微生物雜交育種王陶2012年2月微生物雜交育種王陶2012年2月

（1）理解雜交育種的意義及其遺傳學原理；

（2）掌握親本選配、雜交技術(shù)方法、雜種后代的處理和早代測驗的基本理論和基本方法；

（3）掌握熟悉雜交育種的程序。教學的基本要求（1）理解雜交育種的意義及其遺傳學原理；

教學基本內(nèi)容雜交育種的概念、意義放線菌的雜交育種霉菌的雜交育種酵母菌的雜交育種教學重點及難點：真菌的雜交育種及方法教學基本內(nèi)容雜交育種的概念、意義發(fā)酵工業(yè)的優(yōu)良菌種的選育主要采用誘變育種方法。但是，一個菌種長期使用誘變劑處理之后，其生活能力一般要逐漸下降，例如生長周期延長，孢子量減少，代謝減慢，產(chǎn)量增加緩慢，誘變因素對產(chǎn)量基因影響的有效性降低等。因此，有必要利用雜交育種方法。

一、微生物雜交發(fā)酵工業(yè)的優(yōu)良菌種的選育主要采用誘變育種方法。但1、雜交育種的定義雜交育種是指將兩個基因型不同的菌株經(jīng)吻合（或接合）使遺傳物質(zhì)重新組合，從中分離和篩選具有新性狀的菌株。雜交育種（breedingbyhybridization)是國內(nèi)外廣泛應用并卓有成效的育種方法。目前在生產(chǎn)上大面積推廣種植的農(nóng)作物的品種絕大多數(shù)都是用雜交育種的方法育成的。1、雜交育種的定義雜交育種是指將兩個基因型不定義的拓展雜交育種(Hybridizationbreeding)一般是指人為利用真核微生物的有性生殖或準性生殖，或原核微生物的接合、F因子轉(zhuǎn)導、轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)化等過程，促使兩個具不同遺傳性狀的菌株發(fā)生基因重組，以獲得性能優(yōu)良的生產(chǎn)菌株。這也是一類重要的微生物育種手段，比起誘變育種，它具有更強的方向性和目的性。定義的拓展雜交育種(Hybridizationbreedi基因重組生長快，產(chǎn)量高甲生長快，產(chǎn)量低乙生長慢，產(chǎn)量高以雜交方法培育優(yōu)良品種或利用雜種優(yōu)勢稱為雜交育種?；蛑亟M生長快，產(chǎn)量高甲生長快，產(chǎn)量低乙生長慢，產(chǎn)量高以雜交2、雜交育種的目的在于：1）通過雜交使不同菌株的遺傳物質(zhì)進行交換和重新組合，從而改變原有菌株的遺傳物質(zhì)基礎，獲得雜種菌株（重組體）；2）可以通過雜交把不同菌株的優(yōu)良生產(chǎn)性能集中于重組體中，克服長期用誘變劑處理造成的菌株生活力下降等缺陷；3）通過雜交，可以擴大變異范圍，改變產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，甚至出現(xiàn)新的品種；4）分析雜交結(jié)果，可以總結(jié)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和傳遞規(guī)律，促進遺傳學理論的發(fā)展。2、雜交育種的目的在于：1）通過雜交使不同菌株的遺傳物質(zhì)進3、微生物雜交育種基本程序選擇原始親本誘變篩選直接親本親和力鑒定雜交分離到基本培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)篩選重組體鑒定3、微生物雜交育種基本程序選擇原始親本誘變篩選直接親本親和力4、親本菌株的選擇原始親本是微生物雜交育種中具有不同遺傳背景的優(yōu)質(zhì)出發(fā)菌株,主要根據(jù)雜交的目的來選擇.從育種角度出發(fā).通常選擇具有優(yōu)良性狀如產(chǎn)量高,代謝快,產(chǎn)孢子能力強,無色素,泡沫少,粘性小等發(fā)酵性能好的菌株為原始親本.它們可以來自生產(chǎn)用菌或誘變過程中的某些符合要求的菌株,也可以是自然分離的野生型菌株.原始親本還應該具有野生型遺傳標記,如具有一定的孢子顏色,可溶性色素或抗性標記等明顯不同的性狀.

4、親本菌株的選擇原始親本是微生物雜交育種直接親本微生物雜交育種所使用的配對菌株稱為直接親本。特點：經(jīng)原始親本菌株誘變而來；具有營養(yǎng)缺陷型標記或其他標記研究表明：若要獲得高產(chǎn)的重組體，最好采用具有明顯遺傳性狀差異的近親菌株為直接親本直接親本微生物雜交育種所使用的配對菌株稱為直接親5、培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基（CM）：各種微生物菌株基本培養(yǎng)基（MM）：野生型，原養(yǎng)型有限培養(yǎng)基（LM）：異核體菌株補充培養(yǎng)基（SM）：鑒別，選擇發(fā)酵培養(yǎng)基5、培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基（CM）：各種微生物菌株6、標記親本菌株

由于雜交育種重組頻率極低為10-7左右.雜交后的混合體系中除了極少數(shù)重組體外.還存在大量的未雜交親本及無效雜交后代,增加重組體篩選難度.為了提高效率,加快重組體篩選和檢出,讓雜交親本帶上不同的遺傳標記是十分重要的.但實際工作中大多數(shù)親本無野生型遺傳標記,一般是由原始親本菌株經(jīng)誘變劑處理后選出的具遺傳標記,又通過親和力測定的直接用于雜交的菌株.一般雜交親本用營養(yǎng)缺陷型或抗藥性突變型等遺傳標記,作為選擇重組體的標準和依據(jù).

6、標記親本菌株由于雜交育種重組頻率極低為10-7左右.雜由于多數(shù)微生物尚未發(fā)現(xiàn)其有性世代，因此，直接親本菌株應帶有適當?shù)倪z傳標記。常用的遺傳標記有顏色、營養(yǎng)要求和抗藥性等。

營養(yǎng)標記菌株（即營養(yǎng)缺陷型菌株）是最常用的遺傳標記之一。由于多數(shù)微生物尚未發(fā)現(xiàn)其有性世代，因此，直接親本菌株應帶有適所謂營養(yǎng)缺陷型菌株是微生物經(jīng)誘變劑處理后產(chǎn)生的一種生化突變體。由于基因突變，它失去了合成某種物質(zhì)（氨基酸、維生素或核苷酸堿基）的能力，在基本培養(yǎng)基上不能生長，大多數(shù)營養(yǎng)缺陷型菌株需要補加一定種類的有機物質(zhì)后才能生長。所謂營養(yǎng)缺陷型菌株是微生物經(jīng)誘變劑處理后產(chǎn)生的一種生化突變2．抗性標記(高溫、高鹽、高pH)3．溫度敏感性標記4．其他性狀標記如孢子顏色、菌落形態(tài)結(jié)構(gòu)、可溶性色素舍量、代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高低和代謝返速度快慢等，以及利用的碳、氮原種類、殺傷力等其他性狀都可以作為重組體檢出的輔助性標記。2．抗性標記(高溫、高鹽、高pH)7.雜交育種方法常規(guī)雜交育種

絲狀真核微生物通過接合、染色體交換，然后分離形成重組體。常規(guī)雜交主要包括接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導、溶原轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)染等技術(shù)。原生質(zhì)體雜交育種7.雜交育種方法常規(guī)雜交育種二、放線菌的雜交育種放線菌雜交是在細菌雜交研究的基礎上發(fā)展起來的。放線菌和細菌一樣屬于原核生物，但它們卻像霉菌一樣以菌絲形態(tài)生長，而且形成分生孢子。所以就本質(zhì)來講，雖然放線菌的基因重組過程近似于細菌，但就育種方法來講它卻有許多與霉菌相似的方面。二、放線菌的雜交育種放線菌雜交是在細菌雜交研究的基礎上發(fā)展起細菌的一個大類群，為革蘭氏陽性。多為腐生，少數(shù)為寄生。寄生型放線菌會引起放線菌病和諾卡氏病。能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素。世界上絕大多數(shù)的抗生素由放線菌產(chǎn)生。

放線菌菌體為單細胞，大多數(shù)由分枝發(fā)達的菌絲組成。根據(jù)放線菌菌絲的形態(tài)和功能分為營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種.

