2. 诱变育种中的几个原则
选择简便有效的诱变剂挑选优良的出发菌株
处理单细胞或单孢子悬
液
选用最适的诱变剂量
充分利用复合处理的协同效应
利用和创造形态、生理和产量间的相关指标
设计高效筛选方案
艾姆斯实验
处理单细胞或单孢子悬液的两个原因——造成不纯菌落的存在:
剂量存活率曲线和剂量诱变率曲线 3.3类突变株的筛选方法 (1) 产量突变株的筛选 (2) 抗药性突变株的筛选
梯度平板法:是一种含有某药物的梯度浓度的琼脂培养基平板,它由含药物的上半个斜面和不含药物的下半个斜面分两次浇合而成。 (3) 营养缺陷型菌株的筛选
① 与筛选营养缺陷型菌株有关的3类培养基
基本培养基:MM完全培养基:CM补充培养基:SM仅能满足某微生物的野生型菌株生长所需要的最低成分的组合培养基
满足某微生物一切营养缺陷型菌株营养需要的天然
或半组合培养基
只能满足相应的营养缺陷型突变株生长所需要的组合或半组合培养基,是在基本培养基上再添加对某一营养缺陷型突变株所不能合成的某相应代谢物所组成
② 与营养缺陷型突变有关的3类遗传型个体
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,应能在其相应的基本培养基上生长
经诱变处理后,由于发生了丧失某酶合成能力的突变,因而只能在加有该酶合成产物的培养基上才能生长
一般指营养缺陷菌株经回复突变或重组后产生的菌株,其营养要求在表型上和野生型相同
野生型营养缺陷型原养型
③ 营养缺陷型的筛选方法
分为诱变、淘汰野生型、检出和坚定四个环节
诱变剂处理
抗生素法或菌丝过滤法淘汰野生型
检出缺陷型:一个培养皿(夹层和限量补充培养);两个培养皿(逐个检出和影印接种法)
坚定缺陷型:生长谱法
第三节 基因重组和杂交育种
一、原核生物的基因重组
原核基因重组的特点:片段性;单向性;多样性。 (一) 转化
1. 定义:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而获得后者部分遗传性状的现象,称为转
化或转化作用。通过转化方式而形成的杂种后代,称转化子。 2. 转化微生物的种类
在实验室中常用的一些属于肠道菌科的细菌如大肠杆菌等很难进行转化,为克服这一不利条件,可选用有利于DNA透过细胞膜的氯化钙处理大肠杆菌的球状体,使之发生低频率的转化。
有些真菌在制成原生质体后,也可实现转化。 3. 感受态
凡能发生转化,其受体细胞必须处于感受态。感受态是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。
调节感受态的一类特异蛋白称感受态因子:
细胞壁自溶素膜相关的DNA结合蛋白几种核酸酶感受态因子
4. 转化因子
转化因子的本质是离体的DNA片段。 5. 转化过程
供体菌的dsDNA片段与感受态受体菌细胞表面的膜连DNA结合蛋白结合,期中一条链被核酸酶切开和水解,另一条进入细胞来自供体菌的ssDNA片段被细胞内的感受态特异的ssDNA结合蛋白相结合,并使ssDNA进入细胞,随即在RecA蛋白的介导下与受体菌核染色体上的同源区段配对、重组,形成一小段杂合DNA区段受体菌染色体组进行复制,于是杂合区也跟着得到复制细胞分裂后,形成一个转化子和一个仍保持受体菌原来基因型的子代
6. 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,可增殖出一群正常病毒后代的现象。转染和转化的区别十分明显,因为作为转染的病毒核酸,绝不是作为供体基因的功能,被感染的宿主也绝不是能形成转化子的受体菌。 (二) 转导
通过缺陷噬菌体的媒介,把供体细胞中的小片段DNA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,称为转导。由转导作用而获得部分新性状的重组细胞,称为转导子。 1. 普遍转导
指通过极少数完全缺陷的噬菌体对供体菌基因上任何小片段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。 (1) 完全普遍转导
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,使后者成为一个遗传性状稳定的重组体,称作普遍转导子。 (2) 流产普遍转导
经转导噬菌体的媒介而获得了供体菌DNA片段的受体菌,如果这段外源DNA在其内既不进行交换、整合和复制,也不迅速消失,而仅表现稳定的转录、翻译和性状表达,这一现象就称为流产转导。 2. 局限转导
指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、形成局限转导子的现象。
只局限于供体菌核染色体部分缺陷的温和噬菌体
误切或双重溶源菌的裂解而
形成
UV等因素对溶源菌的诱导
(1) 低频转导(LFT) (2) 高频转导(HFT) 双重溶源菌 3. 溶源转变
当正常的温和噬菌体感染其宿主细胞而使其发生溶源化时,因噬菌体基因整合到宿主的核基因组上,而使宿主获得了除免疫性外的新遗传性状的现象,称溶源转变。溶源转变不同于上述的局限转导:
是一种不携带任何外源基因的正常噬菌体噬菌体基因而不是供体菌基因提供了宿主的新性状新性状是宿主细胞溶源化时的表型,而不是经遗传重组形成的稳定转导子获得的性状可随噬菌体的消失而同时消失
(三) 接合 1.定义:供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触,把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者,使后者获得若干新遗传性状的现象,称为接合。 接合子
2.能进行接合的微生物种类
E.coli中决定性别的是其中的F质粒,它是一种属于附加体性质的质粒,既可在细胞内独立存在,也可整合到核染色体组上;可经过接合而获得,也可通过吖啶类化合物、溴化乙锭或丝裂霉素等处理而从细胞中消除。 3. E.coli的四种接合型菌株
+
(1)F菌株
_
(2)F菌株
(3)Hfr菌株(高频重组菌株) 部分合子 接合中断法 (4)F’菌株 部分双倍体
F质粒转导或F因子转导、性导或F质粒媒介的转导 (四) 原生质体融合
二、真核微生物的基因重组 (一) 有性杂交
不同遗传型的两性细胞间发生的接合和随之进行的染色体重组 (二) 准性杂交
1. 定义:一种类似于有性生殖,但比它更为原始的两性生殖方式,这是一种在同种而
不同菌株的体细胞之间发生的融合,它可不借减数分裂而导致低频基因重组并产生重组子。 2. 准性生殖过程
单倍体杂合子 3. 准性杂交育种
选择亲本强制异合移单菌落验稳定性促进变异选出良种
第四节 基因工程
一、基因工程的定义
基因重组
二、基因工程基本操作 (一) 目的基因的取得 (二) 优良载体的选择
(三) 目的基因与载体DNA的体外重组 (四) 重组载体导入受体细胞 (五) 重组受体细胞的筛选和鉴定
(六) “工程菌”或“工程细胞”的大规模培养 三、基因工程应用
第五节 菌种的衰退、复壮和保藏
一、菌种的衰退、复壮 (一) 衰退的防止 1. 控制传代次数
2. 创造良好的培养条件 3. 利用不易衰退的细胞传代 4. 采用有效的菌种保藏方法 (二) 菌种的复壮 1. 纯种分离法
2. 通过宿主体内复壮 3. 淘汰已衰退的个体 二、菌种的保藏
(1) 冷冻干燥保藏法 (2) 液氮超低温保藏法