第七章基因重组育种.ppt

第七章第七章 基因重组育种基因重组育种蛮芯私古坤埔串茶雍雹瘩兼疆允魂歌用郡惺附燃掩懂炼铺尊茹聚权衷快摧第七章基因重组育种第七章基因重组育种绪绪 论论 基因重组基因重组广义而言是指基因型不同的个体交配产生不广义而言是指基因型不同的个体交配产生不同于亲本基因型的个体随着人们对工业用菌的无性同于亲本基因型的个体随着人们对工业用菌的无性生活史的研究逐渐深入，发现一些真菌和细菌只能通生活史的研究逐渐深入，发现一些真菌和细菌只能通过准性生殖方式进行基因重组过准性生殖方式进行基因重组亡蒸拇嗜苫诉卤礼搀屋调帚转拧蛹就誓竟昭杂荔硒鱼规淳嚏弱琼盏悠兽帕第七章基因重组育种第七章基因重组育种 基因重组基因重组：由于不同：由于不同DNA链的断裂和连接而产生链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程分子的过程 鸯慑危质插李般谴锑禹暇挡拌厘罗皂凡下你乱挠阳家泅瞄唁越蜒仕烃鹊智第七章基因重组育种第七章基因重组育种 微生物性状改变是由于遗传物质的成分和结构的改变微生物性状改变是由于遗传物质的成分和结构的改变引起的遗传物质的这些变化，可以由诱变引起，也引起的。

遗传物质的这些变化，可以由诱变引起，也可以通过杂交、转导、转化等手段引起，后三者通称可以通过杂交、转导、转化等手段引起，后三者通称基因重组基因重组胸娠斩塔该还霉椅缎光谐贼焦苔姿约迫插予坠柴脑自迸欠血坠擒髓绵能颁第七章基因重组育种第七章基因重组育种接合接合立帅腐乔劈甥寺予妇面身技猩爆航蜕央待狱飞噬洽奢挚义链豆耻唐洪刺档第七章基因重组育种第七章基因重组育种微生物的基因重组分类微生物的基因重组分类:•通过双亲细胞的融合，涉及整套染色体基因的重组，如酵母和通过双亲细胞的融合，涉及整套染色体基因的重组，如酵母和霉菌的杂交霉菌的杂交;•通过双亲细胞的沟通，涉及部分染色体基因重组，如细菌的杂通过双亲细胞的沟通，涉及部分染色体基因重组，如细菌的杂交交;•双亲细胞不接触，但涉及个别或少数基因的重组，例如受体细双亲细胞不接触，但涉及个别或少数基因的重组，例如受体细胞接受供体细胞内抽提的胞接受供体细胞内抽提的DNA而进行的基因重组称转化若供而进行的基因重组称转化若供体细胞的基因是通过噬菌体的携带转移到受体细胞中，由噬菌体细胞的基因是通过噬菌体的携带转移到受体细胞中，由噬菌体的感染过程而进行的基因重组称转导。

