放線菌遺傳ppt課件

1、第七章：放線菌遺傳第七章：放線菌遺傳 在放線菌遺傳學(xué)研討中，以鏈霉菌屬在放線菌遺傳學(xué)研討中，以鏈霉菌屬(Streptomyces)為主要研討對象。為主要研討對象。 鏈霉菌屬是革蘭陽性、多細(xì)胞、絲狀土壤細(xì)菌。具有復(fù)鏈霉菌屬是革蘭陽性、多細(xì)胞、絲狀土壤細(xì)菌。具有復(fù)雜的形狀分化周期，包括孢子萌生產(chǎn)生分枝狀的基質(zhì)菌絲，雜的形狀分化周期，包括孢子萌生產(chǎn)生分枝狀的基質(zhì)菌絲，基質(zhì)菌絲再發(fā)育成氣生菌絲和孢子?；|(zhì)菌絲再發(fā)育成氣生菌絲和孢子。 鏈霉菌屬的最顯著特征是產(chǎn)生廣泛的、具有重要價值的鏈霉菌屬的最顯著特征是產(chǎn)生廣泛的、具有重要價值的次級代謝產(chǎn)物：如抗生素、水解酶、酶的抑制劑、免疫調(diào)理次級代謝產(chǎn)物：如抗生素

2、、水解酶、酶的抑制劑、免疫調(diào)理劑和色素等。劑和色素等。 在自然界已發(fā)現(xiàn)的近萬種抗生素中，約在自然界已發(fā)現(xiàn)的近萬種抗生素中，約70是由鏈霉是由鏈霉菌產(chǎn)生的，如鏈霉素、紅霉素、四環(huán)素、利福霉素、多氧霉菌產(chǎn)生的，如鏈霉素、紅霉素、四環(huán)素、利福霉素、多氧霉素、阿維菌素、井岡霉素等，這些抗生素已廣泛用于醫(yī)藥、素、阿維菌素、井岡霉素等，這些抗生素已廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。1955年塞蒙梯年塞蒙梯(Semonti)夫婦首先發(fā)現(xiàn)天藍(lán)色鏈霉菌夫婦首先發(fā)現(xiàn)天藍(lán)色鏈霉菌Streptomyces coelicolor A3(2)可經(jīng)過遺傳交換產(chǎn)生重組可經(jīng)過遺傳交換產(chǎn)生重組體。體。 (Hopwood)

3、也在也在 S.coelor A3(2)菌株中證明了這一重組菌株中證明了這一重組作用。作用。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代早期，一切研討都集中在描畫遺傳特征和染年代早期，一切研討都集中在描畫遺傳特征和染色體特性上，色體特性上，19731978年研討重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到放線菌的性別年研討重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到放線菌的性別體系和遺傳重組方面。同期，還利用遺傳方法對抗生素合成、體系和遺傳重組方面。同期，還利用遺傳方法對抗生素合成、形狀分化、噬菌體等開展了全方位的研討。形狀分化、噬菌體等開展了全方位的研討。 20世紀(jì)世紀(jì)80年代，將重組年代，將重組DNA技術(shù)和原生質(zhì)體交融技術(shù)運(yùn)用技術(shù)和原生質(zhì)體交融技術(shù)運(yùn)用在該屬的研討中。在該屬的研討

4、中。 20世紀(jì)世紀(jì)90年代，用分子生物學(xué)方法開展了對放線菌的基因年代，用分子生物學(xué)方法開展了對放線菌的基因組、形狀分化的分子機(jī)制等方面的研討。組、形狀分化的分子機(jī)制等方面的研討。 放線菌遺傳的研討歷程：放線菌遺傳的研討歷程： 光學(xué)顯微鏡和電鏡察看闡明，像其他細(xì)菌的染色體一樣，光學(xué)顯微鏡和電鏡察看闡明，像其他細(xì)菌的染色體一樣，天藍(lán)色鏈霉菌天藍(lán)色鏈霉菌A3(2)的染色體的染色體 DNA在細(xì)胞中以致密的、擬核在細(xì)胞中以致密的、擬核形狀存在。形狀存在。 鏈霉菌的染色體鏈霉菌的染色體DNA也是構(gòu)成許多超螺旋區(qū)域，并與蛋白也是構(gòu)成許多超螺旋區(qū)域，并與蛋白質(zhì)和質(zhì)和RNA分子結(jié)合在一同。染色體在菌絲中以多拷貝

5、方式存分子結(jié)合在一同。染色體在菌絲中以多拷貝方式存在，而在孢子中以單拷貝方式存在。在，而在孢子中以單拷貝方式存在。 第一節(jié)第一節(jié) 鏈霉菌的染色體鏈霉菌的染色體 一、鏈霉菌的染色體DNA 以前，不斷以為鏈霉菌的染色體與大腸桿菌一樣是環(huán)狀染以前，不斷以為鏈霉菌的染色體與大腸桿菌一樣是環(huán)狀染色體。自從色體。自從1993年用脈沖電泳年用脈沖電泳(PFGE)和酶切物理圖譜等研和酶切物理圖譜等研討方法，初次證明變鉛青鏈霉菌討方法，初次證明變鉛青鏈霉菌(S.1ividans)的染色體是線的染色體是線性而非環(huán)狀以來，越來越多的研討證聽闡明：性而非環(huán)狀以來，越來越多的研討證聽闡明： 幾乎一切鏈霉菌的染色體都為線

6、性而非環(huán)狀，鏈霉菌只需幾乎一切鏈霉菌的染色體都為線性而非環(huán)狀，鏈霉菌只需一條染色體，基因內(nèi)部無內(nèi)含子。一條染色體，基因內(nèi)部無內(nèi)含子。 染色體大約均為染色體大約均為 8Mb，幾乎是大腸桿菌染色體的，幾乎是大腸桿菌染色體的2倍，少數(shù)倍，少數(shù)鏈霉菌的染色體小于鏈霉菌的染色體小于8Mb。鏈霉菌基因組。鏈霉菌基因組G+C含量為含量為7375，反復(fù)，反復(fù)DNA序列為序列為4-11。 線性染色體具有兩個特征：線性染色體具有兩個特征：1、染色體的兩個末端具有長度為、染色體的兩個末端具有長度為24-600kb的反向反復(fù)的反向反復(fù)序列，簡稱序列，簡稱TIR (terminal inverted repeat)。如

7、：天藍(lán)色鏈霉菌的如：天藍(lán)色鏈霉菌的TIR為為61kb 變鉛青鏈霉菌的變鉛青鏈霉菌的TIR為為30kb 灰色鏈霉菌灰色鏈霉菌 (S.grlseus)的的TIR為為24kb2、每個、每個DNA鏈的鏈的5末端都有共價結(jié)合蛋白，簡稱末端都有共價結(jié)合蛋白，簡稱 TP (terminal protein)。 天藍(lán)色鏈鏈菌天藍(lán)色鏈鏈菌A3 M145菌株基因組全長菌株基因組全長8,667,507bp，含有含有7825個編碼基因，是迄今為止擁有最多基因的細(xì)菌。個編碼基因，是迄今為止擁有最多基因的細(xì)菌。其中調(diào)控基因有其中調(diào)控基因有965個，占整個基因組的個，占整個基因組的12.3%。編碼次級。編碼次級代謝產(chǎn)物包括

8、抗生素合成酶基因大約占基因組的代謝產(chǎn)物包括抗生素合成酶基因大約占基因組的5%，平均每個基因編碼區(qū)的長度為平均每個基因編碼區(qū)的長度為1.14kb。 天藍(lán)色鏈霉菌天藍(lán)色鏈霉菌A3 M145和變青鉛鏈霉菌的染色體中央有復(fù)和變青鉛鏈霉菌的染色體中央有復(fù)制起點(diǎn)制起點(diǎn)oriC，普通以為鏈霉菌素線性染色體的復(fù)制經(jīng)過，普通以為鏈霉菌素線性染色體的復(fù)制經(jīng)過oriC復(fù)制原點(diǎn)進(jìn)展雙向復(fù)制，末端蛋白作為引物復(fù)制原點(diǎn)進(jìn)展雙向復(fù)制，末端蛋白作為引物TP-primesed引導(dǎo)染色體末端及岡崎片段的合成。引導(dǎo)染色體末端及岡崎片段的合成。2019年年8月英國開場了對天藍(lán)色鏈霉菌月英國開場了對天藍(lán)色鏈霉菌A3(2)M145菌菌株