形態(tài)結(jié)構(gòu)放線菌與人類生活及生產(chǎn)的關系細菌的一個大類群，為革蘭氏陽性。放線菌菌體為單細胞，大多數(shù)由第四章微生物雜交育種課件第四章微生物雜交育種課件又稱為初級菌絲體、一級菌絲體或基內(nèi)菌絲，匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，主要生理功能是吸收營養(yǎng)物。營養(yǎng)菌絲一般無隔膜；直徑0.2~0.8m；長度差別很大；短的小于100m，長的可達600m.有的產(chǎn)生色素：黃、橙、紅、紫、藍、綠、灰、褐、黑等，包括脂溶性和水溶性，脂溶性色素局限于菌絲，水溶性色素可在培養(yǎng)基中擴散。營養(yǎng)菌絲

又稱為初級菌絲體、一級菌絲體或基內(nèi)菌絲，匍匐生長于培養(yǎng)基又稱為二級菌絲體。營養(yǎng)菌絲體發(fā)育到一定時，長出培養(yǎng)基外并伸向空間的菌絲為氣生菌絲。氣生菌絲又稱為二級菌絲體。營養(yǎng)菌絲體發(fā)育到一定時，氣生菌絲

孢子絲當氣生菌絲發(fā)育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌絲即為孢子絲，又名產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。

孢子絲

放線菌主要通過形成無性孢子的方式進行繁殖，也可利用菌絲片斷進行繁殖。放線菌生長到一定階段，一部分菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子，稱為分生孢子。孢子呈白、黃、綠、淡紫、粉紅、藍、褐、灰等顏色。繁殖方式放線菌主要通過形成無性孢子的方式進行繁殖，也A放線菌雜交原理

放線菌屬于原核生物，只有一條環(huán)狀染色體。放線菌染色體結(jié)構(gòu)的特殊性決定其基因重組過程的特殊性。放線菌基因重組過程類似于大腸桿菌，大體上有以下四種遺傳體系：（1）異核現(xiàn)象

有些放線菌的營養(yǎng)缺陷型在混合培養(yǎng)或雜交過程中，經(jīng)菌絲和菌絲間的接觸和融合而形成異核體。所謂異核體即同一條菌絲或細胞中含有不同基因型的細胞核。異核體所形成的菌落在表型上是原養(yǎng)型的，但其基因型分別與親本之一相同，而無重組體出現(xiàn)。A放線菌雜交原理由此證明，在這些放線菌的同一個細胞質(zhì)里，存在著兩種遺傳上不同的細胞核，它們在營養(yǎng)上起著互補作用。在繁殖過程中，它們沒有發(fā)生遺傳信息的交換。

有些鏈霉菌可以形成異核體，有些則不能。在不同菌株中形成異核體和發(fā)生基因重組缺乏明顯的相關性。但形成異核體和重組體除與菌株有關外，外界條件也起著一定作用。由此證明，在這些放線菌的同一個細胞質(zhì)里，存在著（2）接合現(xiàn)象

菌絲間接觸和融合后，相同細胞質(zhì)里不同基因型的細胞核在雙方增殖過程中，發(fā)生部分染色體的轉(zhuǎn)移或遺傳信息的交換。接合現(xiàn)象的結(jié)果導致部分合子的形成。

部分合子是由一個供體染色體片段與一個受體染色體的整體相結(jié)合而形成的，但亦可能兩個親本染色體都不完整。（2）接合現(xiàn)象（3）異核系的形成

當部分合子形成后，接著就產(chǎn)生雜合的無性繁殖系（異核系）的細胞核，后者是經(jīng)過一次單交換而產(chǎn)生的異核系染色體組。它有一個二體區(qū)，即染色體的末端具有串聯(lián)的重復結(jié)構(gòu)。根據(jù)交換數(shù)目和染色體間的關系而產(chǎn)生單倍重組體或重組異核系。異核系的菌落形態(tài)很小，遺傳類型各不相同。能在基本培養(yǎng)基上或選擇性培養(yǎng)基上生長。但將異核系的分生孢子影印到同樣培養(yǎng)基上就不能生長。（3）異核系的形成（4）重組體的形成

異核系不穩(wěn)定，在菌落生長過程中，染色體重疊兩節(jié)段（二體區(qū)）的不同位置上發(fā)生交換后，能產(chǎn)生重組體孢子。異核系所產(chǎn)生的孢子幾乎全部是單倍體，而成為一個單倍的無性繁殖系，能長出各種類型的分離子，但是，重組體也可由部分合子經(jīng)過雙交換而產(chǎn)生。

（4）重組體的形成B放線菌的雜交技術(shù)現(xiàn)在常用的放線菌雜交方法主要有三種，即混合培養(yǎng)法、平板雜交法和玻璃紙轉(zhuǎn)移法。a混合培養(yǎng)法（1）選擇性平板法所使用的兩親株必須是互補的營養(yǎng)缺陷型。將用來進行重組的兩親株混合，接種到豐富的完全培養(yǎng)基斜面上，孢子形成后制成單孢子懸浮液，然后在選擇性培養(yǎng)基平板上進行分離，長出的菌落即為各種類型的重組體。B放線菌的雜交技術(shù)（2）異核系分析法將混合培養(yǎng)后所制得的單孢子懸浮液，分離在基本培養(yǎng)基平板上，其中長成的小而豐富的菌落即為異核系。然后將異核系再分離在完全培養(yǎng)基上，長出的菌落即為分離子。（2）異核系分析法將混合培養(yǎng)后所制得的b平板雜交法該方法是先將菌落培養(yǎng)在非選擇培養(yǎng)基上，當菌落形成孢子以后，用影印培養(yǎng)法將菌落印至已鋪有試驗菌孢子的完全培養(yǎng)基平板上，再培養(yǎng)至孢子形成。然后把這上面的孢子影印到一系列選擇性培養(yǎng)基上，以便于各種重組體子代的生長。b平板雜交法該方法是先將菌落培養(yǎng)在非選擇培養(yǎng)基上，當菌落形c玻璃紙轉(zhuǎn)移法使用本法必須具備兩個條件：

第一，直接親本必須帶有兩個遺傳標記，即一個直接親本帶有一種營養(yǎng)要求和抗藥性（如抗鏈霉素）；而另一個直接親本則為對該藥物敏感（如對鏈霉素敏感）和帶有另一種營養(yǎng)缺陷型。c玻璃紙轉(zhuǎn)移法使用本法必須具備兩個條件：

第二，選擇性培養(yǎng)基是帶有抗性藥物的補充培養(yǎng)基。

該方法是在選擇性培養(yǎng)基上挑選異核系菌落，其原理是：異核體帶有鏈霉素敏感的等位基因，在含有鏈霉素的選擇性培養(yǎng)基上不能生長。敏感性親本和抗藥性親本因為營養(yǎng)要求得不到滿足也不能在該選擇性培養(yǎng)基上生長。而不帶鏈霉素敏感等位基因的兩直接親本的局部結(jié)合子則能在該選擇性培養(yǎng)基上生長、繁殖成為異核系菌叢。第二，選擇性培養(yǎng)基是帶有抗性藥物的補充培養(yǎng)基。放線菌的雜交育種