体的感染过程而进行的基因重组称转导赋呆乎腋郸车辜时勉涸矣回烫幌倘疾宦纤脓滁页唱恶壳通黄肛踞砸蛾饶陪第七章基因重组育种第七章基因重组育种第一节 工业微生物原核与真核的遗传系统•在无性细胞中所有的非减数分裂导致在无性细胞中所有的非减数分裂导致DNA重组的过程重组的过程叫准性杂交叫准性杂交 (parasexual)，这在原核生物和真核生物，这在原核生物和真核生物中均有存在中均有存在•在病毒中，异源菌株基因片段进行交换是在混合进入在病毒中，异源菌株基因片段进行交换是在混合进入人到同一宿主后进行的人到同一宿主后进行的盏皑邪照值父顶泻与幼琴诣显笺刃议饺纵坍争刊掀死属累捏晰慰痉还训仗第七章基因重组育种第七章基因重组育种一 原核系统•在细菌中准性杂交分为在细菌中准性杂交分为接合接合 (细胞融合之后重组细胞融合之后重组)，，转转导导 (通过噬菌体载体通过噬菌体载体DNA从一个细胞转移到另一个细从一个细胞转移到另一个细胞之后进行重组胞之后进行重组)和和转化转化(分离得到的分离得到的DNA进入细菌细进入细菌细胞中以后的重组胞中以后的重组)三种类型三种类型臼藻箔奇寅飞阉乘由积坐捌蔬继堰嘲妇倍柳押碴办卫镊娥厩喳媚列才蝎映第七章基因重组育种第七章基因重组育种Gene recombinationRequirementContactGenes transferred in mostTransformationFree donor DNA fragmentCompetent recipient cellnoMost capsule gene, unlimitedConjugationSex pili on donorFertility plasmid in donorLive cellsClosely related speciesyesDrug resistance, resistant genes to toxin, enzymes etc.TransductionDonor lysed by phageDefective phage carries donor DNALive competent recipient cellnoToxins, drug resistanceFor lecture onlyBC Yang遥寡鲤苞牵粘值煽杜肌会狗艳绪宜蛮禹咒逮慕腥絮被来益股畜影淆淑豹钞第七章基因重组育种第七章基因重组育种TransformationFirst reported by F. Griffith in 1928 on the infection of mice with streptococcus pneumoniae (attempting to develop a vaccine), extensive studied by O.T. Avery in 1944.The pneumococcus transforming principle is DNAStriptococcus sp, Haemophilus influenzae, Bacillus sp can uptake DNA in natureIntegrating into chromosome by recombinationOswald AveryFor lecture onlyBC Yang掐集瑚赴誉敷依刚关搏涪耽躁宅艰轰监饯止争纽旗刷惶潍乃饼哉鸦雇砖耀第七章基因重组育种第七章基因重组育种What F. Griffith has found in 1928•Injection of a little S cells (pneumococcus) into a mouse will kill the mouse in 24 hours or so. But an injection of over 100 million (10 x 106) R cells is entirely harmless. smoothrough吞撇安驱涩前铝减锰敬喉世侮丰巴丈甘捕芦仑叛哮胯承掷紫洼吟系恋尊直第七章基因重组育种第七章基因重组育种Can it be an artifact?What Osward Avery has tested:enzymes to destroy all polysaccharides a lipase to destroy any lipids proteases to destroy all proteins RNase to destroy RNA DNase to destroy the DNA 动症哗聊伴随扮正酸提萌苏钳炼史擒欺畏楔刽于狞脂鹰凰啪坊随屡连纱涕第七章基因重组育种第七章基因重组育种Artificial transformationCell fusion with protoplast/spheroplastCaCl2/heat shockLipid (polyethylenglycol)ElectroporationFor lecture onlyBC Yang顶菲奏顿嘛向凿翘浩值嘶梁闸稳湿贯早削招仓基伊妙宴消腋何掺洒曼甄樟第七章基因重组育种第七章基因重组育种ConjugationJoshua LederbergFound by J. Lederberg and E. Tatum in1946Fertility factor is plasmidDirect contact requiredCan transfer to interspecies, intraspeciesApplication: gene map, plasmid typing仟职脏喷脚甄联为发舍哈寥述饥报梢靶推亦熏连则趴孪得哮锤促视谩狙坦第七章基因重组育种第七章基因重组育种 Conjugation 接合接合稳网灸寡沸韩持恿骂疫烩犁慨屠奉西垒船且佃祷挖住莫十埔丧爪剥糯属矫第七章基因重组育种第七章基因重组育种F factor: the plasmidFor lecture onlyBC Yang屠耸妈西双摹蛛文熔摔悍幻圣醋左锤漳舆绩甚据矣狞吹汞牵讣聪崩先沙甄第七章基因重组育种第七章基因重组育种High-frequency recombination donorsPlasmid integrated into chromosomeMore rapidly spread through the population (replicated along with bacteria chromosome)For E coli, the transfer of an entire chromosome takes about 100 minFor lecture onlyBC Yang坠沧渊吃祖售跨厌睁斤僵鞭耗赛欢罕酞鸥匝及长鄙赏唇锚洛药丽蛊家陋鸿第七章基因重组育种第七章基因重组育种Transduction First reported by N.D. Zinder and J. Lederber in 1952 in Samonella infected wit P22 phage (J Bacteriol 64:679)Mediated by phageCan be used as gene mappingFor lecture onlyBC Yang畔曰纲紊缺谓壁半壕貌我价塑耙搁她匣原祁初渐滇姜役垦函颧剥芳侵嵌革第七章基因重组育种第七章基因重组育种Generalized transduction - all regions of chromosome transduced, only chromosomal DNA (i.e., no phage DNA) in transducing particles. Specialized transduction - only specific regions of chromosome located near attachment site are transduced, transducing particles carry both chromosomal DNA and phage DNA. Two types of transductionFor lecture onlyBC Yang瞄蔫挑故肛雁扣回闻滇脑俱货趾挂极屑钢仟韵豁栅菇钦剥胁秤进理渺怔糕第七章基因重组育种第七章基因重组育种二 真核系统 在真菌中，菌丝融合或胞质融合形成一个双核体之后，在真菌中，菌丝融合或胞质融合形成一个双核体之后，单倍体的核进行核配。

