(1)F质粒：又称F因子、致育因子或性因子(下图)，是E.coli等细菌决定性别并有转移能力的质粒。大小仅100kb，为cccDNA，含有与质粒复制和转移有关的许多基因，其中有近1/3是tra区（转移区，与质粒转移和性菌毛合成有关），另有oriT(转移起始点）、oris（复制起始点)、inc(不相容群)、rep(复制功能)、phi(噬菌体抑制)和一些转座因子，后者可整合到宿主核染色体上的一定部位，并导致各种Hfr菌株的产生。-IS3Tn1000en100/0转移区-IS3-IS2F7525-50oriT1inc,rep,oriS,phi(2)R质粒：又称R因子R质粒的种类很多，但一般是由两个相连的DNA片段组成，其一称抗性转移因子（RTF），它主要含调节DNA复制和拷贝数的基因以及转移基因，相对分子质量约1.1×107，具有转移功能：其二为抗性决定子，大小不很固定，相对分子质量从几百万至1.0×10°以上，无转移功能，其上含各种抗性基因，如抗青霉素、氨芋青霉素、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺胺等基因。R质粒包括严紧型和松弛型复制控制两种。(3)Col质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子，它可编码产生大肠杆菌素，主要分两类，其一以ColE1为代表，特点是相对分子质量小(9kb，5×10)，无接合作用，是松弛型控制、多拷贝的：另一以ColIb为代表，特点是相对分子质量大(94kb，约8.0×107)，它与F因子相似，具有通过接合而转移的功能，属严紧型控制，只有1一2个拷贝。凡带Col质粒的菌株，因质粒本身可编码一免疫蛋白，故对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。(4)Ti质粒：即诱癌质粒或冠瘦质粒。根癌土壤杆菌或根癌农杆菌从一些双子叶植物的受伤根部侵入根部细胞后，最后在其中溶解，释放出Ti质粒，其上的T-DNA片段会与植物细胞的核基因组整合，合成正常植株所没有的冠瘦碱类，破坏控制细胞分裂的激素调节系统，从而使它转为癌细胞。Ti质粒是一种200kb的环状质粒，包括毒性区、接合转移区、复制起始区和T-DNA区4部分。6
6 (1)F 质粒：又称 F 因子、致育因子或性因子(下图)，是 E.coli 等细菌决定性别并有转移 能力的质粒。大小仅 100kb，为 cccDNA，含有与质粒复制和转移有关的许多基因，其中有 近 1/3 是 tra 区(转移区，与质粒转移和性菌毛合成有关)，另有 oriT(转移起始点)、oriS(复制 起始点)、inc(不相容群)、rep(复制功能)、phi(噬菌体抑制)和一些转座因子，后者可整合到 宿主核染色体上的一定部位，并导致各种 Hfr 菌株的产生。 (2)R 质粒：又称 R 因子 R质粒的种类很多，但一般是由两个相连的DNA片段组成，其一称抗性转移因子（RTF）， 它主要含调节 DNA 复制和拷贝数的基因以及转移基因，相对分子质量约 1.1×107，具有转 移功能；其二为抗性决定子，大小不很固定，相对分子质量从几百万至 1.0×108 以上，无转 移功能，其上含各种抗性基因，如抗青霉素、氨苄青霉素、氯霉素、链霉素、卡那霉素和磺 胺等基因。R 质粒包括严紧型和松弛型复制控制两种。 (3)Col 质粒：又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子，它可编码产生大肠杆菌素，主 要分两类，其一以 Col E1 为代表，特点是相对分子质量小(9kb，5×106 )，无接合作用，是 松弛型控制、多拷贝的；另一以 Col Ib 为代表，特点是相对分子质量大(94kb，约 8.0×107 )， 它与 F 因子相似，具有通过接合而转移的功能，属严紧型控制，只有 1—2 个拷贝。凡带 Col 质粒的菌株，因质粒本身可编码一免疫蛋白，故对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。 (4)Ti 质粒：即诱癌质粒或冠瘿质粒。根癌土壤杆菌或根癌农杆菌从一些双子叶植物的 受伤根部侵入根部细胞后，最后在其中溶解，释放出 Ti 质粒，其上的 T-DNA 片段会与植物 细胞的核基因组整合，合成正常植株所没有的冠瘿碱类，破坏控制细胞分裂的激素调节系统， 从而使它转为癌细胞。Ti 质粒是一种 200 kb 的环状质粒，包括毒性区、接合转移 区、复制起始区和 T-DNA 区 4 部分