基因重組過程近似細菌，育種方法與霉菌相似．放線菌的遺傳體系和雜交原理：異核現(xiàn)象：同一細胞（菌絲）含不同基因型的核。無重組體出現(xiàn)。接合現(xiàn)象：發(fā)生部分染色體轉(zhuǎn)移（交換），形成部分合子。整+部分、部分+部分。異核系的形成：部分合子產(chǎn)生的無性繁殖系。能在基本或選擇培養(yǎng)基上生長。（單交換，二體區(qū)）重組體的形成：異核系不穩(wěn)定，可經(jīng)過雙交換形成重組子，產(chǎn)生重組子孢子。放線菌的雜交育種基因重組過程近似細菌，育種酵母菌yeast是一種單細胞真菌，可看作是真菌中的特殊形態(tài)。形態(tài)和結(jié)構(gòu)酵母菌是一種適應于在碳水化合物、高糖份偏酸性環(huán)境中生存的微生物。工業(yè)發(fā)酵就是用淀粉、蔬菜、糖作原料，在食品、化工、醫(yī)藥工業(yè)中得到廣泛應用。酵母菌又分發(fā)酵型和氧化型兩種。發(fā)酵型的多用于發(fā)酵工業(yè)。氧化型的用于石油加工工業(yè)，工藝過程中的脫蠟，降低石油凝固點，對石油煉制廢水的去油降酚起積極作用。酵母菌yeast是一種單細胞真菌，可看作是真菌中的特殊形⑴大多數(shù)以單細胞狀存在。在特殊條件下，生成的芽體互相連接形成樹枝狀，芽體延長像菌絲（假絲），細胞大多數(shù)是卵圓形，細胞核有明顯的核膜。⑵酵母菌的細胞結(jié)構(gòu)與細菌相似，但比細菌細胞大得多。一個橢圓形的酵母菌細胞長約7.2um，寬5.6nm(圓形直徑1—5um)⑶繁殖分為無性繁殖、有性繁殖。芽殖白芽母細胞的一端突起，進行分裂，芽長大，脫落。裂殖菌體直接進行分裂繁殖。⑴大多數(shù)以單細胞狀存在。在特殊條件下，生成的芽體互相連接形成有性繁殖先形成子囊孢子、生子囊孢子及其數(shù)目是鑒定酵母菌的依據(jù)之一。工業(yè)上可利用生子囊孢子進行雜交育種。有性繁殖先形成子囊孢子、生子囊孢子及其數(shù)目是鑒定酵母菌的⑷菌落特征表面濕潤、粘稠，大多數(shù)是乳白色，少數(shù)紅色（紅酵母），在固體培養(yǎng)基上生長時間長了，顏色變暗，呈縐縮狀。⑸酵母的生理特性──發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵：食品、釀酒，面包、醋、醬、魚露等。醫(yī)藥：菌體蛋白、凝血質(zhì)、核糖核酸、酵母、細胞色素丙、輔酶甲、核苷酸、蛋白酶、維生素。化工：乙醇、甘油、甘露醇、有機酸、丙酮、乙醚、甲醛。環(huán)保：厭氧消化、垃圾無害化、堆肥技術(shù)。發(fā)酵過程主要是利用含糖、淀粉或碳水化合物作原料，不同種類的酵母菌對各種糖類的發(fā)酵能力不同，根據(jù)這一特性可以鑒別酵母中的不同種類。⑷菌落特征表面濕潤、粘稠，大多數(shù)是乳白色，少數(shù)紅色（紅酵三、酵母菌的有性雜交育種（一）酵母菌的生活史（二）酵母菌有性雜交技術(shù)酵母菌有性雜交程序一般為：親本的單倍化↓有性雜交↓雜交后代的檢出↓篩選優(yōu)良性狀個體單倍化：將兩個不同性狀的親本菌株分別接種到含醋酸鈉等產(chǎn)孢子培養(yǎng)基斜面上，使其產(chǎn)生子囊，經(jīng)過減數(shù)分裂后，在每個子囊內(nèi)會形成4個子囊孢子（單倍體）。用蒸餾水洗下子囊，經(jīng)機械法（加硅藻土和石蠟油，在勻漿管中研磨）或酶法（用蝸牛酶等處理）破壞子囊，再經(jīng)離心，然后將獲得的子囊孢子涂布平板，就可以得到由單倍體細胞組成的菌落。三、酵母菌的有性雜交育種（一）酵母菌的生活史親本的單倍化單倍有性雜交兩個遺傳型不同的生物體通過雜交產(chǎn)生雜種生物體的有性生殖過程。在真核微生物中，是指通過性細胞間或體細胞間的接合和隨之發(fā)生的減數(shù)分裂與遺傳重組，產(chǎn)生不同于親本遺傳型的子代的過程。凡能產(chǎn)生有性孢子的霉菌或酵母菌，一般都可用有性雜交的方法育種。有性雜交兩個遺傳型不同的生物體通過雜交產(chǎn)生雜種生物體的有性生1、親本的單倍化1）雜交親本單倍體細胞的分離（1）子囊孢子的形成形成子囊的條件一般方法（2）單倍體子囊孢子的分離顯微操作器分離單倍體子囊孢子法酶法機械研磨法（3）單倍體菌株的確定單倍體細胞與二倍體細胞在形態(tài)方面的區(qū)別生孢子能力的測定單倍體細胞結(jié)合型的確定2）雜交親本單倍體細胞遺傳標記的制作酵母菌有性雜交的方法：1、親本的單倍化酵母菌有性雜交的方法：2、酵母菌有性雜交孢子雜交法群體交配法單倍體細胞雜交法3、雜交后代的檢出4、篩選優(yōu)良性狀個體2、酵母菌有性雜交S.Cerevisiae的雙倍體和單倍體細胞的比較項目 雙倍體 單倍體細胞 大，橢圓形 小，球形菌落 大，形態(tài)均一 小，形態(tài)變化較多液體培養(yǎng) 繁殖快，細胞較分散 繁殖較慢，細胞常聚集成團在產(chǎn)孢子培養(yǎng)基上 形成子囊及子囊孢子 不形成子囊自或 然人 破 工 壁破 壁減數(shù)分裂接合子囊孢子發(fā)芽S.Cerevisiae的雙倍體和單倍體細胞的比較項第四章微生物雜交育種課件霉菌是一種真菌能利用無機氮作氮源適于在酸性環(huán)境中繁殖的多細胞微生物。它在醫(yī)藥、化學、紡織、食品等工業(yè)中都得到廣泛應用。在發(fā)酵工業(yè)用霉菌生產(chǎn)酒精、有機酸（檸檬、葡萄糖酸）、抗生素、酶制劑（淀粉酶、蛋白酶、纖維酶）、維生素及甾體激素等；有些霉菌又是動植物的病源菌，在潮濕的環(huán)境中可使棉、毛、絲、麻、皮革、布匹幾乎所有的生活用品、工業(yè)品等多種物質(zhì)發(fā)霉、腐爛、變質(zhì)，禍害很大。霉菌能利用多種含N物質(zhì)如銨鹽、硝酸鹽、氨基酸、膠胨及蛋白質(zhì)作氮源；以淀粉、糖類、醇、脂肪、高級石臘等有機物作碳源。Fe、Zn、Cu、Mn、Mo促進霉生長也是必不可少的微量元素，是比較能耐酸、堿的微生物。霉菌是一種真菌能利用無機氮作氮源適于在酸性環(huán)境中繁殖的多細胞形態(tài)絨毛狀或疏松的棉花狀，孢子具有各種不同顏色。個體形態(tài)霉菌是多細胞真菌的代表，菌體是由許多菌絲組成的菌絲體。其菌絲有兩部分：一部分伸入基質(zhì)內(nèi)部（即培養(yǎng)基內(nèi)部）或漫生于培養(yǎng)基表面吸取營養(yǎng)的營養(yǎng)菌絲；另一部分是伸于基質(zhì)上空稱為氣生菌絲，它可產(chǎn)生孢子，進行繁殖，包括無性繁殖和準性繁殖。無性繁殖──分裂出各種孢子：分生孢子、孢囊孢子、厚生孢子、節(jié)孢子準性繁殖──兩細胞質(zhì)融合生出各種孢子。形態(tài)絨毛狀或疏松的棉花狀，孢子具有各種不同顏色。菌落特征與放線菌相似，菌落由分枝狀菌絲組成。菌絲較長形成的菌落為絨毛狀。絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，一般比細菌菌落大幾倍到幾十倍。孢子可有不同形狀的構(gòu)造和顏色。菌落特征與放線菌相似，菌落由分枝狀菌絲組成。菌絲較長形成的菌工業(yè)上常用霉菌的形態(tài)及特點⑴曲霉Aspergillus種類很多。目前在發(fā)酵工業(yè)上應用的霉菌大都是曲霉。⑵根霉Rhizopus菌絲向四周蔓延，形成密密的棉絮狀的蔓絲而充滿著整個基礎表面，形成葡萄枝狀（孢子是梨形），與此派生出與根霉相似的梨頭霉用于甾體激素生產(chǎn)。⑶青霉、稻草霉、盤尼西林Pcnicillum青霉菌中的藍青霉和黃青霉素的重要菌種。孢子成掃帚狀，青霉十分接近曲霉，在自然界中土壤里廣泛存在。⑷毛霉Mucor形態(tài)與根霉相似，存在于腐敗植物、果實、面包等。⑸木霉Trichoderma分布很廣。在腐爛木材、植物殘體、種子、土壤、有機肥料均有存在。分解木質(zhì)素。用以木代糧菌種的培育與生產(chǎn)。工業(yè)上常用霉菌的形態(tài)及特點⑴曲霉Aspergillus四、霉菌的雜交育種不產(chǎn)生有性孢子的微生物除了主要進行無性繁殖外，還能進行準性生殖。準性生殖的發(fā)現(xiàn)，不僅促進了這類微生物遺傳的研究，而且亦為這類微生物的育種提供了一條新的途徑。