9、的基因組進(jìn)展全序列測定，并于株的基因組進(jìn)展全序列測定，并于2019年全部完成。年全部完成。 遺傳不穩(wěn)定性是鏈鏈菌的主要特征之一，這與其較大的線遺傳不穩(wěn)定性是鏈鏈菌的主要特征之一，這與其較大的線性染色體直接相關(guān)。鏈霉菌線性染色體和質(zhì)粒具有類似的構(gòu)性染色體直接相關(guān)。鏈霉菌線性染色體和質(zhì)粒具有類似的構(gòu)造，普通分為中心區(qū)和兩臂區(qū)。造，普通分為中心區(qū)和兩臂區(qū)。中心區(qū)是遺傳相對穩(wěn)定區(qū)域，生命活動的必需基因均位于此。中心區(qū)是遺傳相對穩(wěn)定區(qū)域，生命活動的必需基因均位于此。兩臂區(qū)位于染色體的兩個線性末端，長度有一定差別，富含兩臂區(qū)位于染色體的兩個線性末端，長度有一定差別，富含小的回文反復(fù)序列，小的回文反復(fù)序列，

10、5-端與蛋白質(zhì)共價結(jié)合，并受其維護(hù)。端與蛋白質(zhì)共價結(jié)合，并受其維護(hù)。線性染色體末端容易喪失，有時可達(dá)線性染色體末端容易喪失，有時可達(dá)2Mb占整個基因組的占整個基因組的1/4，失去部分末端序列并不影響鏈霉菌的生長，但影響次，失去部分末端序列并不影響鏈霉菌的生長，但影響次生代謝，如氣生菌絲及孢子構(gòu)成、抗生素、色素的生成。生代謝，如氣生菌絲及孢子構(gòu)成、抗生素、色素的生成。 鏈霉菌的染色體具有高度的遺傳不穩(wěn)定性，常發(fā)生缺失和鏈霉菌的染色體具有高度的遺傳不穩(wěn)定性，常發(fā)生缺失和擴(kuò)增，引起染色體重排。染色體缺失的范圍可高達(dá)擴(kuò)增，引起染色體重排。染色體缺失的范圍可高達(dá)2000kb以上。染色體擴(kuò)增是指某些染色體

11、以上。染色體擴(kuò)增是指某些染色體DNA序列的拷貝數(shù)專注地序列的拷貝數(shù)專注地大量添加的景象。在描畫染色體擴(kuò)增時常用到大量添加的景象。在描畫染色體擴(kuò)增時常用到AUD和和ADS術(shù)術(shù)語：語：AUD (amplified unit of DNA)是指擴(kuò)增單位，來定義是指擴(kuò)增單位，來定義DNA擴(kuò)增的區(qū)域，擴(kuò)增的區(qū)域，AUD的長度為的長度為525kb，兩側(cè)是，兩側(cè)是12kb的反的反復(fù)序列。復(fù)序列。ADS(amplified DNA sequence)是用來定義擴(kuò)增的是用來定義擴(kuò)增的 DNA序序列，是擴(kuò)增單位經(jīng)過串聯(lián)反復(fù)而構(gòu)成。列，是擴(kuò)增單位經(jīng)過串聯(lián)反復(fù)而構(gòu)成。二、鏈霉菌染色體的缺失、擴(kuò)增和重排二、鏈霉菌染色體

12、的缺失、擴(kuò)增和重排 在基因擴(kuò)增的突變體中，擴(kuò)增的在基因擴(kuò)增的突變體中，擴(kuò)增的DNA序列序列(ADS)很容易很容易檢測，由于在染色體酶切電泳圖譜中，檢測，由于在染色體酶切電泳圖譜中，ADS呈很強(qiáng)的帶型。呈很強(qiáng)的帶型。在有些突變體中，在有些突變體中，ADS是染色體的重要組成成分，含量可高是染色體的重要組成成分，含量可高達(dá)染色體達(dá)染色體DNA的的30。 鏈霉菌染色體的缺失和擴(kuò)增引起的自發(fā)突變可高達(dá)鏈霉菌染色體的缺失和擴(kuò)增引起的自發(fā)突變可高達(dá)0.1一一1，用，用UV照射或生長過程中參與溴化乙錠后，突變率可照射或生長過程中參與溴化乙錠后，突變率可達(dá)達(dá)10甚至更高。甚至更高。 在變鉛青鏈霉菌在變鉛青鏈霉菌

13、66和天藍(lán)色鏈霉菌和天藍(lán)色鏈霉菌A3(2)中，最常發(fā)生缺失的染色體片段是位于中，最常發(fā)生缺失的染色體片段是位于染色體末端的氯霉素抗性基因。末端的氯霉素抗性基因缺失后，缺失末端重組而環(huán)染色體末端的氯霉素抗性基因。末端的氯霉素抗性基因缺失后，缺失末端重組而環(huán)化構(gòu)成環(huán)狀染色體，因此許多氯霉素敏感突變株具有環(huán)狀的染色體末端?；瘶?gòu)成環(huán)狀染色體，因此許多氯霉素敏感突變株具有環(huán)狀的染色體末端。 在變鉛青鏈霉菌中，約有在變鉛青鏈霉菌中，約有0.5的氯霉素敏感突變株的氯霉素敏感突變株Cmls，這種突變株表現(xiàn)更不，這種突變株表現(xiàn)更不穩(wěn)定，約以穩(wěn)定，約以25的頻率突變?yōu)榫彼崛毕菪偷念l率突變?yōu)榫彼崛毕菪?Arg-

14、)，這種缺陷型是由于編碼精氨酰，這種缺陷型是由于編碼精氨酰琥珀酸合成酶琥珀酸合成酶argG (argininosuecinate synthetase)的基因缺失呵斥的。的基因缺失呵斥的。 1.變鉛青鏈霉菌的氯霉素和精氨酸變鉛青鏈霉菌的氯霉素和精氨酸(CmlsArg-)雙突變株雙突變株Cmls Arg-雙突變株攜帶著雙突變株攜帶著AUD1。AUD1是由是由1kb-4.7kb- 4.7kb-1kb組成。組成。AUD1位于位于間隔線性染色體的末端約間隔線性染色體的末端約800kb。在在Cmls Arg-雙突變株中，與雙突變株中，與 AUD1一同被擴(kuò)增的還一同被擴(kuò)增的還有有AUD2，AUD2間隔染色

15、體末端約間隔染色體末端約300kb。AUD2攜攜帶編碼汞離子抗性的基因，大小為帶編碼汞離子抗性的基因，大小為70kb。 灰色鏈霉菌灰色鏈霉菌2247的染色體是的染色體是7.8Mb的線性染色體。的線性染色體。A因子因子(A factor)是一種細(xì)菌激素，對鏈霉素是一種細(xì)菌激素，對鏈霉素(Strepotmycin)的產(chǎn)生和的產(chǎn)生和孢子構(gòu)成起著正調(diào)理作用，孢子構(gòu)成起著正調(diào)理作用，afsA基因產(chǎn)物是基因產(chǎn)物是A因子生物合成的因子生物合成的一個關(guān)鍵酶。一個關(guān)鍵酶。afsA基因間隔染色體左末端基因間隔染色體左末端150kb。afsA基因基因在高溫條件下培育或用在高溫條件下培育或用UV照射后，以高頻率喪失。

16、照射后，以高頻率喪失。 經(jīng)過亞硝基胍經(jīng)過亞硝基胍(NTG)和高溫誘變獲得了和高溫誘變獲得了2個個afsA-突變株，對突變株，對這這2個突變株進(jìn)展分子生物學(xué)鑒定，發(fā)現(xiàn)突變株的染色體個突變株進(jìn)展分子生物學(xué)鑒定，發(fā)現(xiàn)突變株的染色體(包括包括afsA位點(diǎn)位點(diǎn))發(fā)生了缺失：發(fā)生了缺失： A突變株的染色體左末端突變株的染色體左末端180kb和右末端和右末端20kb缺失缺失 B突變株的染色體左末端突變株的染色體左末端350kb和右末端和右末端130kb缺失缺失 2.灰色鏈霉菌染色體缺失使灰色鏈霉菌染色體缺失使afsA位點(diǎn)喪失位點(diǎn)喪失 這這2個突變株的缺失染色體都再環(huán)化構(gòu)成環(huán)狀染色體。個突變株的缺失染色體都再