(5)Ri质粒：发根土壤杆菌或发根农杆菌可侵染双子叶植物的根部，并诱生大量称为毛状根的不定根。与Ti质粒相似，该菌侵入植物根部细胞后，会将大型Ri质粒(250kb)中的-段T-DNA整合到宿主根部细胞的核基因组中，使之发生转化，从而这段T-DNA就在宿主细胞中稳定地遗传下去。(6)mega质粒：即巨大质粒，与共生固氮相关。(7)降解性质粒：第二节基因突变和诱变育种一、基因突变基因突变简称突变，是变异的一类，泛指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。狭义的突变专指基因突变（点突变），而广义的突变则包括基因突变和染色体畸变。突变的几率一般很低(10-6-10-9)。从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株，简称野生型。野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称突变株。（一）突变类型突变的类型很多，若从筛选菌株的实用目的出发，按突变后极少数突变株的表型能否在选择性培养基上迅速选出和鉴别可分为：选择性突变株和非选择性突变株。1.营养缺陷型某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法再在基本培养基（MM)上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷型。2.抗性突变型指野生型菌株因发生基因突变，而产生的对某化学药物或致死物理因子的抗性变异类型。3条件致死突变型某菌株或病毒经基因突变后，在某种条件下可正常地生长、繁殖并呈现其固有的表型而在另一种条件下却无法生长、繁殖，这种突变类型称为条件致死突变型。4.形态突变型指由突变引起的个体或菌落形态的变异，一般属非选择性突变。5.抗原突变型指由手基因突变引起的细胞抗原结构发生的变异类型。6.产量突变型通过基因突变而产生的在代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株，称产量突变型。（二）突变率某一细胞(或病毒粒)在每一世代中发生某一性状突变的几率，称突变率。一般基因的自发突变率为10-6，转座突变率为10-4，无义突变或错义突变突变率约10-8。（三）基因突变的特点①自发性一一指可自发地产生突变：②不对应性一一指突变性状(如抗青霉素)与引起突变的原因间无直接对应关系：③稀有性一一通常自发突变的几率在10-6-10-8间：④独立性即某基因的突变率不受它种基因突变率的影响：③可诱变性一一自发突变的频率可因诱变刑的影响而大为提高（提高10-103倍）：③稳定性一一基因突变后的新遗传性状是稳定的：③可逆性一一野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生相反的回复突变。（四）基因突变自发性和不对应性的实验证明1.Luria等的变量试验7
7 (5)Ri 质粒：发根土壤杆菌或发根农杆菌可侵染双子叶植物的根部，并诱生大量称为毛状 根的不定根。与 Ti 质粒相似，该菌侵入植物根部细胞后，会将大型 Ri 质粒(250 kb)中的一 段 T-DNA 整合到宿主根部细胞的核基因组中，使之发生转化，从而这段 T-DNA 就在宿主细 胞中稳定地遗传下去。 (6)mega 质粒：即巨大质粒，与共生固氮相关。 (7)降解性质粒： 第二节 基因突变和诱变育种 一、基因突变 基因突变简称突变，是变异的一类，泛指细胞内(或病毒粒内)遗传物质的分子结构或数 量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。狭义的突变专指基因突变(点突变)，而广 义的突变则包括基因突变和染色体畸变。突变的几率一般很低(10-6 -10-9 )。从自然界分离到 的菌株一般称野生型菌株，简称野生型。野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称突变 株。 （一）突变类型 突变的类型很多，若从筛选菌株的实用目的出发，按突变后极少数突变株的表型能否在 选择性培养基上迅速选出和鉴别可分为：选择性突变株和非选择性突变株。 1．营养缺陷型 某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能 力，因而无法再在基本培养基(MM)上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷型。 2．抗性突变型 指野生型菌株因发生基因突变，而产生的对某化学药物或致死物理因子的抗性变异类型。 3 条件致死突变型 某菌株或病毒经基因突变后，在某种条件下可正常地生长、繁殖并呈现其固有的表型， 而在另一种条件下却无法生长、繁殖，这种突变类型称为条件致死突变型。 4．形态突变型 指由突变引起的个体或菌落形态的变异，一般属非选择性突变。 5．抗原突变型 指由于基因突变引起的细胞抗原结构发生的变异类型。 6．产量突变型 通过基因突变而产生的在代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株，称产量突 变型。 （二）突变率 某一细胞(或病毒粒)在每一世代中发生某一性状突变的几率，称突变率。一般基因的自 发突变率为 l0 -6，转座突变率为 10-4，无义突变或错义突变突变率约 10-8。 （三）基因突变的特点 ①自发性——指可自发地产生突变；②不对应性——指突变性状(如抗青霉素)与引起突变的 原因间无直接对应关系；③稀有性——通常自发突变的几率在 10-6 -10-8 间；④独立性即某基 因的突变率不受它种基因突变率的影响；⑤可诱变性——自发突变的频率可因诱变刑)的影 响而大为提高(提高 10-105 倍)；⑥稳定性——基因突变后的新遗传性状是稳定的；⑦可逆性 ——野生型菌株某一性状可发生正向突变，也可发生相反的回复突变。 （四）基因突变自发性和不对应性的实验证明 1．Luria 等的变量试验