四、霉菌的雜交育種準性生殖的定義和意義：類似于有性生殖但更原始的生殖方式，是通過同一物種兩個不同菌株的體細胞發(fā)生融合，不經(jīng)過減數(shù)分裂而導致低頻率基因重組并產(chǎn)生重組子。為半知菌育種提供了一個重要手段。存在范圍：常見于一些真菌尤其是半知菌中，是一群只有無性階段或有性階段未發(fā)現(xiàn)的真菌。它們當中大多屬于子囊菌，有些屬于擔子菌，只是由于未觀察到它們的有性階段，無法確定分類地位，因此歸于半知菌。準性生殖的定義和意義：A準性生殖的過程準性生殖的整個過程包括三個相互聯(lián)系的階段：異核體的形成；

二倍體的形成；

體細胞重組。A準性生殖的過程準性生殖的整個過程包括三個相1、異核體的形成

當具有不同性狀的兩個細胞或兩條菌絲相互聯(lián)結(jié)時，導致在一個細胞或一條菌絲中并存有兩種或兩種以上不同遺傳型的核。這樣的細胞或菌絲體叫做異核體，這種現(xiàn)象叫異核現(xiàn)象。1、異核體的形成當具有不同性狀的兩個細胞或兩條菌絲異核體：同一菌絲有不同遺傳性狀的核在同一

細胞質(zhì)中生長。同核體：同一菌絲中只有一種核。異核體的特點：1）具有感受性的兩種菌絲間才可形成異核體；2）具有野生型性狀，可在基本培養(yǎng)基上生長；

（基因互補功能）3）大多數(shù)異核體的分生孢子不能在基本培養(yǎng)基

上生長；如能生長，則為異核體、或為雜合

二倍體（重組子）。異核體：同一菌絲有不同遺傳性狀的核在同一

2、雜合雙倍體的形成隨著異核體的形成，準性生殖便進入雜合雙倍體的形成階段，就是異核體菌絲在繁殖過程中，偶而發(fā)生兩種不同遺傳型核的融合，形成雜合細胞核。由于組成異核體的兩個親本細胞核各具有一個染色體組，所以雜合核是雙倍體。雜合雙倍體形成之后，隨異核體的繁殖而繁殖，這樣就在異核體菌落上形成雜合二倍體的斑點或扇面。將這些斑點或扇面的孢子挑出進行單孢子分離，即可得到雜合雙倍體菌株。2、雜合雙倍體的形成隨著異核體的形成，準性生殖體細胞重組

雜合雙倍體只具有相對的穩(wěn)定性，在其繁殖過程中可以發(fā)生染色體交換和染色體單倍化，從而形成各種分離子。染色體交換和染色體單倍化是兩個相互獨立的過程，有人把它們總稱為體細胞重組。這就是準性生殖的最后階段。體細胞重組雜合雙倍體只具有相對的穩(wěn)定性，在其繁殖染色體交換由準性生殖第二階段形成的雜合雙倍體并不進行減數(shù)分裂，卻會發(fā)生染色體交換。由于這種交換發(fā)生在體細胞的有絲分裂過程中，因此它們被稱為體細胞交換。雜合雙倍體發(fā)生了體細胞交換后所形成的兩個子細胞仍然是雙倍體細胞。染色體交換由準性生殖第二階段形成的雜合雙倍體并不染色體單倍化

雜合雙倍體除了發(fā)生染色體交換外，還能發(fā)生染色體單倍化。這過程不同于減數(shù)分裂。在減數(shù)分裂過程中，全部染色體同時有一對減為一個，所以通過一次減數(shù)分裂，由一個雙倍體細胞產(chǎn)生四個單倍體細胞。而染色體單倍化則不同，它是通過每一次細胞分裂后，往往只有一對染色體變?yōu)橐粋€，而其余染色體則仍然都是成雙的。這樣維過多次細胞分裂，才使一個雙倍體細胞轉(zhuǎn)變?yōu)閱伪扼w細胞。通過單倍化過程，形成了各種類型的分離子，它包括非整倍體、雙倍體和單倍體。染色體單倍化雜合雙倍體除了發(fā)生染色體交換外，還能體細胞交換和單倍體化