17、環(huán)化構(gòu)成環(huán)狀染色體。對環(huán)狀染色體的接頭對環(huán)狀染色體的接頭(junction)進(jìn)展克隆和序列分析，并進(jìn)展克隆和序列分析，并與親本菌株進(jìn)展比較。與親本菌株進(jìn)展比較。 發(fā)現(xiàn)接頭處并無大范圍的同源區(qū)，而只需發(fā)現(xiàn)接頭處并無大范圍的同源區(qū)，而只需6bp的小同源的小同源區(qū)，闡明染色體的環(huán)化是由于非同源重組引起的，屬于異區(qū)，闡明染色體的環(huán)化是由于非同源重組引起的，屬于異常重組。環(huán)狀染色體在這兩個突變株中都能穩(wěn)定存在。常重組。環(huán)狀染色體在這兩個突變株中都能穩(wěn)定存在。 產(chǎn)二素鏈霉菌遺傳極不穩(wěn)定，在培育過程或菌株保藏產(chǎn)二素鏈霉菌遺傳極不穩(wěn)定，在培育過程或菌株保藏中，常發(fā)生變異。對不產(chǎn)色素的中，常發(fā)生變異。對不產(chǎn)色素

18、的8個自發(fā)性突變株的研討個自發(fā)性突變株的研討發(fā)現(xiàn)，這些突變株的染色體都有不同程度的缺失，可將其發(fā)現(xiàn)，這些突變株的染色體都有不同程度的缺失，可將其歸為歸為3種類型：種類型：3.產(chǎn)二素鏈霉菌產(chǎn)二素鏈霉菌(S.ambofaciens)中的缺失突變體中的缺失突變體 產(chǎn)二素鏈霉菌野生型菌株的染色體是產(chǎn)二素鏈霉菌野生型菌株的染色體是8000kb的線性的線性DNA，末端，末端TIR的長度為的長度為210kb，與蛋白質(zhì)共價結(jié)合。，與蛋白質(zhì)共價結(jié)合。 對再環(huán)化后的子代染色體穩(wěn)定性研討闡明，環(huán)化后的染色體并不穩(wěn)定，又進(jìn)一步發(fā)對再環(huán)化后的子代染色體穩(wěn)定性研討闡明，環(huán)化后的染色體并不穩(wěn)定，又進(jìn)一步發(fā)生缺失。這闡明缺失

19、與染色體的環(huán)化無直接的相關(guān)性。生缺失。這闡明缺失與染色體的環(huán)化無直接的相關(guān)性。2個擴(kuò)增單位：個擴(kuò)增單位： AUD90和和AUD6的長度分別為的長度分別為15kb和和1.9kb。由于很多缺失突變體。由于很多缺失突變體的缺失點(diǎn)位于的缺失點(diǎn)位于AUD6附近，因此附近，因此AUD6被稱作染色體重排熱點(diǎn)被稱作染色體重排熱點(diǎn) F 560kbD 950kbG 480kbE 950kbJAUD90AUD6缺失位于染色體一臂的缺失位于染色體一臂的近末端，包括部分近末端，包括部分TlR序列，序列，但染色體仍呈線性。但染色體仍呈線性。染色體兩端的染色體兩端的TIR-L和和TIR-R完全缺失，然后再完全缺失，然后再環(huán)

20、化構(gòu)成環(huán)狀染色體。環(huán)化構(gòu)成環(huán)狀染色體。缺失發(fā)生在染色體的一端，并終止在擴(kuò)增部位，缺失發(fā)生在染色體的一端，并終止在擴(kuò)增部位，即突變體同時具有缺失和擴(kuò)增，染色體仍呈線性。即突變體同時具有缺失和擴(kuò)增，染色體仍呈線性。 野生型菌株中有一個野生型菌株中有一個8.0kb的的AUD序列，該序列，該AUD含有對鏈霉素含有對鏈霉素有微弱抗性的基因。在擴(kuò)增突變體中，有有微弱抗性的基因。在擴(kuò)增突變體中，有200-300個拷貝的個拷貝的8.0kb AUD串聯(lián)反復(fù)構(gòu)成的擴(kuò)增區(qū)域串聯(lián)反復(fù)構(gòu)成的擴(kuò)增區(qū)域(ADS)，對鏈霉素具有較，對鏈霉素具有較強(qiáng)的抗性。伴隨著基因擴(kuò)增，位于強(qiáng)的抗性。伴隨著基因擴(kuò)增，位于ADS附近約附近約1

21、0kb DNA的缺的缺失。失。4.不產(chǎn)色鏈霉菌紅迪變種不產(chǎn)色鏈霉菌紅迪變種(S.achromogenes subsp. rubradiris)的染色體擴(kuò)增的染色體擴(kuò)增在弗氏鏈霉菌在弗氏鏈霉菌(S. fradiae)中，野生型菌株只需一個中，野生型菌株只需一個AUD，由，由8.3kb和兩側(cè)和兩側(cè)2.2kb正向反復(fù)序列組成。正向反復(fù)序列組成。而在它的擴(kuò)增突變體中，據(jù)而在它的擴(kuò)增突變體中，據(jù)DNA雜交的動力學(xué)闡明，有雜交的動力學(xué)闡明，有500多多個拷貝的個拷貝的10.5kbAUD，即擴(kuò)增長度到達(dá)，即擴(kuò)增長度到達(dá)5000kb。 缺失和擴(kuò)增是鏈霉菌中的一種普遍景象。不穩(wěn)定的構(gòu)造基缺失和擴(kuò)增是鏈霉菌中的一

22、種普遍景象。不穩(wěn)定的構(gòu)造基因常與染色體的擴(kuò)增單位因常與染色體的擴(kuò)增單位AUD相連而被缺失掉，缺失終止相連而被缺失掉，缺失終止在在ADS附近。附近。鏈霉菌染色體重排主要有三種類型：鏈霉菌染色體重排主要有三種類型：線狀染色體的兩個末端都發(fā)生缺失，缺失末端重組后環(huán)線狀染色體的兩個末端都發(fā)生缺失，缺失末端重組后環(huán)化構(gòu)成環(huán)狀染色體；化構(gòu)成環(huán)狀染色體；缺失和擴(kuò)增只發(fā)生在染色體的一個末端，另一個末端堅缺失和擴(kuò)增只發(fā)生在染色體的一個末端，另一個末端堅持完好，因此染色體仍是線狀的；持完好，因此染色體仍是線狀的；在染色體內(nèi)部發(fā)生大范圍的缺失，染色體的兩個末端仍在染色體內(nèi)部發(fā)生大范圍的缺失，染色體的兩個末端仍是完好

23、的。是完好的。 大多數(shù)鏈霉菌都含有質(zhì)粒，幾乎都是自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒，它們在鏈霉菌的接合過程中起著重要作用。少數(shù)質(zhì)粒與抗生素的產(chǎn)生、形狀分化等有關(guān)。鏈霉菌中的質(zhì)粒，大小從4kb到600kb，拷貝數(shù)從幾個到幾百個，有線性和環(huán)狀兩種類型。 (1)線性質(zhì)粒 鏈霉菌中有很多質(zhì)粒在形狀上是線性的，如SCPl、pSLA2等。鏈霉菌中的線性質(zhì)粒與鏈毒菌的線性染色體一樣，在DNA兩端具有TIR和5末端蛋白。 第二節(jié)第二節(jié) 鏈霉菌中的質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座因子和噬菌體鏈霉菌中的質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座因子和噬菌體一、鏈霉菌中的質(zhì)粒一、鏈霉菌中的質(zhì)粒1.鏈霉菌中的質(zhì)粒類型鏈霉菌中的質(zhì)粒類型(2)環(huán)狀質(zhì)粒：環(huán)狀質(zhì)粒： 傳統(tǒng)的共價、閉合、環(huán)狀質(zhì)粒傳統(tǒng)