又称波动试验或湟试验，要点是：取敏感于噬菌体T的E.coli指数期的肉汤培养物，用新鲜培养液稀释成浓度为103/mL的细菌悬液，然后在甲、乙两试管各装10mL。紧接着把甲管中的菌液先分装在50支小试管中（每管0.2mL），保温24-36h后，即把各小管的菌液分别倒在50个预先涂满E.coli噬菌体T的平板上，经培养后分别计算各血上所产生的抗噬菌体的菌落数：乙管中的10mL菌不经分装先整管保温24-36h，然后分成50份分别倒在同样涂满T的平板上，经同样培养后，也分别计算各血上所产生的抗噬菌体菌落数。结果发现，在来自甲管的50皿中，各出现的抗性菌落数相差极大，而来自乙管的则各皿上抗性菌落数基本相同。这就说明，E.coli抗噬菌体性状的产生，并非由所抗的环境因素（即噬菌体Ti)诱导出来的，而是在它接触Ti前，在某次细胞分裂过程中自发产生的。这一自发突变发生得越早，抗性菌落出现得就越多，反之则越少。噬菌体T在这里仅起着淘汰原始的未突变菌株和甄别抗噬菌体突变型的作用，而决非“驯养者”的作用。C7大肠杆菌稀释培养物国10（培养前先分成50小管）（在同一大管中作整体培养）自自自自自自自自自P++ffftO000O0?田百(3) (2)(64)(1)(0)(103)(1)(21)(7)(1)(7) (4) (5)(47)(5)(3)(6)(4)(5)（抗噬菌体菌落数）（抗哗菌体菌落数）来自分别的50个小管来自同一大管的50个平板的50个平板2.Newcombe的涂布试验先在12只培养血固体培养基平板上各涂以数目相等(5×104)的对T噬菌体敏感E.coli细胞，经5h培养，约繁殖了12.3代后，平板上长出大量的微菌落（约5100个细胞/菌落)。取其中6血直接喷T，噬菌体，另6血则先用灭菌后的玻璃棒把平板上的微菌落重新均匀涂布一遍，然后同样喷上TI噬菌体。经培养过夜后，计算这两组平板上形成的抗T1的菌落数。结果发现，在涂布过的一一组中，共长出抗T1的菌落353个，要比未经涂布的一组仅28个菌落高得多。这也充分证明这一抗性突变的确发生在与T接触之前，噬菌体的加入只起到甄别这类自发突变是否发生，而决不是诱发相应突变的原因。3.Lederberg等的影印平板培养法影印平板培养法是一种通过盖印章的方式，达到在一系列培养血平板的相同位置上出现相同遗传型菌落的接种和培养方法。基本过程是：把长有数百个菌落的E.coli母种培养皿倒置手包有一层灭菌丝绒布的木质圆柱体上，使其上均匀地沾满来自母培养血平板上的菌落，8
8 又称波动试验或彷徨试验，要点是：取敏感于噬菌体 Tl 的 E.coli 指数期的肉汤培养物， 用新鲜培养液稀释成浓度为 103 /mL 的细菌悬液，然后在甲、乙两试管各装 10 mL。紧接着 把甲管中的菌液先分装在 50 支小试管中(每管 0.2 mL)，保温 24-36h 后，即把各小管的菌液 分别倒在 50 个预先涂满 E.coli 噬菌体 T1 的平板上，经培养后分别计算各皿上所产生的抗噬 菌体的菌落数；乙管中的 10 mL 菌不经分装先整管保温 24-36h，然后分成 50 份分别倒在同 样涂满 Tl 的平板上，经同样培养后，也分别计算各皿上所产生的抗噬菌体菌落数。结果发 现，在来自甲管的 50 皿中，各皿出现的抗性菌落数相差极大，而来自乙管的则各皿上抗性 菌落数基本相同。这就说明，E.coli 抗噬菌体性状的产生，并非由所抗的环境因素(即噬菌体 T1)诱导出来的，而是在它接触 T1 前，在某次细胞分裂过程中自发产生的。这一自发突变发 生得越早，抗性菌落出现得就越多，反之则越少。噬菌体 T1 在这里仅起着淘汰原始的未突 变菌株和甄别抗噬菌体突变型的作用，而决非“驯养者”的作用。 2．Newcombe 的涂布试验 先在 12 只培养皿固体培养基平板上各涂以数目相等(5×104 )的对 T1 噬菌体敏感 E.coli 细胞，经 5h 培养，约繁殖了 12.3 代后，平板上长出大量的微菌落(约 5100 个细胞/菌落)。 取其中 6 皿直接喷 T1 噬菌体，另 6 皿则先用灭菌后的玻璃棒把平板上的微菌落重新均匀涂 布一遍，然后同样喷上 Tl 噬菌体。经培养过夜后，计算这两组平板上形成的抗 T1 的菌落数。 结果发现，在涂布过的一组中，共长出抗 T1 的菌落 353 个，要比未经涂布的一组仅 28 个 菌落高得多。这也充分证明这一抗性突变的确发生在与 Tl 接触之前，噬菌体的加入只起到 甄别这类自发突变是否发生，而决不是诱发相应突变的原因。 3．Lederberg 等的影印平板培养法 影印平板培养法是一种通过盖印章的方式，达到在一系列培养皿平板的相同位置上出现 相同遗传型菌落的接种和培养方法。基本过程是：把长有数百个菌落的 E.coli 母种培养皿倒 置于包有一层灭菌丝绒布的木质圆柱体上，使其上均匀地沾满来自母培养皿平板上的菌落