正向突变，也可发实验证明，任何性状既有正向突变，也可发生回复突变。生回复突变。
34、第五十页，讲稿共八十五页哦n n6 6、DNADNA的损伤及其修复的损伤及其修复当当DNADNA受到损伤时，细胞会用有效的受到损伤时，细胞会用有效的DNADNA修复系修复系统进行细致的修复，使损伤降为最小。统进行细致的修复，使损伤降为最小。（1 1）光修复）光修复（2 2）暗修复）暗修复第五十一页，讲稿共八十五页哦1、突变育种突变育种（1 1）自发突变育种）自发突变育种1 1）从生产实践中选育）从生产实践中选育 选育步骤选育步骤 (1)(1)采样采样 (2)(2)加富培养加富培养 (3)(3)平板分离平板分离 (4)(4)性能测定性能测定10.2.2 突变的应用突变的应用 第五十二页，讲稿共八
35、十五页哦定向培育一般是指用某一特定环境长期处理某一微生物定向培育一般是指用某一特定环境长期处理某一微生物培养物培养物(群体群体)，同时不断对它们进行移种传代，以达，同时不断对它们进行移种传代，以达到积累和选择合适的自发突变体的一种古老的育种到积累和选择合适的自发突变体的一种古老的育种方法。由于自发突变的频率较低，变异程度较轻微，方法。由于自发突变的频率较低，变异程度较轻微，所以培育新种的过程一般十分缓慢。与诱变育种、所以培育新种的过程一般十分缓慢。与诱变育种、杂交育种和基因工程技术相比，定向培育法带有守杂交育种和基因工程技术相比，定向培育法带有守株待兔的被动状态。株待兔的被动状态。2 2）定向
36、培育优良菌种）定向培育优良菌种第五十三页，讲稿共八十五页哦(2)(2)诱变育种诱变育种 诱变育种就是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的诱变育种就是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的诱变育种就是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的诱变育种就是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变频率大幅度提高，然后设法微生物细胞群，促进其突变频率大幅度提高，然后设法微生物细胞群，促进其突变频率大幅度提高，然后设法微生物细胞群，促进其突变频率大幅度提高，然后设法采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选
37、少数符合采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目的突变株，以供生产实践或科学实验之用。育种目的突变株，以供生产实践或科学实验之用。育种目的突变株，以供生产实践或科学实验之用。育种目的突变株，以供生产实践或科学实验之用。诱变育种除提高产量外，还可改进产品质量、扩诱变育种除提高产量外，还可改进产品质量、扩大品种和简化工艺等目的。它具有方法简便、工作速大品种和简化工艺等目的。它具有方法简便、工作速度快和收效显著等优点，仍是目前最广泛使用的育种度快和收效显著等优点，仍是目前最广泛使用的育种手段。手段。第五十四页，讲稿共八十五页哦1 1）诱变育种的基本环节）诱变育种的基本环节第五十五页，讲
38、稿共八十五页哦vv1 1、初筛：以、初筛：以量量为主为主vv2 2、复筛：以、复筛：以质质为主为主2 2）诱变育种的步骤）诱变育种的步骤第五十六页，讲稿共八十五页哦3 3）营养缺陷型的筛选）营养缺陷型的筛选 营养缺陷型营养缺陷型营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)(auxotroph)(auxotroph)(auxotroph)是指通过诱变而产生的，在一是指通过诱变而产生的，在一是指通过诱变而产生的，在一是指通过诱变而产生的，在一些营养物质些营养物质些营养物质些营养物质(如氨基酸、维生至少和碱基等如氨基酸、维生至少和碱基等如氨基酸、维生至少和碱基等如氨基酸、维生至少和碱基等)的合成能的合