24、的共價、閉合、環(huán)狀質(zhì)粒(cccDNA) ，如：如：SCP231kb，其拷貝數(shù)低；，其拷貝數(shù)低；pIJl01(8.9kb)質(zhì)粒，質(zhì)粒，具有具有300個拷貝。個拷貝。 有些環(huán)狀的鏈霉菌質(zhì)粒具有像有些環(huán)狀的鏈霉菌質(zhì)粒具有像噬菌體那樣，能特異性的噬菌體那樣，能特異性的整合到宿主染色體上。天藍(lán)色鏈霉菌的整合到宿主染色體上。天藍(lán)色鏈霉菌的SLP1(17kb)和產(chǎn)二素和產(chǎn)二素鏈霉菌的鏈霉菌的 pSAM2(11kb)就是這種類型的質(zhì)粒。就是這種類型的質(zhì)粒。 這些質(zhì)粒正常情況下位于染色體上，當(dāng)它們切離染色體后，這些質(zhì)粒正常情況下位于染色體上，當(dāng)它們切離染色體后，經(jīng)過接協(xié)作用能獨(dú)立地轉(zhuǎn)移到不含這種質(zhì)粒的菌株中。經(jīng)

25、過接協(xié)作用能獨(dú)立地轉(zhuǎn)移到不含這種質(zhì)粒的菌株中。 自然條件下，鏈霉菌的遺傳重組主要是經(jīng)過自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒介自然條件下，鏈霉菌的遺傳重組主要是經(jīng)過自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒介導(dǎo)的接協(xié)作用而進(jìn)展的。導(dǎo)的接協(xié)作用而進(jìn)展的。 大多數(shù)鏈霉菌的自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒都具有致死接合反響的特征，大多數(shù)鏈霉菌的自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒都具有致死接合反響的特征，在表型上產(chǎn)生在表型上產(chǎn)生“麻點(diǎn)麻點(diǎn)(pock)。麻點(diǎn)：指將含有自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒的菌株，接種到不含該質(zhì)粒的菌麻點(diǎn)：指將含有自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒的菌株，接種到不含該質(zhì)粒的菌株的株的“菌絲坪上培育時，產(chǎn)生環(huán)狀暈圈的景象。菌絲坪上培育時，產(chǎn)生環(huán)狀暈圈的景象。2.質(zhì)粒與致死接合反響質(zhì)粒與致死接合反響(1ethal zy

26、gosis，lez+) 這種景象最早在天藍(lán)色鏈霉菌中發(fā)現(xiàn)，即當(dāng)含有這種景象最早在天藍(lán)色鏈霉菌中發(fā)現(xiàn)，即當(dāng)含有SCP2質(zhì)粒的質(zhì)粒的天藍(lán)色鏈霉菌培育物影印到天藍(lán)色鏈霉菌培育物影印到SCP2-菌株的菌株的“菌絲坪上培育時，菌絲坪上培育時，能產(chǎn)生環(huán)狀暈圈，即麻點(diǎn)。能產(chǎn)生環(huán)狀暈圈，即麻點(diǎn)。 麻點(diǎn)的構(gòu)成：是由于麻點(diǎn)的構(gòu)成：是由于SCP2質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到SCP2-菌株后，導(dǎo)致菌株后，導(dǎo)致SCP2-菌株暫時發(fā)育緩慢而呵斥的，這種景象也叫致死接合菌株暫時發(fā)育緩慢而呵斥的，這種景象也叫致死接合反響。反響。 研討闡明，鏈霉菌一切的接合質(zhì)粒，都能產(chǎn)生致死接合反研討闡明，鏈霉菌一切的接合質(zhì)粒，都能產(chǎn)生致死接合反響。

27、經(jīng)過接協(xié)作用在響。經(jīng)過接協(xié)作用在SCP2-能否產(chǎn)生麻點(diǎn)，就很容易鑒定鏈能否產(chǎn)生麻點(diǎn)，就很容易鑒定鏈霉菌中的接合質(zhì)粒。經(jīng)過致死接合反響，已在其他鏈霉菌中霉菌中的接合質(zhì)粒。經(jīng)過致死接合反響，已在其他鏈霉菌中發(fā)現(xiàn)了一系列接合質(zhì)粒。發(fā)現(xiàn)了一系列接合質(zhì)粒。 除SCP1外，大多數(shù)鏈霉菌的自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒都較小。如：pIJ101這樣的小質(zhì)粒，它本身含有自主轉(zhuǎn)移機(jī)制能進(jìn)展自我轉(zhuǎn)移，而不依托大質(zhì)粒進(jìn)展轉(zhuǎn)移。為什么鏈霉菌中與接協(xié)作用有關(guān)的質(zhì)粒普通都較??？ 這能夠與鏈霉菌的接合方式有關(guān)，鏈霉菌細(xì)胞之間的接合不需求性菌毛，而大腸桿菌的接協(xié)作用那么依賴于質(zhì)粒編碼的性菌毛的作用。大多數(shù)鏈霉菌的質(zhì)粒的接合效率能到達(dá)100。 3

28、.幾種重要的自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒幾種重要的自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒1971年，經(jīng)過遺傳研討證明，年，經(jīng)過遺傳研討證明，SCP1質(zhì)粒控制著寄主天藍(lán)色鏈質(zhì)?？刂浦闹魈焖{(lán)色鏈霉菌的致育性，但由于它是一種宏大質(zhì)粒，難于分別和進(jìn)展深霉菌的致育性，但由于它是一種宏大質(zhì)粒，難于分別和進(jìn)展深化研討。直到化研討。直到20世紀(jì)世紀(jì)80年代末和年代末和90年代初，才對它的分子構(gòu)年代初，才對它的分子構(gòu)造有了深化了解。造有了深化了解。 (1)天藍(lán)色鏈霉菌天藍(lán)色鏈霉菌SCP1質(zhì)粒質(zhì)粒SCP1：線性雙鏈：線性雙鏈DNA、363kb，攜帶次甲基霉素生物合，攜帶次甲基霉素生物合成基因。質(zhì)粒成基因。質(zhì)粒DNA兩端有長末端反向反復(fù)序列兩端有長末端反

29、向反復(fù)序列(TIR)。左。左末端反復(fù)序列末端反復(fù)序列(TIR-L)和右末端反復(fù)序列和右末端反復(fù)序列 (TIR-R)長度均長度均為為80kb，而且，而且TIR-R內(nèi)側(cè)含有插入因子內(nèi)側(cè)含有插入因子IS466。Sakaguchi等人提出的線性染色體或線性質(zhì)粒的構(gòu)造模型：等人提出的線性染色體或線性質(zhì)粒的構(gòu)造模型： SCP1的球拍框架的球拍框架(racket frame)構(gòu)造，球拍柄是由染色體構(gòu)造，球拍柄是由染色體DNA的反向反復(fù)序列區(qū)域組成，這一構(gòu)造的構(gòu)成是的反向反復(fù)序列區(qū)域組成，這一構(gòu)造的構(gòu)成是TIR及其結(jié)及其結(jié)合蛋白的相互作用的結(jié)果。合蛋白的相互作用的結(jié)果。TIR-LTIR-RIS466SCP1

30、363kbSCPl質(zhì)粒具有以下特征：質(zhì)粒具有以下特征：編碼幾種與產(chǎn)孢有關(guān)的蛋白質(zhì)。編碼幾種與產(chǎn)孢有關(guān)的蛋白質(zhì)。攜帶合成次甲基霉素的基因簇。攜帶合成次甲基霉素的基因簇。在天藍(lán)色鏈霉菌中有以下幾種存在方式：在天藍(lán)色鏈霉菌中有以下幾種存在方式： a.自主復(fù)制質(zhì)粒自主復(fù)制質(zhì)粒(SCP1)； b.整合到寄主染色體上的整合型整合到寄主染色體上的整合型(SCP1-NF)； c.帶有染色體片段的自主復(fù)制質(zhì)粒帶有染色體片段的自主復(fù)制質(zhì)粒 (SCP1-cysB和和 SCP1-argA uraB)。 UF：超致育型：超致育型UltrafertilityF- IF：原始致育型：原始致育型Initial Fertili

