第8章 微生物遺傳

1、第八章第八章 微生物遺傳微生物遺傳第一節(jié)第一節(jié) 微生物遺傳的特點(diǎn)微生物遺傳的特點(diǎn) 1. 1. 細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多為單倍體，基因可直接表達(dá)，因而細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多為單倍體，基因可直接表達(dá)，因而便于建立純系，利于觀察基因分離。便于建立純系，利于觀察基因分離。 2. 2. 很多微生物易于人工培養(yǎng)，繁殖快速，代謝旺盛，可很多微生物易于人工培養(yǎng)，繁殖快速，代謝旺盛，可研究基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)。研究基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 3. 3. 環(huán)境因素對(duì)于分散的細(xì)胞能夠起到均勻而直接的作用。環(huán)境因素對(duì)于分散的細(xì)胞能夠起到均勻而直接的作用。 4. 4. 存在多種突變類型，有利于雜交分析。存在多種突變類型，有利于雜交分析。 5. 5.

2、 基因重組方式多種多樣，便于作為研究基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的基因重組方式多種多樣，便于作為研究基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究材料。研究材料。6. 6. 能被用作復(fù)雜體制生物的簡(jiǎn)單模型。能被用作復(fù)雜體制生物的簡(jiǎn)單模型。 第二節(jié)第二節(jié) 真菌的遺傳真菌的遺傳 粗糙鏈孢霉和酵母菌等都是真菌，屬于低等真核生物，粗糙鏈孢霉和酵母菌等都是真菌，屬于低等真核生物，它們的特點(diǎn)是：它們的特點(diǎn)是： 1.1.子囊孢子是單倍體，沒有像二倍體那樣的顯隱性復(fù)雜性，子囊孢子是單倍體，沒有像二倍體那樣的顯隱性復(fù)雜性，表型直接反映基因型。表型直接反映基因型。 2. 2. 一次只分析一個(gè)減數(shù)分裂的產(chǎn)物。而二倍體生物的合子一次只分析一個(gè)減數(shù)分裂的產(chǎn)物。而

3、二倍體生物的合子是兩個(gè)不同減數(shù)分裂產(chǎn)物的配子相結(jié)合的結(jié)果，所以在二是兩個(gè)不同減數(shù)分裂產(chǎn)物的配子相結(jié)合的結(jié)果，所以在二倍體生物中進(jìn)行測(cè)交試驗(yàn)就是要達(dá)到同樣的目的倍體生物中進(jìn)行測(cè)交試驗(yàn)就是要達(dá)到同樣的目的: :只分析只分析一方親本減數(shù)分裂所形成的配子比例，可是實(shí)驗(yàn)手續(xù)麻煩，一方親本減數(shù)分裂所形成的配子比例，可是實(shí)驗(yàn)手續(xù)麻煩，有時(shí)并不容易做到。有時(shí)并不容易做到。 3. 3. 體積小，易增殖，易于培養(yǎng)，一次雜交可以產(chǎn)生大量后體積小，易增殖，易于培養(yǎng)，一次雜交可以產(chǎn)生大量后代，易于獲得正確的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。代，易于獲得正確的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 4. 4. 進(jìn)行有性生殖，染色體的結(jié)構(gòu)和功能類似于高等動(dòng)、植進(jìn)行有性生殖，

4、染色體的結(jié)構(gòu)和功能類似于高等動(dòng)、植物。物。鏈孢霉的生活史鏈孢霉的生活史子囊子囊子囊孢子子囊孢子A交配型子交配型子囊孢子囊孢子a 交 配 型 子交 配 型 子囊孢子囊孢子發(fā)芽發(fā)芽發(fā)芽發(fā)芽分生孢子分生孢子分生孢子分生孢子單倍體核單倍體核單倍體核單倍體核不同交配型子囊孢子融合，不同交配型子囊孢子融合，核融合形成二倍體核核融合形成二倍體核核融合核融合A/a接合子（接合子（2n）形成形成第一次分裂第一次分裂第二次分裂第二次分裂有絲分裂，形有絲分裂，形成 含成 含 8個(gè) 子 囊個(gè) 子 囊孢子的子囊孢子的子囊一、順序四分子及其遺傳一、順序四分子及其遺傳分析分析四分子四分子(tetrad): (tetrad)