39、成能的合成能的合成能力上出现缺陷，因此必须在基本培养基力上出现缺陷，因此必须在基本培养基力上出现缺陷，因此必须在基本培养基力上出现缺陷，因此必须在基本培养基(minimal(minimal(minimal(minimal medium)medium)medium)medium)中加入相应的有机营养成分才能正常生长的变中加入相应的有机营养成分才能正常生长的变中加入相应的有机营养成分才能正常生长的变中加入相应的有机营养成分才能正常生长的变异菌株。异菌株。异菌株。异菌株。野生型野生型野生型野生型是指从自然界分离到的任何微生物在其发生人为是指从自然界分离到的任何微生物在其发生人为是指从自然界分离到的任
40、何微生物在其发生人为是指从自然界分离到的任何微生物在其发生人为营养缺陷突变前的原始菌株。在其相应的基本培养基上营养缺陷突变前的原始菌株。在其相应的基本培养基上营养缺陷突变前的原始菌株。在其相应的基本培养基上营养缺陷突变前的原始菌株。在其相应的基本培养基上生长。生长。生长。生长。第五十七页，讲稿共八十五页哦筛选营养缺陷型菌株筛选营养缺陷型菌株4 4个环节：个环节：vv(1)(1)诱变剂处理诱变剂处理 vv(2)(2)淘汰野生型淘汰野生型 vv(3)(3)检出缺陷型检出缺陷型 vv(4)(4)鉴定缺陷型鉴定缺陷型 第五十八页，讲稿共八十五页哦4 4）诱变育种工作中的几个原则）诱变育种工作中的几个原
41、则 a.a.选择简便有效的诱变剂选择简便有效的诱变剂 目前在实践上常用的诱变剂主要有紫外线目前在实践上常用的诱变剂主要有紫外线(u.v.)(u.v.)、氮芥、硫酸二乙酯、氮芥、硫酸二乙酯、N-N-甲基甲基-N-N-硝基硝基-N-N-亚硝基亚硝基胍胍(NTG(NTG或或MNNG)MNNG)和亚硝基甲脲和亚硝基甲脲(NMU)(NMU)等。后两种因等。后两种因为有突出的诱变效果，所以被誉为为有突出的诱变效果，所以被誉为“超诱变剂超诱变剂”。b.b.挑选优良的出发菌株挑选优良的出发菌株 第五十九页，讲稿共八十五页哦c.c.选用最适剂量选用最适剂量要确定一个合适的剂量，常常要经过多次试验。就一般微生要确
42、定一个合适的剂量，常常要经过多次试验。就一般微生物而言，诱变率往往随剂量的增高而提高，但达到一定剂量物而言，诱变率往往随剂量的增高而提高，但达到一定剂量后，再提高剂量反而会使诱率下降。根据对紫外线、后，再提高剂量反而会使诱率下降。根据对紫外线、X X射线射线和乙烯亚胺等诱变效应的研究结果，发现正变转多地出现和乙烯亚胺等诱变效应的研究结果，发现正变转多地出现在偏低的剂量中，而负变较多地出现于偏高的剂量中；还在偏低的剂量中，而负变较多地出现于偏高的剂量中；还发现经多次诱变而提高产量的菌株中，更容易出现负变。发现经多次诱变而提高产量的菌株中，更容易出现负变。因此，在诱变育种工作中，目前比较倾向于采用
43、较低的剂因此，在诱变育种工作中，目前比较倾向于采用较低的剂量。量。第六十页，讲稿共八十五页哦d.d.利用复合处理的协同效应利用复合处理的协同效应 诱变剂的复合处理常常呈现一定的协同效应，这诱变剂的复合处理常常呈现一定的协同效应，这诱变剂的复合处理常常呈现一定的协同效应，这诱变剂的复合处理常常呈现一定的协同效应，这对育种实践是很有参考价值的。对育种实践是很有参考价值的。对育种实践是很有参考价值的。对育种实践是很有参考价值的。e.e.利用和创造形态、生理与产量间的相关利用和创造形态、生理与产量间的相关指标指标 为了确切地了解某一突变株产量性状的提高程为了确切地了解某一突变株产量性状的提高程为了确切
44、地了解某一突变株产量性状的提高程为了确切地了解某一突变株产量性状的提高程度，必须进行大量的分析测定和统计工作。度，必须进行大量的分析测定和统计工作。度，必须进行大量的分析测定和统计工作。度，必须进行大量的分析测定和统计工作。第六十一页，讲稿共八十五页哦f.f.设计和采用高效筛选方案和方法设计和采用高效筛选方案和方法 通过诱变处理，在微生物群体中会出现种种突变型个体，通过诱变处理，在微生物群体中会出现种种突变型个体，绝大多数是负变体，要在其中把极个别的产量提高较显绝大多数是负变体，要在其中把极个别的产量提高较显著的正变体筛选到手，就要求采用效率较高的科学筛选著的正变体筛选到手，就要求采用效率较高