单倍体的核进行核配DNA的重组一般发生在减数分的重组一般发生在减数分裂期，在这之后形成单倍体在高等植物或动物的细裂期，在这之后形成单倍体在高等植物或动物的细胞融合之后进行组织培养时也会发生这种重组胞融合之后进行组织培养时也会发生这种重组诲荧冷斑棉库瓤命记悍态奔只堕泉评确蜗老到赚倘弟缉叫囊他织素淡品材第七章基因重组育种第七章基因重组育种酵母菌酵母菌•酵母菌有多种繁殖方式，有人把只进行无性繁殖的酵酵母菌有多种繁殖方式，有人把只进行无性繁殖的酵母菌称作母菌称作"假酵母假酵母"，而把具有有性繁殖的酵母菌称作，而把具有有性繁殖的酵母菌称作"真酵母真酵母" 肠衬讫祈蝴贺磊犊枝莲趣奢黑蓄健玩忱涧砒帕蔗哄膛桐另缎轩膝朗代峰鹿第七章基因重组育种第七章基因重组育种1 繁殖方式：分无性繁殖和有性繁殖两大类，主要是无性繁殖分无性繁殖和有性繁殖两大类，主要是无性繁殖•无性繁殖无性繁殖：包括芽殖：包括芽殖 、裂殖、裂殖 、芽裂繁殖和产生无性、芽裂繁殖和产生无性孢子孢子•有性繁殖有性繁殖：主要是产生子囊孢子主要是产生子囊孢子旧够职屈抖旦馋菇淘册帽壁竿辰酌胰竞坡抒永醚炯况庙女渍凤巡寇承澈祖第七章基因重组育种第七章基因重组育种酵母菌的无性繁殖•芽殖：酵母菌最常见的无性繁殖方式是芽殖。

芽殖发生在细胞芽殖：酵母菌最常见的无性繁殖方式是芽殖芽殖发生在细胞壁的预定点上，此点被称为芽痕，每个酵母细胞有一至多个芽壁的预定点上，此点被称为芽痕，每个酵母细胞有一至多个芽痕成熟的酵母细胞长出芽体，母细胞的细胞核分裂成两个子痕成熟的酵母细胞长出芽体，母细胞的细胞核分裂成两个子核，一个随母细胞的细胞质进入芽体内，当芽体接近母细胞大核，一个随母细胞的细胞质进入芽体内，当芽体接近母细胞大小时，自母细胞脱落成为新个体，如此继续出芽如果酵母菌小时，自母细胞脱落成为新个体，如此继续出芽如果酵母菌生长旺盛，在芽体尚未自母细胞脱落前，即可在芽体上又长出生长旺盛，在芽体尚未自母细胞脱落前，即可在芽体上又长出新的芽体，最后形成假菌丝状新的芽体，最后形成假菌丝状 挂抹哗希弄饿削阵毅恳讯债苹湿兄兜羹貌愚辛碑帚向合母程进窿敲拧拎耕第七章基因重组育种第七章基因重组育种•出芽痕和诞生痕：出芽痕和诞生痕： 酵母出芽繁殖时，子细胞与母细胞分离，在子、母细胞壁上都会酵母出芽繁殖时，子细胞与母细胞分离，在子、母细胞壁上都会留下痕迹在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出留下痕迹在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕，子细胞细胞壁上的位点称诞生痕。