5、: 一個(gè)性母細(xì)胞減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)一個(gè)性母細(xì)胞減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)物（子代個(gè)體）留在一起。物（子代個(gè)體）留在一起。四分子分析四分子分析(tetrad analysis):(tetrad analysis):對(duì)四分子進(jìn)行遺傳對(duì)四分子進(jìn)行遺傳學(xué)分析。學(xué)分析。順序四分子順序四分子(ordered tetrad): (ordered tetrad): 鏈孢霉的減數(shù)分裂鏈孢霉的減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)物（子代鏈孢霉）不僅留在一起，而且的四個(gè)產(chǎn)物（子代鏈孢霉）不僅留在一起，而且以直線方式順序排列在子囊中。以直線方式順序排列在子囊中。（一）著絲粒作圖（一）著絲粒作圖(centromere mapping)(centrom

6、ere mapping) 利用四分子分析法，測(cè)定基因與著絲粒間的距利用四分子分析法，測(cè)定基因與著絲粒間的距離稱為著絲粒作圖。著絲粒作圖是基于這樣的事實(shí)離稱為著絲粒作圖。著絲粒作圖是基于這樣的事實(shí): :在一對(duì)非姊妹染色單體間沒有發(fā)生著絲粒和某雜合在一對(duì)非姊妹染色單體間沒有發(fā)生著絲粒和某雜合基因座交換的減數(shù)分裂和發(fā)生了交換的減數(shù)分裂，基因座交換的減數(shù)分裂和發(fā)生了交換的減數(shù)分裂，其產(chǎn)物四分子中的等位基因在排列方式上是不同的。其產(chǎn)物四分子中的等位基因在排列方式上是不同的。前者稱為第一次分裂分離前者稱為第一次分裂分離(first-division (first-division segregation)

7、segregation)或叫或叫M MI I模式模式; ;后者稱為第二次分裂分離后者稱為第二次分裂分離(second-division segregation)(second-division segregation)或稱為或稱為M MIIII模式。以模式。以粗糙脈孢菌接合型粗糙脈孢菌接合型A A、a a為例分別說明上述概念的由為例分別說明上述概念的由來：來：染色單體形成后染色單體形成后的性母細(xì)胞的性母細(xì)胞減數(shù)第一次分裂減數(shù)第一次分裂減數(shù)第二次分裂減數(shù)第二次分裂有絲分裂有絲分裂第一次分裂分離，第一次分裂分離，M I模模式式染色單體形成后染色單體形成后的性母細(xì)胞的性母細(xì)胞減數(shù)第一次分裂減數(shù)第一次

8、分裂減數(shù)第二次分裂減數(shù)第二次分裂有絲分裂有絲分裂第二次分裂分離，第二次分裂分離，M II模式模式 著絲粒作圖就是利用分裂分離來確定是否重組，再來計(jì)算著絲粒作圖就是利用分裂分離來確定是否重組，再來計(jì)算標(biāo)記基因到著絲點(diǎn)之間的圖距。計(jì)算公式為：標(biāo)記基因到著絲點(diǎn)之間的圖距。計(jì)算公式為：重組率重組率= =（交換型子囊數(shù)（交換型子囊數(shù)/ /總子囊數(shù)）總子囊數(shù)）1/21/2100100 現(xiàn)在用實(shí)驗(yàn)說明著絲粒作圖現(xiàn)在用實(shí)驗(yàn)說明著絲粒作圖: :有兩種不同接合型的脈孢菌有兩種不同接合型的脈孢菌菌株，一種是能合成賴氨酸菌株，一種是能合成賴氨酸(Iysine)(Iysine)的野生型菌株的野生型菌株( (記作記作ly

9、s+lys+或十或十) )，該菌株成熟的子囊孢子呈黑色。另一種是賴氨酸缺陷，該菌株成熟的子囊孢子呈黑色。另一種是賴氨酸缺陷型型( (記作記作lys-lys-或或-)-)，這種菌株的子囊孢子成熟較遲，呈灰色。，這種菌株的子囊孢子成熟較遲，呈灰色。（1）（2）（3）（4）（5）（6）子子囊囊類類型型+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-子囊數(shù)子囊數(shù)105129951016分裂類型分裂類型MIMIMIIMIIMIIMII非交換型非交換型交換型交換型（二）兩個(gè)連鎖基因作圖（二）兩個(gè)連鎖基因作圖利用順序四分子分析對(duì)兩個(gè)基因進(jìn)行連鎖分析和作圖：利用順序四分子分析對(duì)兩個(gè)基因進(jìn)行連鎖分析和作圖：例：煙酸依賴

