基因重組雜交育種

基因重組雜交育種第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五基因重組

凡把兩個不同性狀個體內(nèi)的遺傳基因轉(zhuǎn)移在一起重新組合，形成新遺傳型個體的方式，稱基因重組

第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五一、原核微生物的基因重組（一）轉(zhuǎn)化（Transformation)（二）轉(zhuǎn)導(Transduction)（三）接合(Conjugation)（四）原生質(zhì)體融合第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五（一）轉(zhuǎn)化（Transformation)1、定義：受體菌直接吸收供體菌的DNA片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2、轉(zhuǎn)化過程以革蘭氏陽性的肺炎雙球菌為材料，轉(zhuǎn)化過程大體是：A、雙鏈DNA片段與感受態(tài)受體菌的細胞表面特定位點結(jié)合。B、在位點上的DNA發(fā)生酶促分解，形成平均分子量為（4~5)x106D的DNA片段。C、

DNA雙鏈中的一條單鏈逐步降解，同時，另一條單鏈逐步進入細胞。第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五D、轉(zhuǎn)化DNA單鏈與受體菌染色體組上的同源區(qū)段配對，接著受體染色體組的相應單鏈片段被切除，并被外來的單鏈DNA所交換和取代，于是形成了雜種DNA區(qū)段。E、受體菌染色體組進行復制，雜合區(qū)段分離成兩個，其中之一類似供體菌，另一類似受體菌。當細胞分裂后，此染色體分離形成了一個轉(zhuǎn)化子。第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)化全過程第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)化的分子機理第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五是指細胞最易接受外源DNA片段并能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的一種生理狀態(tài)。只有處于感受態(tài)的細菌才能接受轉(zhuǎn)化因子，從出現(xiàn)到消失約為４０分鐘(對數(shù)期的中期)3、感受態(tài)感覺態(tài)出現(xiàn)原因細菌失去部分細胞壁的結(jié)果細菌在細胞表面產(chǎn)生某種Ｅ引起第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4、轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化是游離的ＤＮＡ片斷的轉(zhuǎn)移和重組游離的ＤＡＮ片斷叫轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子由供體提供自然情況下可由細菌細胞自行裂解產(chǎn)生，實驗室里通過提取獲得第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五（二）轉(zhuǎn)導(Transduction)

通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細胞的DNA片段攜帶到受體細胞中，通過交換和整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱轉(zhuǎn)導。轉(zhuǎn)導又分為:

普遍性轉(zhuǎn)導局限性轉(zhuǎn)導，兩類。第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五1、普遍性轉(zhuǎn)導

(Generalizedtransduction)

噬菌體可誤包供體菌中的任何基因，并使受體菌實現(xiàn)各種性狀的轉(zhuǎn)導，稱為普遍性轉(zhuǎn)導。分兩種：

1）完全轉(zhuǎn)導

2）流產(chǎn)轉(zhuǎn)導第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五1）完全普遍轉(zhuǎn)導(Completetransduction)

在鼠傷寒沙門氏菌的完全轉(zhuǎn)導實驗中轉(zhuǎn)導媒介P22噬菌體在野生型菌株供體菌內(nèi)發(fā)育時，極少數(shù)（10-6~10-8）噬菌體將與噬菌體頭部DNA芯子相仿的供體菌DNA片段誤包入其中，因此形成了完全不含噬菌體本身DNA的假噬菌體，當假噬菌體將外源DNA片段導入營養(yǎng)缺陷型菌株受體菌內(nèi)時，由于導入的供體DNA片段可與受體染色體組上的同源區(qū)段配對，再通過雙交換而重組到受體菌染色體上，形成了遺傳性穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導子。第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五供體A-B+完全普遍性轉(zhuǎn)導(compietetransduction)A-B+A+B-少數(shù)受體A+B+經(jīng)重組形成轉(zhuǎn)導子鼠傷寒沙門氏菌A+B-多數(shù)受體形成溶源菌第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2）流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(Abortivetransduction)

由于轉(zhuǎn)導噬菌體所引入的野生型基因并沒有整合到受體菌的染色體上，因而不能復制，當受體菌分裂為兩個時，只有一個細菌獲得了這一基因，而另一個細菌未獲得，從而還是營養(yǎng)缺陷型細菌。表現(xiàn)為基本培養(yǎng)基上除了正常大小的菌落外，還有一些微小菌落。第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五流產(chǎn)轉(zhuǎn)導第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2、局限轉(zhuǎn)導