雜合體細胞中有極少數(shù)細胞核在進行有絲分裂的過程中，能發(fā)生體細胞染色體間的交換、分離（單倍體化）而產(chǎn)生具有新性狀的單倍體雜合子、雙倍體及非整倍體。ABA+B（同核體）（異核體）AABBABAABB（雜合二倍體）單倍體雜合子體細胞交換和單倍體化雜合體細胞中有極少數(shù)細胞B霉菌的雜交技術(shù)（1）選擇直接親本用來進行雜交的兩個野生型菌株叫做原始親本。原始親本經(jīng)過誘變以后得到各種突變型菌株。假設這種菌株是用來作為形成異核體的親本，就叫直接親本。作為直接親本的遺傳標記有多種多樣。如營養(yǎng)突變型，抗藥性突變型，形態(tài)突變型等。B霉菌的雜交技術(shù)（2）異核體的形成在基本培養(yǎng)基上，強迫兩株營養(yǎng)缺陷型互補營養(yǎng)，則這兩個菌株經(jīng)過菌絲細胞間的吻合形成異核體。由直接親本形成異核體的方法有：1）完全培養(yǎng)基液體混合培養(yǎng)法；2）完全培養(yǎng)基斜面混合培養(yǎng)法；3）液體有限培養(yǎng)基混合培養(yǎng)法；4）有限培養(yǎng)基平板異核叢形成法；5）基本培養(yǎng)基斜面銜接接種法6）基本培養(yǎng)基平板穿刺法等。（2）異核體的形成在基本培養(yǎng)基上，強迫兩株營養(yǎng)（3）雙倍體的檢出檢出雙倍體的方法有三種：

l）用擴大鏡觀察異核體菌落的表面，如果發(fā)現(xiàn)有野生型顏色的斑點和扇面，即可用接種針將其孢子挑出，進行分離純化，即得雜合雙倍體。2）將異核體菌絲打碎，于基本培養(yǎng)基和完全培養(yǎng)基平板上進行分離，經(jīng)培養(yǎng)挑出異核菌落。在個別異核菌落上長出野生型原養(yǎng)性的斑點和扇面，將其挑出進行分離純化即可。上述兩種方法只能從每個異核體菌落（叢）上挑取一個斑點或扇面，以排除無性繁殖的干擾。

（3）雙倍體的檢出檢出雙倍體的方法有三種：3）將大量異核體孢子分離于基本培養(yǎng)基平板上從中長出野生型原養(yǎng)性菌落，將其挑出分離純化，即得雜合雙倍體。3）將大量異核體孢子分離于基本培養(yǎng)基平板上從中（4）分離子的檢出1）將雜合雙倍體單孢子分離于完全培養(yǎng)基平板上，培養(yǎng)至菌落成熟，從每個菌落挑出一個斑點或扇面的孢子于完全培養(yǎng)基斜面上，培養(yǎng)后經(jīng)過純化和鑒別即得分離子。

2）用選擇性培養(yǎng)基篩選分離子我國進行了不少霉菌雜交育種方面的工作。60年代青霉素產(chǎn)生菌產(chǎn)黃（4）分離子的檢出1）將雜合雙倍體單孢子分離于完準性生殖的過程：①菌絲聯(lián)結(jié)②異核體形成（質(zhì)配）③核配形成雜合二倍體④體細胞交換和單倍體化。準性生殖的過程：①菌絲聯(lián)結(jié)準性生殖與有性生殖的比較

項目 準性生殖 有性生殖參與接合的親本細胞 形態(tài)相同的體細胞 形態(tài)或生理上有分化的性細胞獨立生活的異核體階段有 無接合后雙倍體細胞形態(tài)與單倍體基本相同 與單倍體明顯不同雙倍體變單倍體的途徑通過有絲分裂 通過減數(shù)分裂接合發(fā)生的幾率 偶然發(fā)現(xiàn)，幾率低 正常出現(xiàn)，幾率高準性生殖與有性生殖的比較項微生物雜交育種王陶2012年2月微生物雜交育種王陶2012年2月

（1）理解雜交育種的意義及其遺傳學原理；

（2）掌握親本選配、雜交技術(shù)方法、雜種后代的處理和早代測驗的基本理論和基本方法；

（3）掌握熟悉雜交育種的程序。教學的基本要求（1）理解雜交育種的意義及其遺傳學原理；

教學基本內(nèi)容雜交育種的概念、意義放線菌的雜交育種霉菌的雜交育種酵母菌的雜交育種教學重點及難點：真菌的雜交育種及方法教學基本內(nèi)容雜交育種的概念、意義發(fā)酵工業(yè)的優(yōu)良菌種的選育主要采用誘變育種方法。但是，一個菌種長期使用誘變劑處理之后，其生活能力一般要逐漸下降，例如生長周期延長，孢子量減少，代謝減慢，產(chǎn)量增加緩慢，誘變因素對產(chǎn)量基因影響的有效性降低等。因此，有必要利用雜交育種方法。

一、微生物雜交發(fā)酵工業(yè)的優(yōu)良菌種的選育主要采用誘變育種方法。但1、雜交育種的定義雜交育種是指將兩個基因型不同的菌株經(jīng)吻合（或接合）使遺傳物質(zhì)重新組合，從中分離和篩選具有新性狀的菌株。雜交育種（breedingbyhybridization)是國內(nèi)外廣泛應用并卓有成效的育種方法。目前在生產(chǎn)上大面積推廣種植的農(nóng)作物的品種絕大多數(shù)都是用雜交育種的方法育成的。1、雜交育種的定義雜交育種是指將兩個基因型不定義的拓展雜交育種(Hybridizationbreeding)一般是指人為利用真核微生物的有性生殖或準性生殖，或原核微生物的接合、F因子轉(zhuǎn)導、轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)化等過程，促使兩個具不同遺傳性狀的菌株發(fā)生基因重組，以獲得性能優(yōu)良的生產(chǎn)菌株。這也是一類重要的微生物育種手段，比起誘變育種，它具有更強的方向性和目的性。定義的拓展雜交育種(Hybridizationbreedi基因重組生長快，產(chǎn)量高甲生長快，產(chǎn)量低乙生長慢，產(chǎn)量高以雜交方法培育優(yōu)良品種或利用雜種優(yōu)勢稱為雜交育種?；蛑亟M生長快，產(chǎn)量高甲生長快，產(chǎn)量低乙生長慢，產(chǎn)量高以雜交2、雜交育種的目的在于：1）通過雜交使不同菌株的遺傳物質(zhì)進行交換和重新組合，從而改變原有菌株的遺傳物質(zhì)基礎，獲得雜種菌株（重組體）；2）可以通過雜交把不同菌株的優(yōu)良生產(chǎn)性能集中于重組體中，克服長期用誘變劑處理造成的菌株生活力下降等缺陷；3）通過雜交，可以擴大變異范圍，改變產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，甚至出現(xiàn)新的品種；4）分析雜交結(jié)果，可以總結(jié)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和傳遞規(guī)律，促進遺傳學理論的發(fā)展。2、雜交育種的目的在于：1）通過雜交使不同菌株的遺傳物質(zhì)進3、微生物雜交育種基本程序選擇原始親本誘變篩選直接親本親和力鑒定雜交分離到基本培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)篩選重組體鑒定3、微生物雜交育種基本程序選擇原始親本誘變篩選直接親本親和力4、親本菌株的選擇原始親本是微生物雜交育種中具有不同遺傳背景的優(yōu)質(zhì)出發(fā)菌株,主要根據(jù)雜交的目的來選擇.從育種角度出發(fā).通常選擇具有優(yōu)良性狀如產(chǎn)量高,代謝快,產(chǎn)孢子能力強,無色素,泡沫少,粘性小等發(fā)酵性能好的菌株為原始親本.它們可以來自生產(chǎn)用菌或誘變過程中的某些符合要求的菌株,也可以是自然分離的野生型菌株.原始親本還應該具有野生型遺傳標記,如具有一定的孢子顏色,可溶性色素或抗性標記等明顯不同的性狀.