10、型例：煙酸依賴型(n +) X (n +) X 腺嘌呤依賴型腺嘌呤依賴型(+ a)(+ a)序號(hào)序號(hào) 1 2 34567 +a+a+a+子子 +a+anan+nana囊囊 n+nan+a+a型型 n+ nanan+n+nan+分離分離 MIMI MIMI MIMII MIIMI MIIMII MIIMII MIIMII類別類別 PD NPDTTPDNPDT數(shù)目數(shù)目 80819059015 對(duì)子囊進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，不考慮孢子排列順序，根據(jù)性狀組合將對(duì)子囊進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，不考慮孢子排列順序，根據(jù)性狀組合將四分子分為三種類型：四分子分為三種類型：PD: PD: 親二型親二型（parental ditype

11、)parental ditype)：孢子有：孢子有2 2種基因型，且與親代相同種基因型，且與親代相同. .NPD: NPD: 非親二型非親二型（non-parental ditype)non-parental ditype)：孢子有：孢子有2 2種基因型，且與親種基因型，且與親代不同代不同. . 如果如果 PD:NPD=1:1PD:NPD=1:1，則兩個(gè)基因自由組合，否則連鎖。，則兩個(gè)基因自由組合，否則連鎖。T: T: 四型四型（tetratype):tetratype):孢子有孢子有4 4種基因型，種基因型， 2 2種與親代相同種與親代相同, 2, 2種與種與親代不同親代不同. .1. 1.

12、 首先判斷首先判斷n n、a a基因是獨(dú)立分配還是連鎖。根據(jù)上表中的數(shù)字，基因是獨(dú)立分配還是連鎖。根據(jù)上表中的數(shù)字，PD=808+90=898PD=808+90=898，NPD=1+1=2NPD=1+1=2。如果這兩個(gè)基因是自由組合的話，可以預(yù)。如果這兩個(gè)基因是自由組合的話，可以預(yù)期期PDNPD=PDNPD=或或1111，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果PDNPDPDNPD。說明這兩個(gè)基因不是自由組。說明這兩個(gè)基因不是自由組合，而是相互連鎖的。合，而是相互連鎖的。 2.2.計(jì)算著絲粒與基因計(jì)算著絲粒與基因n n、a a之間的重組率之間的重組率RF.-n= * *100% II MI+MII 5+90+1

13、+5 1000=* *100% =5.05%=5.05cM-n 5.05 RF.-a= * *100% II MI+MII 90+90+1+51000=* *100% =9.3%=9.3cM -a 9.33.3.計(jì)算基因計(jì)算基因a a、n n之間的重組率：之間的重組率：RFn-a= NPD+ T PD+ NPD + T(1+1) + (90+5+5) 1000=5.2%=5.2cM4.4.畫出基因連鎖圖：畫出基因連鎖圖：二、非順序四分子及其遺傳二、非順序四分子及其遺傳分析分析酵母菌生活史酵母菌生活史 釀酒酵母、構(gòu)巢曲霉和單細(xì)胞藻類中的衣藻的每一個(gè)子釀酒酵母、構(gòu)巢曲霉和單細(xì)胞藻類中的衣藻的每一個(gè)

14、子囊中的囊中的8 8個(gè)子囊孢子的排列是雜亂無序的，不能用著絲粒作圖個(gè)子囊孢子的排列是雜亂無序的，不能用著絲粒作圖分析。這類真菌的遺傳分析可采用非順序四分子分析分析。這類真菌的遺傳分析可采用非順序四分子分析（unordered tetrad analysisunordered tetrad analysis）方法。）方法。 酵母菌無序四分子可能的三種類型酵母菌無序四分子可能的三種類型 若未發(fā)生交換，產(chǎn)生親二型（若未發(fā)生交換，產(chǎn)生親二型（PDPD），如在兩個(gè)基因間發(fā)生），如在兩個(gè)基因間發(fā)生一次交換，結(jié)果產(chǎn)生兩個(gè)親組合和兩個(gè)重組合的染色體稱為四一次交換，結(jié)果產(chǎn)生兩個(gè)親組合和兩個(gè)重組合的染色體稱為四型