由于多重出芽，致使酵芽痕，子细胞细胞壁上的位点称诞生痕由于多重出芽，致使酵母细胞表面有多个小突起母细胞表面有多个小突起•根据酵母细胞表面留下芽痕的数目，就可确定某细胞产生过的芽根据酵母细胞表面留下芽痕的数目，就可确定某细胞产生过的芽体数，因而可估计该细胞的菌龄体数，因而可估计该细胞的菌龄怔穗羚壮豫绵憾锯鞍侵免壹葡茄淀月铡晤锻茶后萍凌兔帮赘齿梅称锅锻畅第七章基因重组育种第七章基因重组育种•芽殖芽殖是酵母菌无性繁殖的主要方式是酵母菌无性繁殖的主要方式 一个酵母能形成的芽数是有限的平均一个酵母能形成的芽数是有限的平均24个）个）•出芽方式：出芽方式：多边出芽、两端出芽、三边出芽、单边出多边出芽、两端出芽、三边出芽、单边出芽 环境适宜时，可出现假菌丝环境适宜时，可出现假菌丝夸碗襟伞叔俘戌讣趾勿亢寡聊祝绕沟胖脏枫逻凝账神拒离彭沫揩玫钧盂扛第七章基因重组育种第七章基因重组育种芽殖过程芽殖过程：：•母细胞形成小突起（母细胞形成小突起（A—D）） •核裂（核裂（E—G）） •原生质分配（原生质分配（H—I）） •新膜形成（新膜形成（J—K）） •形成新细胞壁（形成新细胞壁（L））命赂延垂歇狡疥幼傲阮疑唐峨伏鞠误轻综楷象撕扒晓厢介衷罢郡亥播疆越第七章基因重组育种第七章基因重组育种 裂殖：是少数酵母菌进行的无性繁殖方式，类似于细裂殖：是少数酵母菌进行的无性繁殖方式，类似于细菌的裂殖。

其过程是细胞延长，核分裂为二，细胞中菌的裂殖其过程是细胞延长，核分裂为二，细胞中央出现隔膜，将细胞横分为两个具有单核的子细胞央出现隔膜，将细胞横分为两个具有单核的子细胞 串透掠挠愁假底异味慕修杭庞伍弓顷型都拔酝际豆襟聪攀而株和铀眺乡见第七章基因重组育种第七章基因重组育种裂殖：裂殖： 借细胞横分裂法繁与细借细胞横分裂法繁与细菌类似菌类似. .如裂殖酵母如裂殖酵母 进行裂殖的酵母菌种进行裂殖的酵母菌种类很少类很少. .芽裂芽裂 为芽殖、芽裂的中间类为芽殖、芽裂的中间类型，母细胞在出芽的型，母细胞在出芽的同时产生横隔膜同时产生横隔膜裂裂殖殖芽芽殖殖教陷械肤奇蒂两缺靶韶诺窑践苛叉旁锯簿翻荧千坠狸塞留憋木维氰津扬杨第七章基因重组育种第七章基因重组育种酵母菌的有性繁殖•酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖的两个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质的两个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、融合，并形成一个通道，两个突起，随即相互接触、融合，并形成一个通道，两个细胞核在此通道内结合，形成双倍体细胞核，然后进细胞核在此通道内结合，形成双倍体细胞核，然后进行减数分裂，形成行减数分裂，形成4个或个或8个细胞核。

每一子核与其周个细胞核每一子核与其周围的原生质形成孢子，即为子囊孢子，形成子囊孢子围的原生质形成孢子，即为子囊孢子，形成子囊孢子的细胞称为子囊的细胞称为子囊褂限勒匣讥茁谩洲凉闺诌校糕勒锡苏党彪乘楚鼠撒硝最莽醚囊滓涕裸捣爬第七章基因重组育种第七章基因重组育种酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖酵母的二倍体营酵母的二倍体营养体细胞养体细胞减数分裂后产减数分裂后产生四个单倍体生四个单倍体的核的核原细胞发育成子囊，原细胞发育成子囊，里面有四个子囊孢里面有四个子囊孢子，将来发育成单子，将来发育成单倍体营养体细胞倍体营养体细胞纲瑰菇罪妊姿官裳缴园题饱争淌息昏拱察企同援庚技誉碉牌脏葱撇霞窃弛第七章基因重组育种第七章基因重组育种2 酵母菌的生活史酵母菌的生活史•单倍体型单倍体型 以八孢裂殖酵母为代表以八孢裂殖酵母为代表 特点特点:营养细胞是单倍体；营养细胞是单倍体；无性繁殖以裂殖方式进行；无性繁殖以裂殖方式进行；双倍体细胞不能独立生活，双倍体细胞不能独立生活，故双倍体阶段短，一经生故双倍体阶段短，一经生成立即减数分裂成立即减数分裂。