4、親本菌株的選擇原始親本是微生物雜交育種直接親本微生物雜交育種所使用的配對菌株稱為直接親本。特點：經(jīng)原始親本菌株誘變而來；具有營養(yǎng)缺陷型標記或其他標記研究表明：若要獲得高產(chǎn)的重組體，最好采用具有明顯遺傳性狀差異的近親菌株為直接親本直接親本微生物雜交育種所使用的配對菌株稱為直接親5、培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基（CM）：各種微生物菌株基本培養(yǎng)基（MM）：野生型，原養(yǎng)型有限培養(yǎng)基（LM）：異核體菌株補充培養(yǎng)基（SM）：鑒別，選擇發(fā)酵培養(yǎng)基5、培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基（CM）：各種微生物菌株6、標記親本菌株

由于雜交育種重組頻率極低為10-7左右.雜交后的混合體系中除了極少數(shù)重組體外.還存在大量的未雜交親本及無效雜交后代,增加重組體篩選難度.為了提高效率,加快重組體篩選和檢出,讓雜交親本帶上不同的遺傳標記是十分重要的.但實際工作中大多數(shù)親本無野生型遺傳標記,一般是由原始親本菌株經(jīng)誘變劑處理后選出的具遺傳標記,又通過親和力測定的直接用于雜交的菌株.一般雜交親本用營養(yǎng)缺陷型或抗藥性突變型等遺傳標記,作為選擇重組體的標準和依據(jù).

6、標記親本菌株由于雜交育種重組頻率極低為10-7左右.雜由于多數(shù)微生物尚未發(fā)現(xiàn)其有性世代，因此，直接親本菌株應帶有適當?shù)倪z傳標記。常用的遺傳標記有顏色、營養(yǎng)要求和抗藥性等。

營養(yǎng)標記菌株（即營養(yǎng)缺陷型菌株）是最常用的遺傳標記之一。由于多數(shù)微生物尚未發(fā)現(xiàn)其有性世代，因此，直接親本菌株應帶有適所謂營養(yǎng)缺陷型菌株是微生物經(jīng)誘變劑處理后產(chǎn)生的一種生化突變體。由于基因突變，它失去了合成某種物質(zhì)（氨基酸、維生素或核苷酸堿基）的能力，在基本培養(yǎng)基上不能生長，大多數(shù)營養(yǎng)缺陷型菌株需要補加一定種類的有機物質(zhì)后才能生長。所謂營養(yǎng)缺陷型菌株是微生物經(jīng)誘變劑處理后產(chǎn)生的一種生化突變2．抗性標記(高溫、高鹽、高pH)3．溫度敏感性標記4．其他性狀標記如孢子顏色、菌落形態(tài)結(jié)構(gòu)、可溶性色素舍量、代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高低和代謝返速度快慢等，以及利用的碳、氮原種類、殺傷力等其他性狀都可以作為重組體檢出的輔助性標記。2．抗性標記(高溫、高鹽、高pH)7.雜交育種方法常規(guī)雜交育種

絲狀真核微生物通過接合、染色體交換，然后分離形成重組體。常規(guī)雜交主要包括接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導、溶原轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)染等技術(shù)。原生質(zhì)體雜交育種7.雜交育種方法常規(guī)雜交育種二、放線菌的雜交育種放線菌雜交是在細菌雜交研究的基礎上發(fā)展起來的。放線菌和細菌一樣屬于原核生物，但它們卻像霉菌一樣以菌絲形態(tài)生長，而且形成分生孢子。所以就本質(zhì)來講，雖然放線菌的基因重組過程近似于細菌，但就育種方法來講它卻有許多與霉菌相似的方面。二、放線菌的雜交育種放線菌雜交是在細菌雜交研究的基礎上發(fā)展起細菌的一個大類群，為革蘭氏陽性。多為腐生，少數(shù)為寄生。寄生型放線菌會引起放線菌病和諾卡氏病。能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素。世界上絕大多數(shù)的抗生素由放線菌產(chǎn)生。

放線菌菌體為單細胞，大多數(shù)由分枝發(fā)達的菌絲組成。根據(jù)放線菌菌絲的形態(tài)和功能分為營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種.

形態(tài)結(jié)構(gòu)放線菌與人類生活及生產(chǎn)的關系細菌的一個大類群，為革蘭氏陽性。放線菌菌體為單細胞，大多數(shù)由第四章微生物雜交育種課件第四章微生物雜交育種課件又稱為初級菌絲體、一級菌絲體或基內(nèi)菌絲，匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，主要生理功能是吸收營養(yǎng)物。營養(yǎng)菌絲一般無隔膜；直徑0.2~0.8m；長度差別很大；短的小于100m，長的可達600m.有的產(chǎn)生色素：黃、橙、紅、紫、藍、綠、灰、褐、黑等，包括脂溶性和水溶性，脂溶性色素局限于菌絲，水溶性色素可在培養(yǎng)基中擴散。營養(yǎng)菌絲

又稱為初級菌絲體、一級菌絲體或基內(nèi)菌絲，匍匐生長于培養(yǎng)基又稱為二級菌絲體。營養(yǎng)菌絲體發(fā)育到一定時，長出培養(yǎng)基外并伸向空間的菌絲為氣生菌絲。氣生菌絲又稱為二級菌絲體。營養(yǎng)菌絲體發(fā)育到一定時，氣生菌絲

孢子絲當氣生菌絲發(fā)育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌絲即為孢子絲，又名產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。

孢子絲

放線菌主要通過形成無性孢子的方式進行繁殖，也可利用菌絲片斷進行繁殖。放線菌生長到一定階段，一部分菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子，稱為分生孢子。孢子呈白、黃、綠、淡紫、粉紅、藍、褐、灰等顏色。繁殖方式放線菌主要通過形成無性孢子的方式進行繁殖，也A放線菌雜交原理

放線菌屬于原核生物，只有一條環(huán)狀染色體。放線菌染色體結(jié)構(gòu)的特殊性決定其基因重組過程的特殊性。放線菌基因重組過程類似于大腸桿菌，大體上有以下四種遺傳體系：（1）異核現(xiàn)象

有些放線菌的營養(yǎng)缺陷型在混合培養(yǎng)或雜交過程中，經(jīng)菌絲和菌絲間的接觸和融合而形成異核體。所謂異核體即同一條菌絲或細胞中含有不同基因型的細胞核。異核體所形成的菌落在表型上是原養(yǎng)型的，但其基因型分別與親本之一相同，而無重組體出現(xiàn)。A放線菌雜交原理由此證明，在這些放線菌的同一個細胞質(zhì)里，存在著兩種遺傳上不同的細胞核，它們在營養(yǎng)上起著互補作用。在繁殖過程中，它們沒有發(fā)生遺傳信息的交換。

有些鏈霉菌可以形成異核體，有些則不能。在不同菌株中形成異核體和發(fā)生基因重組缺乏明顯的相關性。但形成異核體和重組體除與菌株有關外，外界條件也起著一定作用。由此證明，在這些放線菌的同一個細胞質(zhì)里，存在著（2）接合現(xiàn)象

菌絲間接觸和融合后，相同細胞質(zhì)里不同基因型的細胞核在雙方增殖過程中，發(fā)生部分染色體的轉(zhuǎn)移或遺傳信息的交換。接合現(xiàn)象的結(jié)果導致部分合子的形成。

部分合子是由一個供體染色體片段與一個受體染色體的整體相結(jié)合而形成的，但亦可能兩個親本染色體都不完整。（2）接合現(xiàn)象（3）異核系的形成

當部分合子形成后，接著就產(chǎn)生雜合的無性繁殖系（異核系）的細胞核，后者是經(jīng)過一次單交換而產(chǎn)生的異核系染色體組。它有一個二體區(qū)，即染色體的末端具有串聯(lián)的重復結(jié)構(gòu)。根據(jù)交換數(shù)目和染色體間的關系而產(chǎn)生單倍重組體或重組異核系。異核系的菌落形態(tài)很小，遺傳類型各不相同。能在基本培養(yǎng)基上或選擇性培養(yǎng)基上生長。但將異核系的分生孢子影印到同樣培養(yǎng)基上就不能生長。（3）異核系的形成（4）重組體的形成

