文档介绍：第七章微生物的遗传变异和育种
要点:
四个概念:遗传型、表型、变异和饰变。
三个经典实验:经典转化实验、噬菌体感染实验和植物病毒重建实验证实了核酸是一切生物的遗传物质基础。
基因突变:遗传变异的基础,其中以营养缺陷型和抗药性突变株为代表的选择性突变株具有重要理论与实际应用价值。从分子水平上看,诱发突变主要有碱基置换、移码突变和染色体畸变三类。基因突变分为自发突变和诱发突变。
诱变育种:其主要步骤是出发菌株的诱变处理和突变体的筛选。营养缺陷型的筛选一般要经过诱变、淘汰野生型、检出和鉴定营养缺陷型四个环节。
基因重组:基因重组是比基因突变更高层次、更为复杂的变异方式。原核生物基因重组的类型主要有转化、转导、接合和原生质体融合等多种,真核微生物则有有性杂交、准性杂交和原生质体融合等多种。
基因工程:通过人工操纵DNA而实现的定向育种手段,可达到超远缘杂交育种,前景宽广。
第一节微生物的遗传变异的概述
遗传和变异是生物体最本质的属性之一。所谓遗传,讲的是发生在亲子间的关系,即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能,它具有极其稳定的特性。而变异是指子代与亲代之间的不相似性。遗传是相对的,变异是绝对的。遗传保证了物种的存在和延续,而变异推动了物种的进化和发展。在学习遗传、变异内容时,先应清楚掌握以下几个概念:
(一)遗传型
又称基因型,指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。遗传型是一种内在可能性或潜力,其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下,通过自身的代谢和发育,才能将它具体化,即产生表型。
(二)表型
指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和,是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。所以,它与遗传型不同,是一种现实性。
(三)变异
指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变,亦即遗传型的改变。变异的特点是在群体中以极低的概率(一般为10-5~10-10)出现,性状变化的幅度大,且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。
(四)饰变
指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化;性状变化的幅度小;因其遗传物质不变,故饰变是不遗传的。例如,Serratia marcescens(粘质沙雷氏菌)在25℃下培养时,会产生深红色的灵杆菌素,它把菌落染成鲜血似的。可是,当培养在37℃下时,群体中的一切个体都不产色素。如果重新降温至25℃,所有个体又可恢复产色素能力。所以,饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。上述的
,但其概率仅10-4,且这种消失是不可恢复的。
从遗传学研究的角度来看,微生物有着许多重要的生物学特性:微生物结构简单,个体易于变异;营养体一般都是单倍体;易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖;繁殖速度快;易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物;菌落形态特征的可见性与多样性;环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性;易于形成营养缺陷型;各种微生物一般都有相应的病毒;以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。因此在研究现代遗传学和其他许多重要的生物学基本理论问题时,微生物是最佳材料和研究对象。
对微生物遗传变异规律的深入研究,不仅促进了现代生物学的发展,而且还为微生物育种工作提供了丰富的理论基础。
第二节遗传变异的物质基础
遗传变异的物质基础是蛋白质还是核酸,曾是生物学中激烈争论的重大问题之一。直至1944年后由于连续利用微生物这一有利的实验对象设计了3个著名的实验,才以确凿的事实证实了核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。
一、证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验
(一)经典转化实验
(1928年)。他以肺炎链球菌(旧称肺炎双球菌)作为研究对象。肺炎链球菌是一种球形细菌,常成双或成链排列,可使人患肺炎,也可使小鼠患败血症而死亡。它有许多不同的菌株,有荚膜者是致病性的,它的菌落表面光滑,所以称S型;有的不形成荚膜,无致病性,菌落外观粗糙,故称R型。:
抽心血分离
小白鼠
(活)
加入活R菌或死S菌
加入活S 菌
加入活R菌和热死S菌
小白鼠(活)
小白鼠(死)
小白鼠(死)
活的S菌
培养皿培养
培养皿培养
培养皿培养
肺炎链球菌
热死S菌
不生长
活S菌
长出R菌
热死S菌+活R菌
长出大量R菌+10-6S菌
长出大量R菌和少