45、的科学筛选方案和方法。方案和方法。筛选过程以分初筛与复筛两阶段进行为好。前者以量筛选过程以分初筛与复筛两阶段进行为好。前者以量(选选留菌株的数量留菌株的数量)为主，后者以质为主，后者以质(测定数据的精确度测定数据的精确度)为主。为主。第六十二页，讲稿共八十五页哦n n2 2、突变在疾病诊断及预防中的作用、突变在疾病诊断及预防中的作用细菌的变异可发生在形态、结构、染色性、生化特细菌的变异可发生在形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面。性、抗原性及毒力等方面。n n3 3、突变在检测致癌物质中的作用、突变在检测致癌物质中的作用现已发现一些化学诱变剂能引发癌症，利用细菌现已发现一些化学诱变
46、剂能引发癌症，利用细菌突变来检测环境中的致癌物质是一种简便、快突变来检测环境中的致癌物质是一种简便、快捷而灵敏的方法。捷而灵敏的方法。第六十三页，讲稿共八十五页哦10.3 基因重组基因重组 凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，经过遗传分子的重新组合后，形成新到一起，经过遗传分子的重新组合后，形成新遗传型个体的方式，称为基因重组。重组可使遗传型个体的方式，称为基因重组。重组可使生物体在未发生突变的情况下，也能产生新遗生物体在未发生突变的情况下，也能产生新遗传型的个体。传型的个体。重组是分子水平上的一个概念，可以理解重组是分子水平上的一个概念，可以理解成
47、是遗传物质分子水平上的杂交。成是遗传物质分子水平上的杂交。第六十四页，讲稿共八十五页哦真真核核微微生生物物中中的的有有性性杂杂交交、准准性性杂杂交交及及原原核核生生物物中中的的转转化化、转转导导、接接合合和和原原生生质质体体融融合合等等都都是基因重组在细胞水平上的反映。是基因重组在细胞水平上的反映。基基基基因因因因重重重重组组组组是是是是杂杂杂杂交交交交育育育育种种种种的的的的理理理理论论论论基基基基础础础础。由由由由于于于于杂杂杂杂交交交交育育育育种种种种是是是是选选选选用用用用已已已已知知知知性性性性状状状状的的的的供供供供体体体体和和和和受受受受体体体体菌菌菌菌种种种种作作作作为为为为亲
48、亲亲亲本本本本，因因因因此此此此不不不不论论论论在在在在方方方方向向向向性性性性还还还还是是是是自自自自觉觉觉觉性性性性方方方方面面面面，都都都都比比比比诱诱诱诱变变变变育育育育种种种种前前前前进进进进了了了了一大步。一大步。一大步。一大步。第六十五页，讲稿共八十五页哦(一一)接合接合 细细菌菌通通过过性性菌菌毛毛互互相相连连接接沟沟通通，将将遗遗传传物物质质（主主要要是是质质粒粒DNADNA）从从供供体体菌菌转转移移给给受受体体菌菌的的基因重组方式。基因重组方式。一、原核微生物的基因重组一、原核微生物的基因重组第六十六页，讲稿共八十五页哦能通过结合方式能通过结合方式转移的质粒称为转移的质粒称
49、为接合性质粒，不接合性质粒，不能通过性菌毛在能通过性菌毛在细菌间转移的质细菌间转移的质粒为非接合性质粒为非接合性质粒。粒。第六十七页，讲稿共八十五页哦第六十八页，讲稿共八十五页哦第六十九页，讲稿共八十五页哦第七十页，讲稿共八十五页哦第七十一页，讲稿共八十五页哦第七十二页，讲稿共八十五页哦第七十三页，讲稿共八十五页哦 供供体体菌菌的的游游离离DNADNA片片段段被被受受体体菌菌直直接接摄摄取取，通通过过交交换换，把把它它组组合合到到自自己己的的基基因因组组中中，从从而而使使受受体体菌菌获获得得新新的的性性状状的的现现象象，称称为为转转化化或或转转化化作作用用。通通过过转转化化而而形形成成的的杂杂
50、种种后代，称转化子。后代，称转化子。(二二)转化转化第七十四页，讲稿共八十五页哦n n感受态感受态是指受体细胞是指受体细胞最易接受外源最易接受外源DNADNA并能并能实现转化的一种生理状态。实现转化的一种生理状态。n n转化因子转化因子本质上是供体菌裂解产生的本质上是供体菌裂解产生的游游离离DNADNA片段片段。第七十五页，讲稿共八十五页哦第七十六页，讲稿共八十五页哦第七十七页，讲稿共八十五页哦(三三)转导转导 转转导导以以温温和和噬噬菌菌体体为为载载体体，将将供供体体菌菌的的一一段段DNADNA转转移移到到受受体体菌菌内内，从从而而使使受受体体菌菌获获得得新新性性状状，即即由由病病毒毒介介导