复旦大学：《微生物学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 微生物的遗传变异和育种（1/2）第一节 遗传变异的物质基础、第二节 基因突变和诱变育种

微生物学 第七章微生物的遗传变异和育种 复旦大学 2018-11-27

微生物学 第七章 微生物的遗传变异和育种 复旦大学 2018-11-27 1

遗传:亲代与子代相似 变异:亲代与子代、子代间不同个体不完全相同 遗传( inheritance)和变异( variation)是生命的最本质特性之 遗传型:生物的全部遗传因子及基因 表型(表现型):遗传型+环境条件 →生长发育 →一形态等生物学特征的总和 表型是由遗传型所决定,但也和环境有关

遗传：亲代与子代相似 变异： 亲代与子代、子代间不同个体不完全相同 遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一 遗传型： 表型（表现型）： 生物的全部遗传因子及基因 遗传型 + 环境条件→→→→生长发育 →→→→形态等生物学特征的总和 表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。 2

表型饰变: 表型的差异只与环境有关,只在转录、翻译水平的表 型变化 特点:暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为 橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳。 遗传型变异(基因变异、基因突变): 遗传物质改变,导致表型改变 特点:遗传性、群体中极少数个体的行为 (自发突变频率通常为106109)

表型饰变： 表型的差异只与环境有关，只在转录、翻译水平的表 型变化 特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为 橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。 遗传型变异（基因变异、基因突变）： 遗传物质改变，导致表型改变 特点：遗传性、群体中极少数个体的行为 （自发突变频率通常为10-6 -10-9） 3

放射土壤杆菌 12-1.Agrobacterium ra diobacter grown on two different media. Left: Mucoid colonies 回 sucrose-salts medium; right: non- 生长在不同培养基上的 放射土壤杆菌 左:粘状菌落,生长在含有 蔗糖和盐的培养基上 右:非粘状菌落,生长在含 有胰蛋白胨和糖蜜的培养基上 Figure 12-2. Morphological modi fications(phenotypic changes)re- sulting from changes in media composition (A)and (B)are 诺卡氏菌属 phase-contrast micrographs of No- cardia sp in (A) tryptone aga culture;(B) brain-heart infusion agar; both cultures 12 h at 30C. (Courtesy of B L Beaman and D M. Shankel, and J. Bacteriol 99:876,1969.)(Cand(D)are electron micrographs of thin sec 蛋白胨琼脂脑心浸出液琼脂 tions of Arthrobacter globiformis 425 grown in(C) nutritional complete medium and (D)biotin 球形节杆菌國 deficient medium resulting in ab- 曾 normal forms of the bacterium (several protoplasts embedded in 6● an amorphous matrix). Note that the aberrant cells are devoid of cell walls and no longer exhibit he typical shape of the species as shown in (C). Incubation was at 25 C for 36 h( Courtesy of Mar- garet Gomersall and E C S 完全培养基少生物素的培养基 少细胞壁

球形节杆菌 少生物素 的培养基-- 少细胞壁 诺卡氏菌属 完全培养基 放射土壤杆菌 4 蛋白胨琼脂 脑心浸出液琼脂

微生物是遗传学研究中的明星(模式生物): 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 对环境因素的作用敏感,易于获得各类突变株,操作性强。 微生物遗传学的意义:促进遗传学向分子水平发展,促进生化、 分子生物学和生物工程学发展、促进育种工作、 人类(微生物)基因组测序、 2015年,美国人类联合微生物组研究计划

微生物是遗传学研究中的明星（模式生物）：  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。  对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。 5  微生物遗传学的意义：促进遗传学向分子水平发展，促进生化、 分子生物学和生物工程学发展、促进育种工作、 人类（微生物）基因组测序、 2015年，美国人类联合微生物组研究计划

第一节遗传变异的物质基础 三个经典实验的原理与方法 遗传物质在微生物细胞内存在的部位和形式 原核生物的质粒 第二节基因突变和诱变育种 基因突变的规律 突变与育种 第三节基因重组和杂交育种 三和 种基因水平转移方式及其应用 第四节基因工程 第五节菌种保藏 微生物菌种保藏的基本方法

第一节 遗传变异的物质基础 第二节 基因突变和诱变育种 第三节 基因重组和杂交育种 第五节 菌种保藏 三个经典实验的原理与方法 遗传物质在微生物细胞内存在的部位和形式 原核生物的质粒 基因突变的规律 三种基因水平转移方式及其应用 微生物菌种保藏的基本方法 突变与育种 第四节 基因工程 6

第一节遗传变异的物质基础 关于遗传物质的争论: 种质连续理论:1883-1889年间 Wei mann提出:生物体的物 质分为体质和种质,认为种质具有稳定性和遗传性,是一种 具有特定分子结构的化合物。 基因学说:1933年摩尔根( Thomas hunt Mor gan)发现了染 色体,并证明基因在染色体上呈直线排列,提出了基因学说 ,使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 但染色体是由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。什么 是遗传物质?

第一节 遗传变异的物质基础 关于遗传物质的争论： 7 ➢ 种质连续理论：1883-1889年间Weismann提出：生物体的物 质分为体质和种质，认为种质具有稳定性和遗传性，是一种 具有特定分子结构的化合物。 ➢ 基因学说：1933年摩尔根（Thomas Hunt Morgan）发现了染 色体，并证明基因在染色体上呈直线排列，提出了基因学说 ，使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。 但染色体是由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。什么 是遗传物质？

证明遗传物质是核酸的三个经典实验 >1944年, Avery离体条件下的肺炎双球菌转化实验 >1952年, Hershey和 Chase噬菌体感染实验 1957年,H. Fraenkel- Concat烟草花叶病毒重建实验

一、证明遗传物质是核酸的三个经典实验 ➢ 1944年，Avery离体条件下的肺炎双球菌转化实验 ➢ 1952年，Hershey和Chase 噬菌体感染实验 ➢ 1957年，H.Fraenkel-Conrat烟草花叶病毒重建实验

邮()经典转化实验 最早进行转化( transformation)实验的是F Gr iffith(1928年),以 Streptococcus pneumoniae(肺炎 链球菌,旧称“肺炎双球菌”)作为研究对象。 光滑型(S) 粗糙型(R) 有荚膜 无荚膜 菌落光滑 菌落粗糙 分泌毒素 无毒 致病 不致病 s|、Sl、SⅢ三个血清型R|、R、R三个血清型

（一）经典转化实验 最早进行转化（transformation）实验的是F. Griffith（1928年），以Streptococcus pneumoniae（肺炎 链球菌，旧称“肺炎双球菌”）作为研究对象。 光滑型（S） 粗糙型（R） 有荚膜 无荚膜 菌落光滑 菌落粗糙 分泌毒素 无 毒 致 病 不致病 SⅠ、SⅡ、SⅢ三个血清型 RⅠ、RⅡ、RⅢ三个血清型 9

S型 R型 注射器 活的具英膜的致病性菌 小鼠死亡 活的不具荚膜的非致病菌小鼠存活 (1)动物实验 热杀死的致病性菌 活的具美膜 活的不具英 的致病性菌 膜的非致病死的致病菌和活的 死的致病性菌 小鼠存活性菌 非致病性菌 小鼠死亡 加热灭黄热死S蔺十话R黄 加入活R菌或死S菌 小白鼠(活) 小白鼠 加人活S菌 小白鼠(死) (活)加人活R菌和热死S菌→小白鼠(死) 抽心血分离 活的S菌

S型 R型 加热灭菌 热死S菌＋活R菌 （１）动物实验 10