異核系不穩(wěn)定，在菌落生長過程中，染色體重疊兩節(jié)段（二體區(qū)）的不同位置上發(fā)生交換后，能產(chǎn)生重組體孢子。異核系所產(chǎn)生的孢子幾乎全部是單倍體，而成為一個單倍的無性繁殖系，能長出各種類型的分離子，但是，重組體也可由部分合子經(jīng)過雙交換而產(chǎn)生。

（4）重組體的形成B放線菌的雜交技術(shù)現(xiàn)在常用的放線菌雜交方法主要有三種，即混合培養(yǎng)法、平板雜交法和玻璃紙轉(zhuǎn)移法。a混合培養(yǎng)法（1）選擇性平板法所使用的兩親株必須是互補的營養(yǎng)缺陷型。將用來進行重組的兩親株混合，接種到豐富的完全培養(yǎng)基斜面上，孢子形成后制成單孢子懸浮液，然后在選擇性培養(yǎng)基平板上進行分離，長出的菌落即為各種類型的重組體。B放線菌的雜交技術(shù)（2）異核系分析法將混合培養(yǎng)后所制得的單孢子懸浮液，分離在基本培養(yǎng)基平板上，其中長成的小而豐富的菌落即為異核系。然后將異核系再分離在完全培養(yǎng)基上，長出的菌落即為分離子。（2）異核系分析法將混合培養(yǎng)后所制得的b平板雜交法該方法是先將菌落培養(yǎng)在非選擇培養(yǎng)基上，當菌落形成孢子以后，用影印培養(yǎng)法將菌落印至已鋪有試驗菌孢子的完全培養(yǎng)基平板上，再培養(yǎng)至孢子形成。然后把這上面的孢子影印到一系列選擇性培養(yǎng)基上，以便于各種重組體子代的生長。b平板雜交法該方法是先將菌落培養(yǎng)在非選擇培養(yǎng)基上，當菌落形c玻璃紙轉(zhuǎn)移法使用本法必須具備兩個條件：

第一，直接親本必須帶有兩個遺傳標記，即一個直接親本帶有一種營養(yǎng)要求和抗藥性（如抗鏈霉素）；而另一個直接親本則為對該藥物敏感（如對鏈霉素敏感）和帶有另一種營養(yǎng)缺陷型。c玻璃紙轉(zhuǎn)移法使用本法必須具備兩個條件：

第二，選擇性培養(yǎng)基是帶有抗性藥物的補充培養(yǎng)基。

該方法是在選擇性培養(yǎng)基上挑選異核系菌落，其原理是：異核體帶有鏈霉素敏感的等位基因，在含有鏈霉素的選擇性培養(yǎng)基上不能生長。敏感性親本和抗藥性親本因為營養(yǎng)要求得不到滿足也不能在該選擇性培養(yǎng)基上生長。而不帶鏈霉素敏感等位基因的兩直接親本的局部結(jié)合子則能在該選擇性培養(yǎng)基上生長、繁殖成為異核系菌叢。第二，選擇性培養(yǎng)基是帶有抗性藥物的補充培養(yǎng)基。放線菌的雜交育種