31、tyF+NF：正常致育型：正常致育型Normal FertilityHfrSCP2：是共價、閉合的環(huán)狀雙鏈：是共價、閉合的環(huán)狀雙鏈DNA ，31kb，拷貝數(shù)是，拷貝數(shù)是1-2個個/細(xì)胞。細(xì)胞。 SCP2中有一個高致育突變體，被定名為中有一個高致育突變體，被定名為SCP2*，引起的，引起的重組率可高達(dá)重組率可高達(dá)10-3。根據(jù)酶切圖譜可區(qū)分。根據(jù)酶切圖譜可區(qū)分SCP2*和和SCP2。 在經(jīng)過一個在經(jīng)過一個“孢子孢子-孢子循環(huán)后，孢子循環(huán)后，99.5子代孢子都保管子代孢子都保管SCP2質(zhì)粒，能促進(jìn)染色體從供體向受體的轉(zhuǎn)移。質(zhì)粒，能促進(jìn)染色體從供體向受體的轉(zhuǎn)移。(2)天藍(lán)色鏈霉菌天藍(lán)色鏈霉菌SCP2

32、質(zhì)粒質(zhì)粒1975年經(jīng)過遺傳鑒定而發(fā)現(xiàn)，天藍(lán)色鏈霉菌中的第二種致年經(jīng)過遺傳鑒定而發(fā)現(xiàn)，天藍(lán)色鏈霉菌中的第二種致育質(zhì)粒。育質(zhì)粒。改造后的改造后的 SCP2*作為鏈霉菌的克隆載體和鏈霉菌與大腸桿作為鏈霉菌的克隆載體和鏈霉菌與大腸桿菌間的穿越載體而被廣泛運(yùn)用。菌間的穿越載體而被廣泛運(yùn)用。pIJ101：8.9kb、拷貝數(shù)高達(dá)、拷貝數(shù)高達(dá) 300個的環(huán)狀質(zhì)粒，屬于自主個的環(huán)狀質(zhì)粒，屬于自主轉(zhuǎn)移質(zhì)粒，能高頻率轉(zhuǎn)移到受體菌中。該質(zhì)粒攜帶的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒，能高頻率轉(zhuǎn)移到受體菌中。該質(zhì)粒攜帶的6個基因個基因與質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移和麻點(diǎn)的構(gòu)成有關(guān)。與質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移和麻點(diǎn)的構(gòu)成有關(guān)。 其中其中kilA和和kilB是致死基因，與質(zhì)粒的接合

33、致死反響有關(guān)，是致死基因，與質(zhì)粒的接合致死反響有關(guān)，這兩個基因突變，那么不能構(gòu)成麻點(diǎn)。這兩個基因突變，那么不能構(gòu)成麻點(diǎn)。 korA和和 korB是致死抑制基因是致死抑制基因(killoverride)，抑制致死基，抑制致死基因因kilA和和kilB的過量表達(dá)。的過量表達(dá)。 tra基因擔(dān)任質(zhì)粒在菌絲間的轉(zhuǎn)移，而基因擔(dān)任質(zhì)粒在菌絲間的轉(zhuǎn)移，而spd(spead)基因擔(dān)基因擔(dān)任質(zhì)粒在菌絲內(nèi)的轉(zhuǎn)移。任質(zhì)粒在菌絲內(nèi)的轉(zhuǎn)移。tra和和spd突變后，也不能產(chǎn)生麻點(diǎn)。突變后，也不能產(chǎn)生麻點(diǎn)。(3)變鉛青鏈霉菌變鉛青鏈霉菌pIJ101質(zhì)粒質(zhì)粒 kilA、kilB、tra、spd四個基因與質(zhì)粒轉(zhuǎn)移和致死接合反響四

34、個基因與質(zhì)粒轉(zhuǎn)移和致死接合反響有關(guān)，而有關(guān)，而korA和和korB對對kilA和和kilB的作用進(jìn)展調(diào)控。的作用進(jìn)展調(diào)控。 因此，麻點(diǎn)的構(gòu)成是質(zhì)粒轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞后，由于因此，麻點(diǎn)的構(gòu)成是質(zhì)粒轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞后，由于kil基因的基因的暫時表達(dá)而使細(xì)胞生長遭到抑制的結(jié)果。暫時表達(dá)而使細(xì)胞生長遭到抑制的結(jié)果。 無論是從鏈霉菌、酵母菌或其他真菌還是從玉米中發(fā)現(xiàn)無論是從鏈霉菌、酵母菌或其他真菌還是從玉米中發(fā)現(xiàn)的線性質(zhì)粒都具有兩個共同特征：的線性質(zhì)粒都具有兩個共同特征：第一是線性第一是線性DNA的兩個末端具有反向反復(fù)序列；的兩個末端具有反向反復(fù)序列；第二是第二是DNA的的5端結(jié)合著末端蛋白。端結(jié)合著末端蛋白

35、。婁徹鏈霉菌婁徹鏈霉菌(S.rochei)中的中的pSLA2質(zhì)粒，經(jīng)過位于質(zhì)粒質(zhì)粒，經(jīng)過位于質(zhì)粒DNA中央的復(fù)制起點(diǎn)進(jìn)展雙向復(fù)制，在中央的復(fù)制起點(diǎn)進(jìn)展雙向復(fù)制，在 3端留下端留下280bp的單鏈空的單鏈空隙，然后靠隙，然后靠TP作為引物進(jìn)展復(fù)制而補(bǔ)齊。作為引物進(jìn)展復(fù)制而補(bǔ)齊。4.線性質(zhì)粒的復(fù)制和轉(zhuǎn)移線性質(zhì)粒的復(fù)制和轉(zhuǎn)移 (1) TP作為引物引導(dǎo)作為引物引導(dǎo)DNA復(fù)制復(fù)制 在鏈霉菌中，線性質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移方式能夠與在鏈霉菌中，線性質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移方式能夠與F質(zhì)粒的方式類似。質(zhì)粒的方式類似。結(jié)合著末端蛋白結(jié)合著末端蛋白TP的的DNA的的5端作為轉(zhuǎn)移起點(diǎn)端作為轉(zhuǎn)移起點(diǎn)(ori T)，在轉(zhuǎn)移起點(diǎn)處，在轉(zhuǎn)移

36、起點(diǎn)處，TP作為引物起始作為引物起始 DNA的復(fù)制，被棄置的帶有的復(fù)制，被棄置的帶有TP的親本鏈開場向受體的親本鏈開場向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移，其過程類似于細(xì)胞轉(zhuǎn)移，其過程類似于FHfr轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 。 (2) 線性質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移線性質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移TP:5結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白線性質(zhì)粒線性質(zhì)粒oriT轉(zhuǎn)移到受體轉(zhuǎn)移到受體鏈霉菌中的轉(zhuǎn)座因子包括插入序列鏈霉菌中的轉(zhuǎn)座因子包括插入序列IS、轉(zhuǎn)座子及可轉(zhuǎn)座、轉(zhuǎn)座子及可轉(zhuǎn)座的噬菌體。在曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)座因子中，都不含天然選擇標(biāo)志。的噬菌體。在曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)座因子中，都不含天然選擇標(biāo)志。這些轉(zhuǎn)座因子有的位于染色體上，有的位于質(zhì)粒上。這些轉(zhuǎn)座因子有的位于染色體上，有的位于質(zhì)粒上。二

37、、鏈霉菌中的轉(zhuǎn)座因子二、鏈霉菌中的轉(zhuǎn)座因子 天藍(lán)色鏈霉菌的天藍(lán)色鏈霉菌的IS117是是2.5kb的的“mini-circle，能整，能整合在染色體的特異位點(diǎn)上，具有環(huán)狀的轉(zhuǎn)座中間體，其具有合在染色體的特異位點(diǎn)上，具有環(huán)狀的轉(zhuǎn)座中間體，其具有抗性標(biāo)志的衍生物被用做整合型載體?？剐詷?biāo)志的衍生物被用做整合型載體。 變鉛青鏈霉菌的變鉛青鏈霉菌的IS493和弗氏鏈霉菌的和弗氏鏈霉菌的Tn4556是兩個隨是兩個隨機(jī)整合的轉(zhuǎn)座因子，被改造后用來進(jìn)展轉(zhuǎn)座誘變。機(jī)整合的轉(zhuǎn)座因子，被改造后用來進(jìn)展轉(zhuǎn)座誘變。 從分枝桿菌從分枝桿菌Mycobacterium fortuitum中分別到的中分別到的IS6100有時也用