15、（型（T T）。若發(fā)生雙交換的話，仍是親二型（）。若發(fā)生雙交換的話，仍是親二型（PDPD）；若發(fā)生三）；若發(fā)生三線交換的話，則涉及到四條染色體中的三條，有兩種形式：線交換的話，則涉及到四條染色體中的三條，有兩種形式：1 13 3三線雙交換和三線雙交換和2 24 4三線雙交換，其結(jié)果是產(chǎn)生四型的子囊，三線雙交換，其結(jié)果是產(chǎn)生四型的子囊，即兩條染色體是重組的，兩條染色體是親組合的。最后一種是即兩條染色體是重組的，兩條染色體是親組合的。最后一種是四線雙交換，產(chǎn)生的子囊是四線雙交換，產(chǎn)生的子囊是NPDNPD。如果。如果PDPD的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于NPDNPD子子囊的頻率，即囊的頻率，即PD N

16、PDPD NPD，我們就可以推斷這兩個(gè)基因是連鎖的。，我們就可以推斷這兩個(gè)基因是連鎖的。 一旦已確定兩個(gè)基因是連鎖的，那么兩個(gè)基因之間的重組一旦已確定兩個(gè)基因是連鎖的，那么兩個(gè)基因之間的重組頻率是：（頻率是：（1/2T+PD1/2T+PD） / /總子囊數(shù)總子囊數(shù)100%100%。第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)菌的遺傳分析細(xì)菌的遺傳分析一、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)一、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)1 1、細(xì)菌染色體、細(xì)菌染色體 細(xì)菌染色體大多為裸露的環(huán)狀閉合細(xì)菌染色體大多為裸露的環(huán)狀閉合DNADNA雙鏈，沒有組蛋白和雙鏈，沒有組蛋白和其他蛋白質(zhì)結(jié)合，也不形成核小體結(jié)構(gòu)。其他蛋白質(zhì)結(jié)合，也不形成核小體結(jié)構(gòu)。（這種結(jié)構(gòu)有利于外源（這種結(jié)

17、構(gòu)有利于外源DNADNA的插入。）的插入。）2 2、E.coliE.coli基因組概況基因組概況 E.coliE.coli的染色體為閉合雙鏈環(huán)狀的染色體為閉合雙鏈環(huán)狀DNADNA，長(zhǎng)約，長(zhǎng)約1333um.1333um. 2001 2001年年1010月月1515日完成了日完成了E.coli K12E.coli K12菌株的基因組全序列測(cè)菌株的基因組全序列測(cè)定?？偣捕ā？偣?639221 bp4639221 bp， 42794279個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，115115個(gè)編碼個(gè)編碼rRNArRNA和和tRNAtRNA的基因。（的基因。（GenBankGenBank編號(hào)編號(hào):U00096

18、:U00096）E.Coli E.Coli 的擬核的擬核染色體染色體DNADNA二、質(zhì)粒二、質(zhì)粒 質(zhì)粒（質(zhì)粒（plasmidplasmid）一詞是）一詞是19521952年提出來的，指的是一種獨(dú)年提出來的，指的是一種獨(dú)立于染色體以外的，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子。立于染色體以外的，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子。 （一）質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)及其鑒定（一）質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)及其鑒定質(zhì)粒的三種構(gòu)型質(zhì)粒的三種構(gòu)型 質(zhì)粒電泳圖質(zhì)粒電泳圖 （二）質(zhì)粒的類型（二）質(zhì)粒的類型（1 1） 致育因子（致育因子（Fertility factorFertility factor） 又稱又稱F F因子，大小約因子，大小約1