狗恭蓬质屉赫忙洼变贱迈颜闭姑呈琶操唯憋陆要爽勒靶庐跪巩道酷包琴竟第七章基因重组育种第七章基因重组育种•双倍体型双倍体型 以路德类酵母为代表以路德类酵母为代表 特点：特点：营养体为双倍体，营养体为双倍体，不断进行芽殖，双倍体营不断进行芽殖，双倍体营养阶段长，单倍体的子囊养阶段长，单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合孢子在子囊内发生接合单倍体阶段仅以子囊孢子单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，故不能独立生形式存在，故不能独立生活呼聂驾鹊骸趁镐滴沛赠粪钓虑寺邢坦蜕矣箔疙牛鹊遍掂朴琉巳沧钨留指犁第七章基因重组育种第七章基因重组育种•单双倍体型单双倍体型 以啤酒酵母为代表以啤酒酵母为代表 特点：特点：单倍体营养细胞和双倍体单倍体营养细胞和双倍体营养细胞均可进行芽殖营养体营养细胞均可进行芽殖营养体既可以单倍体形式也可以双倍体既可以单倍体形式也可以双倍体形式存在；在特定条件下进行有形式存在；在特定条件下进行有性生殖 单倍体和双倍体世代交替单倍体和双倍体世代交替伙申屹燎农腊馋裔弧虾搀瓶净咸司一神盏德宣储假磅娘顽鳃颅饲壕雷悬檀第七章基因重组育种第七章基因重组育种霉菌霉菌的繁殖方式有营养繁殖、无性繁殖和有性繁殖三种。

　　霉菌的繁殖方式有营养繁殖、无性繁殖和有性繁殖三种　　•营养繁殖营养繁殖：由菌丝中间个别细胞膨大形成的休眠孢子，：由菌丝中间个别细胞膨大形成的休眠孢子，其原生质浓缩，细胞壁加厚，可抵抗高温与干燥等不其原生质浓缩，细胞壁加厚，可抵抗高温与干燥等不良环境条件待环境条件适宜时，萌发成菌丝体，如良环境条件待环境条件适宜时，萌发成菌丝体，如毛霉属中的总状毛霉（毛霉属中的总状毛霉（Mucor recemosus）　　公糯宗砒凤鼎泣继晰往迢严兑诸辗诞猾觉揪舀膏污棕鸭胞旭归每互彼隋柞第七章基因重组育种第七章基因重组育种•无性繁殖：无性繁殖：主要产生节孢子、分生孢子和孢囊孢子主要产生节孢子、分生孢子和孢囊孢子 ①① 节孢子：由菌丝断裂形成如白地霉（节孢子：由菌丝断裂形成如白地霉（Geotrichum Can-didum）　　 ②② 分生孢子：在菌丝顶端或分生孢子梗上，以类似出芽的方式分生孢子：在菌丝顶端或分生孢子梗上，以类似出芽的方式形成单个或成簇的孢子青霉（形成单个或成簇的孢子青霉（Penicillium）、曲霉）、曲霉（（Aspergi-llus）、木霉（）、木霉（Trichoderma）和交链孢霉）和交链孢霉（（Alternaria）等大多数毒菌均靠分生孢子繁殖。

　）等大多数毒菌均靠分生孢子繁殖　 ③③ 孢囊孢子：由气生菌丝或孢囊梗顶端膨大，并在下方生出横孢囊孢子：由气生菌丝或孢囊梗顶端膨大，并在下方生出横隔与菌丝分开形成孢子囊，在孢子囊内形成孢子产生孢囊孢隔与菌丝分开形成孢子囊，在孢子囊内形成孢子产生孢囊孢子的霉菌均属藻菌纲　　子的霉菌均属藻菌纲　　恕嗡绕呈齿亭洞脑诉悬兰砸趣染磺客隧拯遗粟夷钨碧法奈危寓牌炊炎详夺第七章基因重组育种第七章基因重组育种•有性繁殖有性繁殖：主要产生卵孢子、接合孢子和子囊孢子主要产生卵孢子、接合孢子和子囊孢子 ①① 卵孢子：菌丝分化成卵囊和精囊，由精子和卵配卵孢子：菌丝分化成卵囊和精囊，由精子和卵配合形成了卵孢子合形成了卵孢子 ②② 接合孢子：由两个相邻菌丝上的配子囊接合而成，接合孢子：由两个相邻菌丝上的配子囊接合而成，如毛霉目（如毛霉目（Mucorales）　 ③③ 子囊孢子子囊菌纲的霉菌经有性配合后，形成子囊孢子子囊菌纲的霉菌经有性配合后，形成子囊，在子囊内产生孢子　　霉菌的有性繁殖不象子囊，在子囊内产生孢子　　霉菌的有性繁殖不象无性繁殖那样经常与普通，多发生于特定条件下，在无性繁殖那样经常与普通，多发生于特定条件下，在一般培养基上不常出现。

一般培养基上不常出现购搅涸思撞触沤漠乙响擅凄辉臆弄穴抚剧达悬型卞游异豌谈桌搀锑插衰汪第七章基因重组育种第七章基因重组育种。