38、來對鏈霉菌進(jìn)展轉(zhuǎn)座誘變。有時也用來對鏈霉菌進(jìn)展轉(zhuǎn)座誘變。轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)座因子染色體上拷貝數(shù)染色體上拷貝數(shù)質(zhì)粒上拷貝數(shù)質(zhì)粒上拷貝數(shù)天藍(lán)色鏈霉菌天藍(lán)色鏈霉菌IS110（1.55kb）IS117（2.5kb）IS118（1.0kb）類IS118（1.4kb）IS466（1.6kb）32212001（SCP2）01（SCP2）變鉛青鏈霉菌變鉛青鏈霉菌IS113（2kb）IS493（1.6kb）類IS281（1.4kb）Tn4811（5.4kb）IS1372（1.3kb）IS1373（864bp）13125-721（SLP2）表：天藍(lán)色鏈霉菌和變鉛青鏈霉菌中的轉(zhuǎn)座因子表：天藍(lán)色鏈霉菌和變鉛青鏈霉菌中的轉(zhuǎn)座因

39、子 鏈霉菌中既有溫暖性噬菌體也有烈性噬菌體，有些噬菌體的寄主范圍窄，而鏈霉菌中既有溫暖性噬菌體也有烈性噬菌體，有些噬菌體的寄主范圍窄，而有些噬菌體的寄主范圍廣泛。有些噬菌體的寄主范圍廣泛。 由于鏈霉菌屬于土壤細(xì)菌，因此鏈霉菌的噬菌體最容易從土壤中分別而得到。由于鏈霉菌屬于土壤細(xì)菌，因此鏈霉菌的噬菌體最容易從土壤中分別而得到。曾經(jīng)從很多鏈霉菌中分別到噬菌體：曾經(jīng)從很多鏈霉菌中分別到噬菌體：三、鏈霉菌中的噬菌體三、鏈霉菌中的噬菌體天藍(lán)色鏈霉菌中的天藍(lán)色鏈霉菌中的C31噬菌體噬菌體委內(nèi)瑞拉鏈霉菌委內(nèi)瑞拉鏈霉菌(S.venezuelae)中的中的SVl噬菌體噬菌體龜裂鏈霉菌中的龜裂鏈霉菌中的RP2和和

40、RP3噬菌體噬菌體這些噬菌體在鏈霉菌的基因交換中起重要作用這些噬菌體在鏈霉菌的基因交換中起重要作用 SVl噬菌體經(jīng)過改造后被用來進(jìn)展普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)，能介導(dǎo)對噬菌體經(jīng)過改造后被用來進(jìn)展普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)，能介導(dǎo)對許多營養(yǎng)缺陷型菌株轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落。許多營養(yǎng)缺陷型菌株轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生原養(yǎng)型菌落。 C31是鏈霉菌的廣寄主范圍的溫暖噬菌體，在形狀和其是鏈霉菌的廣寄主范圍的溫暖噬菌體，在形狀和其他特征上與大腸桿菌他特征上與大腸桿菌噬菌體類似。噬菌體類似。C31既能溶源又能裂解，既能溶源又能裂解，噬菌體經(jīng)過噬菌體經(jīng)過att位點(diǎn)整合到宿主染色體的特異位點(diǎn)上而構(gòu)成原位點(diǎn)整合到宿主染色體的特異位點(diǎn)上而構(gòu)成原噬菌體。噬菌體。 其其

41、DNA長度為長度為41.4kb，G+C含量為含量為63，具有黏性末端，具有黏性末端，全序列已被測定。經(jīng)過對全序列已被測定。經(jīng)過對C31的一系列改造，曾經(jīng)構(gòu)建了的一系列改造，曾經(jīng)構(gòu)建了一系列克隆載體，被廣泛地運(yùn)用在鏈霉菌的基因克隆中一系列克隆載體，被廣泛地運(yùn)用在鏈霉菌的基因克隆中 鏈霉菌在適宜的培育基上生長時，構(gòu)成基質(zhì)菌絲和氣生鏈霉菌在適宜的培育基上生長時，構(gòu)成基質(zhì)菌絲和氣生菌絲，在氣生菌絲上構(gòu)成陳列和形狀各異的分生孢子。菌絲，在氣生菌絲上構(gòu)成陳列和形狀各異的分生孢子。第三節(jié)第三節(jié) 鏈霉菌的接協(xié)作用鏈霉菌的接協(xié)作用 自然條件下，鏈霉菌間的遺傳重組主要經(jīng)過質(zhì)粒介導(dǎo)的自然條件下，鏈霉菌間的遺傳重組主

42、要經(jīng)過質(zhì)粒介導(dǎo)的接協(xié)作用進(jìn)展，如天藍(lán)色鏈霉菌接協(xié)作用進(jìn)展，如天藍(lán)色鏈霉菌A3(2)、變鉛青鏈霉菌、變鉛青鏈霉菌66、龜裂鏈霉菌、慶豐鏈霉菌等都能進(jìn)展接協(xié)作用，其中對天龜裂鏈霉菌、慶豐鏈霉菌等都能進(jìn)展接協(xié)作用，其中對天藍(lán)色鏈霉菌和變鉛青鏈霉菌的研討較為深化。藍(lán)色鏈霉菌和變鉛青鏈霉菌的研討較為深化。 一、鏈霉菌基因重組的發(fā)現(xiàn)1955年塞蒙梯年塞蒙梯(Sermonti)夫婦首先發(fā)現(xiàn)天藍(lán)色鏈霉菌可經(jīng)夫婦首先發(fā)現(xiàn)天藍(lán)色鏈霉菌可經(jīng)過遺傳重組交換產(chǎn)生重組體?；羝瘴榈逻^遺傳重組交換產(chǎn)生重組體?；羝瘴榈?Hopwood)也在天也在天藍(lán)色鏈霉菌藍(lán)色鏈霉菌A3(2)菌株中證明了這一景象。他們的實(shí)驗(yàn)過程菌株中證明了這

43、一景象。他們的實(shí)驗(yàn)過程大致可以分為以下三個階段。大致可以分為以下三個階段。 將兩個不同的營養(yǎng)缺陷型菌株混合培育，使基質(zhì)菌絲相交融。將兩個不同的營養(yǎng)缺陷型菌株混合培育，使基質(zhì)菌絲相交融。 一個菌絲的部分染色體經(jīng)過菌絲間的銜接而進(jìn)入另一菌絲構(gòu)成部分雜一個菌絲的部分染色體經(jīng)過菌絲間的銜接而進(jìn)入另一菌絲構(gòu)成部分雜合核。雜合核具有兩套染色體，其中作為受體的染色體是完好的，而作合核。雜合核具有兩套染色體，其中作為受體的染色體是完好的，而作為供體的染色體是不完好的，只是一個染色體區(qū)段。為供體的染色體是不完好的，只是一個染色體區(qū)段。 部分雜合核在分裂過程中發(fā)生染色體交換，結(jié)果在同一菌絲體上構(gòu)成部分雜合核在分裂

44、過程中發(fā)生染色體交換，結(jié)果在同一菌絲體上構(gòu)成各種單倍重組體孢子。各種單倍重組體孢子。 這樣由一個雜合核演化繁衍構(gòu)成的菌落叫異質(zhì)系克隆這樣由一個雜合核演化繁衍構(gòu)成的菌落叫異質(zhì)系克隆(heteroclone)。由異質(zhì)系克隆產(chǎn)生的孢子大多不能在根本培育基上生長，采用不同的選由異質(zhì)系克隆產(chǎn)生的孢子大多不能在根本培育基上生長，采用不同的選擇性培育基可以鑒別出不同類型的單倍重組體。異質(zhì)系是放線菌基因重?fù)裥耘嘤梢澡b別出不同類型的單倍重組體。異質(zhì)系是放線菌基因重組所特有的景象。組所特有的景象。 SCPl是在鏈霉菌中最早發(fā)現(xiàn)的第一個與遺傳重組有關(guān)的性是在鏈霉菌中最早發(fā)現(xiàn)的第一個與遺傳重組有關(guān)的性因子。因子。