19、00 kb100 kb，這是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌接合生，這是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌接合生殖有關(guān)的質(zhì)粒。殖有關(guān)的質(zhì)粒。 F F 因子圖譜因子圖譜 F F因子及在細(xì)胞中的存在方式因子及在細(xì)胞中的存在方式大腸桿菌四種菌株關(guān)系大腸桿菌四種菌株關(guān)系（2 2）抗性因子（）抗性因子（resistance plasmidresistance plasmid） 又稱又稱R R因子，主要包括抗藥性和抗金屬兩大類，抗性質(zhì)粒在細(xì)菌間的傳因子，主要包括抗藥性和抗金屬兩大類，抗性質(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一，帶有抗藥性因子的細(xì)菌有時(shí)可對(duì)幾種遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一，帶有抗藥性因子的細(xì)菌有

20、時(shí)可對(duì)幾種抗生素和藥物呈現(xiàn)抗性?？股睾退幬锍尸F(xiàn)抗性。 抗性質(zhì)粒抗性質(zhì)粒R100R100圖譜圖譜（3 3）產(chǎn)細(xì)菌素質(zhì)粒（）產(chǎn)細(xì)菌素質(zhì)粒（Bacteriocin production plasmidBacteriocin production plasmid） 許多細(xì)菌都能產(chǎn)生抑制或殺死其他近緣細(xì)菌或同種不同菌株而自身不受許多細(xì)菌都能產(chǎn)生抑制或殺死其他近緣細(xì)菌或同種不同菌株而自身不受影響的代謝產(chǎn)物，因?yàn)樗怯少|(zhì)粒編碼的蛋白質(zhì)，且不像抗生素那樣具有很影響的代謝產(chǎn)物，因?yàn)樗怯少|(zhì)粒編碼的蛋白質(zhì)，且不像抗生素那樣具有很廣的殺菌譜，故稱為細(xì)菌素。廣的殺菌譜，故稱為細(xì)菌素。 （4 4）毒性質(zhì)粒（）毒性質(zhì)粒

21、（virulence plasmidvirulence plasmid） 許多致病菌的致病性是由其所攜帶的質(zhì)粒引起的，這些質(zhì)粒具有編碼許多致病菌的致病性是由其所攜帶的質(zhì)粒引起的，這些質(zhì)粒具有編碼毒素的基因，其產(chǎn)物對(duì)宿主（動(dòng)物、植物）造成傷害毒素的基因，其產(chǎn)物對(duì)宿主（動(dòng)物、植物）造成傷害 （5 5）代謝質(zhì)粒（）代謝質(zhì)粒（Metabolic plasmidMetabolic plasmid） 該類質(zhì)粒上攜帶有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基質(zhì)的酶，該類質(zhì)粒上攜帶有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基質(zhì)的酶，進(jìn)行共生固氮，或產(chǎn)生抗生素（某些放線菌）等。進(jìn)行共生固氮，或產(chǎn)生抗生素（某些放線菌）

22、等。 （6 6）隱秘質(zhì)粒（）隱秘質(zhì)粒（cryptic plasmidcryptic plasmid） 隱秘質(zhì)粒不顯示任何表型效應(yīng)，它們的存在只有通過物理的方法，例隱秘質(zhì)粒不顯示任何表型效應(yīng)，它們的存在只有通過物理的方法，例如用凝膠電泳檢測(cè)細(xì)胞抽提液等方法才能發(fā)現(xiàn)。在應(yīng)用上，很多隱秘質(zhì)粒如用凝膠電泳檢測(cè)細(xì)胞抽提液等方法才能發(fā)現(xiàn)。在應(yīng)用上，很多隱秘質(zhì)粒被加以改造（一般加上抗性基因）作為基因工程的載體。被加以改造（一般加上抗性基因）作為基因工程的載體。 三、細(xì)菌接合三、細(xì)菌接合“U”“U”型管實(shí)驗(yàn)型管實(shí)驗(yàn) 在原核生物中，兩個(gè)細(xì)胞在相互接觸過程中，遺傳物質(zhì)從一個(gè)個(gè)體在原核生物中，兩個(gè)細(xì)胞在相互接觸過程