基因重組過程近似細菌，育種方法與霉菌相似．放線菌的遺傳體系和雜交原理：異核現(xiàn)象：同一細胞（菌絲）含不同基因型的核。無重組體出現(xiàn)。接合現(xiàn)象：發(fā)生部分染色體轉(zhuǎn)移（交換），形成部分合子。整+部分、部分+部分。異核系的形成：部分合子產(chǎn)生的無性繁殖系。能在基本或選擇培養(yǎng)基上生長。（單交換，二體區(qū)）重組體的形成：異核系不穩(wěn)定，可經(jīng)過雙交換形成重組子，產(chǎn)生重組子孢子。放線菌的雜交育種基因重組過程近似細菌，育種酵母菌yeast是一種單細胞真菌，可看作是真菌中的特殊形態(tài)。形態(tài)和結(jié)構(gòu)酵母菌是一種適應于在碳水化合物、高糖份偏酸性環(huán)境中生存的微生物。工業(yè)發(fā)酵就是用淀粉、蔬菜、糖作原料，在食品、化工、醫(yī)藥工業(yè)中得到廣泛應用。酵母菌又分發(fā)酵型和氧化型兩種。發(fā)酵型的多用于發(fā)酵工業(yè)。氧化型的用于石油加工工業(yè)，工藝過程中的脫蠟，降低石油凝固點，對石油煉制廢水的去油降酚起積極作用。酵母菌yeast是一種單細胞真菌，可看作是真菌中的特殊形⑴大多數(shù)以單細胞狀存在。在特殊條件下，生成的芽體互相連接形成樹枝狀，芽體延長像菌絲（假絲），細胞大多數(shù)是卵圓形，細胞核有明顯的核膜。⑵酵母菌的細胞結(jié)構(gòu)與細菌相似，但比細菌細胞大得多。一個橢圓形的酵母菌細胞長約7.2um，寬5.6nm(圓形直徑1—5um)⑶繁殖分為無性繁殖、有性繁殖。芽殖白芽母細胞的一端突起，進行分裂，芽長大，脫落。裂殖菌體直接進行分裂繁殖。⑴大多數(shù)以單細胞狀存在。在特殊條件下，生成的芽體互相連接形成有性繁殖先形成子囊孢子、生子囊孢子及其數(shù)目是鑒定酵母菌的依據(jù)之一。工業(yè)上可利用生子囊孢子進行雜交育種。有性繁殖先形成子囊孢子、生子囊孢子及其數(shù)目是鑒定酵母菌的⑷菌落特征表面濕潤、粘稠，大多數(shù)是乳白色，少數(shù)紅色（紅酵母），在固體培養(yǎng)基上生長時間長了，顏色變暗，呈縐縮狀。⑸酵母的生理特性──發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵：食品、釀酒，面包、醋、醬、魚露等。醫(yī)藥：菌體蛋白、凝血質(zhì)、核糖核酸、酵母、細胞色素丙、輔酶甲、核苷酸、蛋白酶、維生素?；ぃ阂掖?、甘油、甘露醇、有機酸、丙酮、乙醚、甲醛。環(huán)保：厭氧消化、垃圾無害化、堆肥技術(shù)。發(fā)酵過程主要是利用含糖、淀粉或碳水化合物作原料，不同種類的酵母菌對各種糖類的發(fā)酵能力不同，根據(jù)這一特性可以鑒別酵母中的不同種類。⑷菌落特征表面濕潤、粘稠，大多數(shù)是乳白色，少數(shù)紅色（紅酵三、酵母菌的有性雜交育種（一）酵母菌的生活史（二）酵母菌有性雜交技術(shù)酵母菌有性雜交程序一般為：親本的單倍化↓有性雜交↓雜交后代的檢出↓篩選優(yōu)良性狀個體單倍化：將兩個不同性狀的親本菌株分別接種到含醋酸鈉等產(chǎn)孢子培養(yǎng)基斜面上，使其產(chǎn)生子囊，經(jīng)過減數(shù)分裂后，在每個子囊內(nèi)會形成4個子囊孢子（單倍體）。用蒸餾水洗下子囊，經(jīng)機械法（加硅藻土和石蠟油，在勻漿管中研磨）或酶法（用蝸牛酶等處理）破壞子囊，再經(jīng)離心，然后將獲得的子囊孢子涂布平板，就可以得到由單倍體細胞組成的菌落。三、酵母菌的有性雜交育種（一）酵母菌的生活史親本的單倍化單倍有性雜交兩個遺傳型不同的生物體通過雜交產(chǎn)生雜種生物體的有性生殖過程。在真核微生物中，是指通過性細胞間或體細胞間的接合和隨之發(fā)生的減數(shù)分裂與遺傳重組，產(chǎn)生不同于親本遺傳型的子代的過程。凡能產(chǎn)生有性孢子的霉菌或酵母菌，一般都可用有性雜交的方法育種。有性雜交兩個遺傳型不同的生物體通過雜交產(chǎn)生雜種生物體的有性生1、親本的單倍化1）雜交親本單倍體細胞的分離（1）子囊孢子的形成形成子囊的條件一般方法（2）單倍體子囊孢子的分離顯微操作器分離單倍體子囊孢子法酶法機械研磨法（3）單倍體菌株的確定單倍體細胞與二倍體細胞在形態(tài)方面的區(qū)別生孢子能力的測定單倍體細胞結(jié)合型的確定2）雜交親本單倍體細胞遺傳標記的制作酵母菌有性雜交的方法：1、親本的單倍化酵母菌有性雜交的方法：2、酵母菌有性雜交孢子雜交法群體交配法單倍體細胞雜交法3、雜交后代的檢出4、篩選優(yōu)良性狀個體2、酵母菌有性雜交S.Cerevisiae的雙倍體和單倍體細胞的比較項目 雙倍體 單倍體細胞 大，橢圓形 小，球形菌落 大，形態(tài)均一 小，形態(tài)變化較多液體培養(yǎng) 繁殖快，細胞較分散 繁殖較慢，細胞常聚集成團在產(chǎn)孢子培養(yǎng)基上 形成子囊及子囊孢子 不形成子囊自或 然人 破 工 壁破 壁減數(shù)分裂接合子囊孢子發(fā)芽S.Cerevisiae的雙倍體和單倍體細胞的比較項第四章微生物雜交育種課件霉菌是一種真菌能利用無機氮作氮源適于在酸性環(huán)境中繁殖的多細胞微生物。它在醫(yī)藥、化學、紡織、食品等工業(yè)中都得到廣泛應用。在發(fā)酵工業(yè)用霉菌生產(chǎn)酒精、有機酸（檸檬、葡萄糖酸）、抗生素、酶制劑（淀粉酶、蛋白酶、纖維酶）、維生素及甾體激素等；有些霉菌又是動植物的病源菌，在潮濕的環(huán)境中可使棉、毛、絲、麻、皮革、布匹幾乎所有的生活用品、工業(yè)品等多種物質(zhì)發(fā)霉、腐爛、變質(zhì)，禍害很大。霉菌能利用多種含N物質(zhì)如銨鹽、硝酸鹽、氨基酸、膠胨及蛋白質(zhì)作氮源；以淀粉、糖類、醇、脂肪、高級石臘等有機物作碳源。Fe、Zn、Cu、Mn、Mo促進霉生長也是必不可少的微量元素，是比較能耐酸、堿的微生物。霉菌是一種真菌能利用無機氮作氮源適于在酸性環(huán)境中繁殖的多細胞形態(tài)絨毛狀或疏松的棉花狀，孢子具有各種不同顏色。個體形態(tài)霉菌是多細胞真菌的代表，菌體是由許多菌絲組成的菌絲體。其菌絲有兩部分：一部分伸入基質(zhì)內(nèi)部（即培養(yǎng)基內(nèi)部）或漫生于培養(yǎng)基表面吸取營養(yǎng)的營養(yǎng)菌絲；另一部分是伸于基質(zhì)上空稱為氣生菌絲，它可產(chǎn)生孢子，進行繁殖，包括無性繁殖和準性繁殖。無性繁殖──分裂出各種孢子：分生孢子、孢囊孢子、厚生孢子、節(jié)孢子準性繁殖──兩細胞質(zhì)融合生出各種孢子。形態(tài)絨毛狀或疏松的棉花狀，孢子具有各種不同顏色。菌落特征與放線菌相似，菌落由分枝狀菌絲組成。菌絲較長形成的菌落為絨毛狀。絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，一般比細菌菌落大幾倍到幾十倍。孢子可有不同形狀的構(gòu)造和顏色。菌落特征與放線菌相似，菌落由分枝狀菌絲組成。菌絲較長形成的菌工業(yè)上常用霉菌的形態(tài)及特點⑴曲霉Aspergillus種類很多。目前在發(fā)酵工業(yè)上應用的霉菌大都是曲霉。⑵根霉Rhizopus菌絲向四周蔓延，形成密密的棉絮狀的蔓絲而充滿著整個基礎表面，形成葡萄枝狀（孢子是梨形），與此派生出與根霉相似的梨頭霉用于甾體激素生產(chǎn)。⑶青霉、稻草霉、盤尼西林Pcnicillum青霉菌中的藍青霉和黃青霉素的重要菌種。孢子成掃帚狀，青霉十分接近曲霉，在自然界中土壤里廣泛存在。⑷毛霉Mucor形態(tài)與根霉相似，存在于腐敗植物、果實、面包等。⑸木霉Trichoderma分布很廣。在腐爛木材、植物殘體、種子、土壤、有機肥料均有存在。分解木質(zhì)素。用以木代糧菌種的培育與生產(chǎn)。工業(yè)上常用霉菌的形態(tài)及特點⑴曲霉Aspergillus四、霉菌的雜交育種不產(chǎn)生有性孢子的微生物除了主要進行無性繁殖外，還能進行準性生殖。準性生殖的發(fā)現(xiàn)，不僅促進了這類微生物遺傳的研究，而且亦為這類微生物的育種提供了一條新的途徑。

四、霉菌的雜交育種準性生殖的定義和意義：類似于有性生殖但更原始的生殖方式，是通過同一物種兩個不同菌株的體細胞發(fā)生融合，不經(jīng)過減數(shù)分裂而導致低頻率基因重組并產(chǎn)生重組子。為半知菌育種提供了一個重要手段。存在范圍：常見于一些真菌尤其是半知菌中，是一群只有無性階段或有性階段未發(fā)現(xiàn)的真菌。它們當中大多屬于子囊菌，有些屬于擔子菌，只是由于未觀察到它們的有性階段，無法確定分類地位，因此歸于半知菌。準性生殖的定義和意義：A準性生殖的過程準性生殖的整個過程包括三個相互聯(lián)系的階段：異核體的形成；

二倍體的形成；

體細胞重組。A準性生殖的過程準性生殖的整個過程包括三個相1、異核體的形成

當具有不同性狀的兩個細胞或兩條菌絲相互聯(lián)結(jié)時，導致在一個細胞或一條菌絲中并存有兩種或兩種以上不同遺傳型的核。這樣的細胞或菌絲體叫做異核體，這種現(xiàn)象叫異核現(xiàn)象。1、異核體的形成當具有不同性狀的兩個細胞或兩條菌絲異核體：同一菌絲有不同遺傳性狀的核在同一

細胞質(zhì)中生長。同核體：同一菌絲中只有一種核。異核體的特點：1）具有感受性的兩種菌絲間才可形成異核體；2）具有野生型性狀，可在基本培養(yǎng)基上生長；

（基因互補功能）3）大多數(shù)異核體的分生孢子不能在基本培養(yǎng)基

上生長；如能生長，則為異核體、或為雜合

二倍體（重組子）。異