45、SCPI控制著寄主天藍(lán)色鏈霉菌的各種致育形狀控制著寄主天藍(lán)色鏈霉菌的各種致育形狀不含不含SCPl質(zhì)粒的菌株：質(zhì)粒的菌株：UF(Ultrafertility，超致育型，超致育型)攜帶攜帶SCPl質(zhì)粒的菌株：質(zhì)粒的菌株：IF(Initial Fertility，原始致育型，原始致育型)；SCPl整合在寄主染色體上的菌株：整合在寄主染色體上的菌株：NF (Normal Fertility，正常致育型正常致育型)。分別相當(dāng)于大腸桿菌的。分別相當(dāng)于大腸桿菌的F-、F+和和Hfr二、天藍(lán)色鏈霉菌中的性別體制和遺傳重組二、天藍(lán)色鏈霉菌中的性別體制和遺傳重組1.天藍(lán)色鏈霉菌天藍(lán)色鏈霉菌A3(2)的性別體制的性

46、別體制天藍(lán)色鏈霉菌致育類型與大腸桿菌致育類型類似，但是二天藍(lán)色鏈霉菌致育類型與大腸桿菌致育類型類似，但是二者之間也有區(qū)別：者之間也有區(qū)別：在大腸桿菌中在大腸桿菌中F-F-是不育的，在天藍(lán)色鏈霉菌中可以是不育的，在天藍(lán)色鏈霉菌中可以從從UFUF雜交中得到少數(shù)的重組子，闡明它們是可育的。雜交中得到少數(shù)的重組子，闡明它們是可育的。闡明還有另外的致育因子，后來發(fā)如今天藍(lán)色鏈霉菌中除闡明還有另外的致育因子，后來發(fā)如今天藍(lán)色鏈霉菌中除SCP1外，還有另一種致育因子外，還有另一種致育因子(SCP2)。在大腸桿菌中在大腸桿菌中F+F+或或 HfrHfr雜交普通是不可育的，雜交普通是不可育的，而在天藍(lán)色鏈霉菌中

47、，而在天藍(lán)色鏈霉菌中，NFNF和和IFIF雜交都是高度可育雜交都是高度可育的。的。在大腸桿菌中，在大腸桿菌中，F(xiàn)+F-雜交都是雜交都是F+，HfrF-雜交絕大雜交絕大多數(shù)都是多數(shù)都是F-。在天藍(lán)色鏈霉菌中，那么。在天藍(lán)色鏈霉菌中，那么IFUF雜交子代是雜交子代是IF，而，而NFUF雜交子代是雜交子代是NF。闡明雖然。闡明雖然NF中的致育因子中的致育因子和染色體整合，但每次染色體的轉(zhuǎn)移都必需包括致育因子，和染色體整合，但每次染色體的轉(zhuǎn)移都必需包括致育因子，所以二者雜交子代的基因型是有區(qū)別的。所以二者雜交子代的基因型是有區(qū)別的。 SCP1的這三種存在方式是根據(jù)其所表現(xiàn)的遺傳特征而的這三種存在方式是

48、根據(jù)其所表現(xiàn)的遺傳特征而鑒定出來的。鑒定出來的。 1993年，用脈沖電泳方法對早期鑒定的一系列天藍(lán)年，用脈沖電泳方法對早期鑒定的一系列天藍(lán)色鏈霉菌色鏈霉菌A3(2)菌株的菌株的SCPl質(zhì)粒情況進(jìn)展了分析，證明質(zhì)粒情況進(jìn)展了分析，證明了了SCP1的存在形狀與早期遺傳鑒定的特征相吻合的存在形狀與早期遺傳鑒定的特征相吻合 SCP1與與SCP2或或SCP2*這兩種不同的致育因子，在天這兩種不同的致育因子，在天藍(lán)色鏈霉菌的遺傳重組中的相互關(guān)系？藍(lán)色鏈霉菌的遺傳重組中的相互關(guān)系？SCP1與與SCP2或或SCP2*在質(zhì)粒轉(zhuǎn)移方面是獨(dú)立的，即在質(zhì)粒轉(zhuǎn)移方面是獨(dú)立的，即SCP1的轉(zhuǎn)移不依賴于的轉(zhuǎn)移不依賴于SCP

49、2的作用，反之同理。的作用，反之同理。在致育性方面，它們的作用也是獨(dú)立的，相互之間無干擾在致育性方面，它們的作用也是獨(dú)立的，相互之間無干擾作用。當(dāng)作用。當(dāng)SCP1和和SCP2或或SCP2*共同存在時，在促進(jìn)染色共同存在時，在促進(jìn)染色體重組方面的作用是累加的體重組方面的作用是累加的2SCP1和和SCP2或或SCP2*與遺傳重組與遺傳重組SCP1- SCP2-SCP1- SCP2+SCP1- SCP2*SCP1+ SCP2-SCP1+ SCP2+SCP1+ SCP2*SCP1- SCP2-SCP1- SCP2+SCP1- SCP2*SCP1+ SCP2-SCP1+ SCP2+SCP1+ SCP2*

50、10-810-610-310-610-510-2-10-710-510-510-610-4-10-310-210-310-2-10-510-510-2-10-510-3-10-3表：含有表：含有SCP1、SCP2SCP2*兩個親本雜交后代的重兩個親本雜交后代的重 組頻率：組頻率： A：proA1 argA1 cysD18 B：hisA1 uraA1 strA1AB1) 兩個親本都帶有同一種質(zhì)粒時，重組頻率低兩個親本都帶有同一種質(zhì)粒時，重組頻率低10-62) 當(dāng)只需一個親本帶有這種質(zhì)粒時，重組率就會提高當(dāng)只需一個親本帶有這種質(zhì)粒時，重組率就會提高 鏈霉菌雜交：把兩個帶有不同遺傳性狀的營養(yǎng)缺陷型親

51、本鏈霉菌雜交：把兩個帶有不同遺傳性狀的營養(yǎng)缺陷型親本菌株混合培育在瓊脂平板上，在培育過程中就會發(fā)生接協(xié)菌株混合培育在瓊脂平板上，在培育過程中就會發(fā)生接協(xié)作用，并伴隨著遺傳重組。然后將混合培育后產(chǎn)物涂布在作用，并伴隨著遺傳重組。然后將混合培育后產(chǎn)物涂布在選擇性培育基上，挑選重組子并進(jìn)展遺傳分析。選擇性培育基上，挑選重組子并進(jìn)展遺傳分析。 三、鏈霉菌的遺傳分析方法和基因連鎖圖的制造三、鏈霉菌的遺傳分析方法和基因連鎖圖的制造 在天藍(lán)色鏈霉菌及其他鏈霉菌的基因定位中，在天藍(lán)色鏈霉菌及其他鏈霉菌的基因定位中，常用的方法是：常用的方法是： “44雜交法雜交法 異質(zhì)系克隆異質(zhì)系克隆 平板雜交平板雜交下面就分

52、別引見這幾種方法的原理。下面就分別引見這幾種方法的原理。 將各含有將各含有2個缺陷型的兩個親本進(jìn)展雜交，雜交后的孢子個缺陷型的兩個親本進(jìn)展雜交，雜交后的孢子經(jīng)過稀釋并涂布到含有抗生素或缺乏某些生長因子的經(jīng)過稀釋并涂布到含有抗生素或缺乏某些生長因子的4種種選擇性培育基上。選擇性培育基上。 這些培育基能使重組子生長而親本不能生長，然后經(jīng)過這些培育基能使重組子生長而親本不能生長，然后經(jīng)過對不同的培育基上進(jìn)展菌落計數(shù)，即可計算各種重組或轉(zhuǎn)對不同的培育基上進(jìn)展菌落計數(shù)，即可計算各種重組或轉(zhuǎn)移所發(fā)生的頻率。移所發(fā)生的頻率。 1.“44雜交方法雜交方法(four-on-four cross) 目的：經(jīng)過對雜