23、中，遺傳物質(zhì)從一個(gè)個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)個(gè)體的現(xiàn)象稱為接合。轉(zhuǎn)移到另一個(gè)個(gè)體的現(xiàn)象稱為接合。四、中斷雜交作圖四、中斷雜交作圖 所謂中斷雜交作圖（所謂中斷雜交作圖（interrupted mating mappinginterrupted mating mapping）是讓帶有多種野）是讓帶有多種野生型基因并含有生型基因并含有 strstrs s 的的 Hfr Hfr 菌株與帶有缺陷型基因并含有菌株與帶有缺陷型基因并含有 strstrr r F- F- 菌株菌株雜交，間隔一定時(shí)間取少量樣品，通過劇烈攪拌或振蕩使結(jié)合中的細(xì)菌細(xì)雜交，間隔一定時(shí)間取少量樣品，通過劇烈攪拌或振蕩使結(jié)合中的細(xì)菌細(xì)胞相互脫離胞相

24、互脫離, , 然后再在排除親本然后再在排除親本HfrHfr細(xì)胞細(xì)胞 （含有鏈霉素）（含有鏈霉素） 的培養(yǎng)基上繼續(xù)的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)培養(yǎng), , 分析培養(yǎng)基上出現(xiàn)的菌落分析培養(yǎng)基上出現(xiàn)的菌落, , 確定供體基因傳遞的時(shí)間和順序，從而確定供體基因傳遞的時(shí)間和順序，從而將細(xì)菌的基因在一條直線上繪制成連鎖圖將細(xì)菌的基因在一條直線上繪制成連鎖圖 HfrHfr：strstrs s thr thr+ + leu leu+ + azi azis s tonA tonAs s galb galb+ + lac lac+ +F F：strstrr r thr thr- - leu leu- - azi azir r

25、 tonA tonAr r galb galb laclac strstrr r 對(duì)鏈霉素有抗性對(duì)鏈霉素有抗性 aziazir r 對(duì)疊氮化合物有抗性對(duì)疊氮化合物有抗性 tonAtonAr r 對(duì)對(duì)T T1 1噬菌體有抗性噬菌體有抗性 thrthr+ + leu leu+ + galb galb+ + lac lac+ + 對(duì)蘇氨酸、亮氨酸、半乳糖和乳糖為原對(duì)蘇氨酸、亮氨酸、半乳糖和乳糖為原養(yǎng)型養(yǎng)型中斷雜交試驗(yàn)：中斷雜交試驗(yàn)：中斷雜交后，接合后體中各個(gè)性狀出現(xiàn)的頻率中斷雜交后，接合后體中各個(gè)性狀出現(xiàn)的頻率大腸桿菌大腸桿菌Hfr strs thr+ leu+ azis tonAs galb+ l

26、ac+ F- strr thr- leu- azir tonAr galb- lac-的結(jié)果的結(jié)果根據(jù)中斷雜交試驗(yàn)繪制的連鎖圖根據(jù)中斷雜交試驗(yàn)繪制的連鎖圖環(huán)狀染色體的發(fā)現(xiàn)環(huán)狀染色體的發(fā)現(xiàn)不同不同HfrHfr菌株的基因轉(zhuǎn)移順序菌株的基因轉(zhuǎn)移順序 幾個(gè)幾個(gè)HfrHfr菌株的基因轉(zhuǎn)移順序菌株的基因轉(zhuǎn)移順序菌菌 株株轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 移移 順順 序序HfrHO thr pro lac pur gal his gly thiHfr1O thr thi gly his gal pur lac proHfr2O pro thr thi gly his gal pur lacHfr3O pur lac pro thr t

27、hi gly his galAB312O thi thr pro lac pur gal his gly1 1）不同的）不同的HfrHfr品系轉(zhuǎn)移的起始基因是不同的；說明：品系轉(zhuǎn)移的起始基因是不同的；說明：F F因子可以在不同的位因子可以在不同的位點(diǎn)插入細(xì)菌染色體。點(diǎn)插入細(xì)菌染色體。2 2）與同一基因相鄰的基因是相同的；說明：不同品系）與同一基因相鄰的基因是相同的；說明：不同品系細(xì)菌的基因順序是相同的。細(xì)菌的基因順序是相同的。3 3）HfrHfr基因可以兩個(gè)不同方向轉(zhuǎn)移基因進(jìn)入基因可以兩個(gè)不同方向轉(zhuǎn)移基因進(jìn)入F-F-；4 4）一個(gè)）一個(gè)HfrHfr轉(zhuǎn)移的起始基因是另一個(gè)轉(zhuǎn)移的起始基因是另一個(gè)H