(Restrictedtransduction)局限轉(zhuǎn)導：通過某些部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中的轉(zhuǎn)導現(xiàn)象。據(jù)轉(zhuǎn)導頻率的高低分為低頻轉(zhuǎn)導和高頻轉(zhuǎn)導。第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五galbiogalbio宿主基因組整合不正常切離（10-4—10-6）正常切離λ正常λλdgalλdbio低頻轉(zhuǎn)導（LFT）裂解物的形成低頻轉(zhuǎn)導：指通過一般溶源菌釋放的噬菌體所進行的轉(zhuǎn)導，因其只能形成極少數(shù)轉(zhuǎn)導子，故稱低頻轉(zhuǎn)導。第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五高頻轉(zhuǎn)導

λdgalλ正常雙重溶源菌UV高頻轉(zhuǎn)導裂解物第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五3、轉(zhuǎn)導的特點需要噬菌體做媒介，不需要細胞間直接接觸噬菌體DNA不接合到寄主染色體（供體的DNA整合）噬菌體蛋白質(zhì)包裹寄主任何一部分DNA片段噬菌體DNA整合到寄主染色體上噬菌體DNA與寄主染色體特定基因發(fā)生交換普遍性轉(zhuǎn)導局限性轉(zhuǎn)導Cncnc-micro第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4、溶源轉(zhuǎn)變溫和噬菌體的基因整合到宿主核基因組上的現(xiàn)象溫和噬菌體并不攜帶外源供體菌的基因這種溫和噬菌體是完整的，而不是缺陷的獲得新性狀的是溶源化的宿主細胞，而不是轉(zhuǎn)導子獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時消失第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五（三）接合(Conjugation)

通過供體菌和受體菌完整細胞間的直接接觸而傳遞大段DNA的過程，稱為接合。在細菌中，接合現(xiàn)象研究得最清楚的是大腸桿菌。發(fā)現(xiàn)大腸桿菌有性別分化，決定它們性別的因子稱為F因子（致育因子）。第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五+A+B+C-D-

維甲缺陷型A-B-C+D+

蘇缺賴陷型接合及其發(fā)現(xiàn)A+B+C+D+通過細胞間的直接接觸能進行大段ＤＮＡ的轉(zhuǎn)移的過程，叫接合第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五F因子(Fertilityfactor)

一種在染色體外的小型獨立的環(huán)狀DNA，一般呈超螺旋狀，具有自主的與染色體進行同步復制和轉(zhuǎn)移到其他細胞中去的能力，此外，其中還帶有一些對其生命活動關系較小的基因。F因子的分子量為5x107Da。第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五雄性菌株

Hfr菌株

F??菌株Ｆ－菌株（雌株）Ｆ因子和接合

F+菌株第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五接合過程F因子轉(zhuǎn)移和復制的細節(jié)第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

原核生物三種基因重組方式的比較接合過程轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五（四）原生質(zhì)體融合(Cytoplasmicfusion)

通過人為方法，使遺傳性狀不同的兩個細胞的原生質(zhì)體發(fā)生融合，并發(fā)生重組子的過程，稱為原生質(zhì)體融合或細胞融合。第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五二、真核微生物的基因重組

1、有性雜交

2、準性雜交

第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五真核微生物的基因重組

1、有性雜交

(SexualHybridization)

有性雜交，一般指性細胞間的接合和隨之發(fā)生的染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后代的一種育種技術。第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2、準性雜交

（Parasexualhybridization)

準性生殖是一種類似于有性生殖,但更為原始的一種生殖方式，它可使同種生物兩個不同菌株的體細胞發(fā)生融合，且不以減數(shù)分裂的方式而導致低頻率的基因重組并產(chǎn)生重組子。第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五準性雜交的步驟1）菌絲聯(lián)結(jié)（amastomosis)：發(fā)生在形狀相同而遺傳性有異的同一菌種兩個不同菌株間。頻率極低。2）形成異核體(heterocaryon)：體細胞聯(lián)結(jié)，原有的單倍體核形成了雙相異核體。第三十三