53、交子代的重組體的分析，鏈霉菌屬繪制目的：經(jīng)過對雜交子代的重組體的分析，鏈霉菌屬繪制基因連鎖圖譜?；蜻B鎖圖譜。 由于此法包括由于此法包括4因子雜交，平行涂布在因子雜交，平行涂布在4種選擇性培種選擇性培育基上，被稱作育基上，被稱作“44方法。方法。 1972年由年由Hopwood發(fā)明，現(xiàn)廣泛運(yùn)用于鏈霉菌的雜交分析發(fā)明，現(xiàn)廣泛運(yùn)用于鏈霉菌的雜交分析基因型為基因型為ade his + +菌株孢子菌株孢子基因型為基因型為+ + arg lys菌株孢子菌株孢子混合接種于完全培育基中混合接種于完全培育基中 25下培育下培育34天天待構(gòu)成孢子后，把單位體積的孢于懸浮液涂布待構(gòu)成孢子后，把單位體積的孢于懸浮液

54、涂布在以下在以下4種選擇性培育基上：種選擇性培育基上：腺嘌呤腺嘌呤+精氨酸精氨酸腺嘌呤腺嘌呤+賴氨酸賴氨酸精氨酸精氨酸+組氨酸組氨酸組氨酸組氨酸+賴氨酸賴氨酸每種培育基上所長出的菌落每種培育基上所長出的菌落(全部或抽樣全部或抽樣)就可參照于那就可參照于那種培育基上的非選擇性標(biāo)志而歸類。種培育基上的非選擇性標(biāo)志而歸類。這樣在每一種培育基上即可有這樣在每一種培育基上即可有4種能夠的基因型。根據(jù)種能夠的基因型。根據(jù)那種培育基上的菌落總數(shù)，就可計算這那種培育基上的菌落總數(shù)，就可計算這4個基因的相對個基因的相對重組頻率，然后得出它們的相對位置。重組頻率，然后得出它們的相對位置。異質(zhì)系克隆：是指在某些放線

55、菌中，兩個多重標(biāo)志的營養(yǎng)缺異質(zhì)系克?。菏侵冈谀承┓啪€菌中，兩個多重標(biāo)志的營養(yǎng)缺陷型親本雜交時，供體染色體片段進(jìn)入受體細(xì)胞后構(gòu)成的部陷型親本雜交時，供體染色體片段進(jìn)入受體細(xì)胞后構(gòu)成的部分雜合核在分裂過程中發(fā)生染色體交換，結(jié)果在同一菌絲體分雜合核在分裂過程中發(fā)生染色體交換，結(jié)果在同一菌絲體上構(gòu)成各種單倍重組體孢子。由一個雜合核演化繁衍構(gòu)成的上構(gòu)成各種單倍重組體孢子。由一個雜合核演化繁衍構(gòu)成的菌落叫異質(zhì)系克隆菌落叫異質(zhì)系克隆(heteroclone)。2.異質(zhì)系克隆異質(zhì)系克隆(heteroclone)由于異質(zhì)系克隆產(chǎn)生的孢子大多不能在根本培育基上生長，由于異質(zhì)系克隆產(chǎn)生的孢子大多不能在根本培育基上生

56、長，采用不同的選擇性培育基可以鑒別出不同類型的單倍重組體，采用不同的選擇性培育基可以鑒別出不同類型的單倍重組體，根據(jù)其頻率就可用來做鏈霉菌的遺傳圖譜。根據(jù)其頻率就可用來做鏈霉菌的遺傳圖譜。然而，異質(zhì)系是放線菌基因重組所特有的景象，分析異質(zhì)然而，異質(zhì)系是放線菌基因重組所特有的景象，分析異質(zhì)克隆既費(fèi)力，還能夠?qū)е陆忉屔系馁M(fèi)事?？寺〖荣M(fèi)力，還能夠?qū)е陆忉屔系馁M(fèi)事。 當(dāng)要將許多菌株與同一個親本進(jìn)展雜交，以測定染色體重組或當(dāng)要將許多菌株與同一個親本進(jìn)展雜交，以測定染色體重組或質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的頻率時，質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的頻率時，“平板雜交技術(shù)就很適用。平板雜交技術(shù)就很適用。此方法通常包括兩個步驟。此方法通常包括兩個步驟。

57、第一步第一步 把長有一系列待測菌株的母平板影印到接種有同一親把長有一系列待測菌株的母平板影印到接種有同一親本且已長成孢子本且已長成孢子“坪的非選擇培育基坪的非選擇培育基(完全培育基或完全培育基或R2YE)平平板上進(jìn)展雜交。板上進(jìn)展雜交。第二步第二步 雜交平板長好孢子后，再影印到一種或多種選擇培育雜交平板長好孢子后，再影印到一種或多種選擇培育基上，回收重組子。在一個平板上，經(jīng)?？梢詼y定多至基上，回收重組子。在一個平板上，經(jīng)常可以測定多至20個個菌株。這就開辟了利用平板雜交迅速定位基因位點(diǎn)的能夠性。菌株。這就開辟了利用平板雜交迅速定位基因位點(diǎn)的能夠性。3.平板雜交平板雜交影印影印培育培育影印影印不

58、同不同SM培育基培育基長有一系列待測長有一系列待測菌株的母平板菌株的母平板接種有同一親本且接種有同一親本且已長成孢子已長成孢子“坪的坪的完全培育基平板上完全培育基平板上進(jìn)展雜交進(jìn)展雜交雜交平板長好孢子后，再雜交平板長好孢子后，再影印到一種或多種選擇培影印到一種或多種選擇培育基上，回收重組子。育基上，回收重組子。平板雜交法表示圖平板雜交法表示圖1、制造連鎖圖、制造連鎖圖2、構(gòu)建染色體新組合的菌株雜交育種、構(gòu)建染色體新組合的菌株雜交育種3、構(gòu)建攜帶不同質(zhì)粒組合的菌株、構(gòu)建攜帶不同質(zhì)粒組合的菌株4、研討質(zhì)粒接合性，即待測菌株與已鑒定菌株接合、研討質(zhì)粒接合性，即待測菌株與已鑒定菌株接合 如無質(zhì)粒變鉛青

59、鏈霉菌如無質(zhì)粒變鉛青鏈霉菌66衍生物菌株之間的雜交，可用衍生物菌株之間的雜交，可用來檢測新的來檢測新的 具有構(gòu)成麻點(diǎn)特性質(zhì)粒的存在具有構(gòu)成麻點(diǎn)特性質(zhì)粒的存在5、用來確定接合時質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的才干以及促進(jìn)寄主染色體標(biāo)、用來確定接合時質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的才干以及促進(jìn)寄主染色體標(biāo) 記重組的才干。記重組的才干。放線菌雜交的運(yùn)用放線菌雜交的運(yùn)用 四、鏈霉菌與大腸桿菌之間的接協(xié)作用四、鏈霉菌與大腸桿菌之間的接協(xié)作用 許多鏈霉菌天然地攜帶接合質(zhì)粒，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)只需將兩許多鏈霉菌天然地攜帶接合質(zhì)粒，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)只需將兩個帶有不同遺傳型的親本菌株在瓊脂平板上混合培育即雜個帶有不同遺傳型的親本菌株在瓊脂平板上混合培育即雜交，就會發(fā)生遺傳重組。交，就會發(fā)生遺傳重組。 與大腸桿菌進(jìn)展接協(xié)作用時，需求首先人工構(gòu)建能在大腸與大腸桿菌進(jìn)展接協(xié)作用時，需求首先人工構(gòu)建能在大腸桿菌和鏈霉菌中都能進(jìn)展復(fù)制的雙功能載體桿菌和鏈霉菌中都能進(jìn)展復(fù)制的雙功能載體(即穿越載體即穿越載體)，將外源基因銜接在該載體上。將外源基因銜接在該載體上。 然后經(jīng)過大腸桿菌與鏈霉菌間的接協(xié)作用，就可將外源基然后經(jīng)過大腸桿菌與鏈霉菌間的接協(xié)作用，就可將外源基因?qū)腈溍咕?/p>