28、frHfr最后轉(zhuǎn)移的基因；說明：細(xì)菌的染最后轉(zhuǎn)移的基因；說明：細(xì)菌的染色體是環(huán)狀的。色體是環(huán)狀的。五、基因重組作圖五、基因重組作圖部分二倍體：部分二倍體： 當(dāng)當(dāng)HfrHfr菌的部分染色體進(jìn)入菌的部分染色體進(jìn)入F F細(xì)胞后，細(xì)胞后，F(xiàn) F細(xì)胞中就成為部分二倍體細(xì)胞中就成為部分二倍體（partial diploidpartial diploid）或部分合子（）或部分合子（merozygotemerozygote）。）。 新轉(zhuǎn)入的新轉(zhuǎn)入的DNADNA片斷稱為供體外基因子（片斷稱為供體外基因子（exogenoteexogenote），而受體的染色體稱為），而受體的染色體稱為受體內(nèi)基因子（受體內(nèi)基因子（

29、endogenoteendogenote）。）。 部分二倍體及其交換部分二倍體及其交換 基因重組作圖（基因重組作圖（mapping of gene recombinationmapping of gene recombination）是利用）是利用 Hfr Hfr 菌與菌與 F- F- 菌株雜交后，在部分二倍體中，若兩個(gè)基因相距越近，在重組體中同時(shí)菌株雜交后，在部分二倍體中，若兩個(gè)基因相距越近，在重組體中同時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越多，兩基因相距越遠(yuǎn)，在重組體中同時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越少。那出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越多，兩基因相距越遠(yuǎn)，在重組體中同時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越少。那么就可根據(jù)重組體中某一性狀單獨(dú)出現(xiàn)的頻率作為兩基因間的交換率

30、或圖么就可根據(jù)重組體中某一性狀單獨(dú)出現(xiàn)的頻率作為兩基因間的交換率或圖距，進(jìn)行基因定位，繪制連鎖圖。距，進(jìn)行基因定位，繪制連鎖圖。重組作圖重組作圖a a 重組體的基因型是重組體的基因型是laclacadeadeb b 重組體的基因型是重組體的基因型是laclacadeade大腸桿菌的環(huán)狀遺傳學(xué)圖大腸桿菌的環(huán)狀遺傳學(xué)圖六、六、FF因子和性導(dǎo)作圖因子和性導(dǎo)作圖 性導(dǎo)（性導(dǎo)（sexductionsexduction）：以）：以FF因子為媒介，將供體細(xì)胞的部分遺傳因子為媒介，將供體細(xì)胞的部分遺傳物質(zhì)導(dǎo)入受體細(xì)胞形成部分二倍體。物質(zhì)導(dǎo)入受體細(xì)胞形成部分二倍體。 1.F 1.F因子能自主復(fù)制，可在細(xì)菌細(xì)胞中

31、延續(xù)下去，從而可保因子能自主復(fù)制，可在細(xì)菌細(xì)胞中延續(xù)下去，從而可保留留FF因子。因子。 2. 2. 可進(jìn)行不同突變型之間互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)，以確定這兩個(gè)突變型是可進(jìn)行不同突變型之間互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)，以確定這兩個(gè)突變型是屬于同一個(gè)基因或是兩個(gè)基因。屬于同一個(gè)基因或是兩個(gè)基因。 3. 3. 觀察由性導(dǎo)形成雜合二倍體中等位基因之間顯隱性關(guān)系。觀察由性導(dǎo)形成雜合二倍體中等位基因之間顯隱性關(guān)系。 4. 4. 利用不同的利用不同的FF因子的性導(dǎo)可以測(cè)定不同基因在一起性導(dǎo)的因子的性導(dǎo)可以測(cè)定不同基因在一起性導(dǎo)的頻率來進(jìn)行基因作圖。頻率來進(jìn)行基因作圖。 5. F5. F因子所帶的供體細(xì)菌染色體同受體細(xì)菌染色體之間的同因子所帶的

32、供體細(xì)菌染色體同受體細(xì)菌染色體之間的同源重組，如果發(fā)生了單交換，就導(dǎo)致源重組，如果發(fā)生了單交換，就導(dǎo)致 FF因子整合形成因子整合形成 Hfr Hfr 品系，同品系，同時(shí)時(shí) FF因子上所攜帶的基因發(fā)生重組；如果發(fā)生雙交換，則形成因子上所攜帶的基因發(fā)生重組；如果發(fā)生雙交換，則形成 FF品系，只是品系，只是 FF因子的細(xì)菌基因和受體染色體上的等位基因之間發(fā)生因子的細(xì)菌基因和受體染色體上的等位基因之間發(fā)生交換。交換。七、轉(zhuǎn)化作圖七、轉(zhuǎn)化作圖 細(xì)菌通過細(xì)胞膜攝取周圍環(huán)境中細(xì)菌通過細(xì)胞膜攝取周圍環(huán)境中DNADNA體段，并通過重組將其整合到自身體段，并通過重組將其整合到自身染色體中的過程，稱為轉(zhuǎn)化。染色體中

33、的過程，稱為轉(zhuǎn)化。 轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化作圖轉(zhuǎn)化作圖trp2+his2+tyr1+ （供體）（供體）trp2-his2-tyr1-（受體）（受體）的轉(zhuǎn)化類型及重組率計(jì)算的轉(zhuǎn)化類型及重組率計(jì)算根據(jù)上表計(jì)算結(jié)果繪制的連鎖圖根據(jù)上表計(jì)算結(jié)果繪制的連鎖圖八、轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖八、轉(zhuǎn)導(dǎo)作圖 通過完全缺陷或部分缺陷噬菌體為媒介，把供體細(xì)胞的通過完全缺陷或部分缺陷噬菌體為媒介，把供體細(xì)胞的DNADNA片段攜帶到片段攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，從而使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，受體細(xì)胞中，通過交換與整合，從而使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。 （一）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（一）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（genera

34、l transductiongeneral transduction）與作圖）與作圖普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖 兩個(gè)基因同時(shí)轉(zhuǎn)導(dǎo)的現(xiàn)象稱為共轉(zhuǎn)導(dǎo)或并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)兩個(gè)基因同時(shí)轉(zhuǎn)導(dǎo)的現(xiàn)象稱為共轉(zhuǎn)導(dǎo)或并發(fā)轉(zhuǎn)導(dǎo)（cotransductioncotransduction）。）。 兩個(gè)基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率越高，表明兩個(gè)基因連鎖越緊密；兩個(gè)基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)的頻率越高，表明兩個(gè)基因連鎖越緊密；共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率越低，表明這兩個(gè)基因距離越遠(yuǎn)。共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率越低，表明這兩個(gè)基因距離越遠(yuǎn)。 如分析如分析 3 3 個(gè)基因則需做個(gè)基因則需做 3 3 次兩因子轉(zhuǎn)導(dǎo)試驗(yàn)，才能確次兩因子轉(zhuǎn)導(dǎo)試驗(yàn)，才能確定這定這 3 3 個(gè)基因的次序。假定這個(gè)基因

35、的次序。假定這 3 3 次試驗(yàn)結(jié)果為次試驗(yàn)結(jié)果為: : a a 基因基因和和 b b 基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率高；基因共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率高； a a 和和 c c 基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率也基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率也高；高； b b 和和 c c 基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率很低，那么這基因的共轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率很低，那么這 3 3 個(gè)基因個(gè)基因的次序就一定是的次序就一定是 bacbac。 凡是經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生的部分二倍體內(nèi)的供體基因，若不組裝入凡是經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生的部分二倍體內(nèi)的供體基因，若不組裝入受體細(xì)胞染色體內(nèi)，只能以外源受體細(xì)胞染色體內(nèi)，只能以外源 DNA DNA 片段仍殘留在受體細(xì)胞片段仍殘留在受體細(xì)胞內(nèi)，隨著細(xì)胞的分裂逐漸減少，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)方式稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)內(nèi)，隨著細(xì)胞的分裂逐漸減少，這種轉(zhuǎn)導(dǎo)方式稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（abortive transduction abortive transduction ）流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖（二）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（二）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specialized transductionspecialized transduction）與作圖）與作圖 通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因攜帶到通過部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因攜帶到受體菌中，并獲得表達(dá)的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象即局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。受體菌中，并獲得