微生物的遗传变异和育种.docx
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微生物的遗传变异和育种
第七章微生物的遗传变异和育种
要点：
四个概念：
遗传型、表型、变异和饰变。
三个经典实验：
经典转化实验、噬菌体感染实验和植物病毒重建实验证实了核酸是一切生物的遗传物质基础。
基因突变：
遗传变异的基础，其中以营养缺陷型和抗药性突变株为代表的选择性突变株具有重要理论与实际应用价值。
从分子水平上看，诱发突变主要有碱基置换、移码突变和染色体畸变三类。
基因突变分为自发突变和诱发突变。
诱变育种：
其主要步骤是出发菌株的诱变处理和突变体的筛选。
营养缺陷型的筛选一般要经过诱变、淘汰野生型、检出和鉴定营养缺陷型四个环节。
基因重组：
基因重组是比基因突变更高层次、更为复杂的变异方式。
原核生物基因重组的类型主要有转化、转导、接合和原生质体融合等多种，真核微生物则有有性杂交、准性杂交和原生质体融合等多种。
基因工程：
通过人工操纵DNA而实现的定向育种手段，可达到超远缘杂交育种，前景宽广。
第一节微生物的遗传变异的概述
遗传和变异是生物体最本质的属性之一。
所谓遗传，讲的是发生在亲子间的关系，即指生物的上一代将自己的一整套遗传因子稳定地传递给下一代的行为或功能，它具有极其稳定的特性。
而变异是指子代与亲代之间的不相似性。
遗传是相对的，变异是绝对的。
遗传保证了物种的存在和延续，而变异推动了物种的进化和发展。
在学习遗传、变异内容时，先应清楚掌握以下几个概念：
（一）遗传型
又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。
遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。
具有某遗传型的生物只有在适当的环境条件下，通过自身的代谢和发育，才能将它具体化，即产生表型。
（二）表型
指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是其遗传型在合适环境下通过代谢和发育而得到的具体体现。
所以，它与遗传型不同，是一种现实性。
（三）变异
指在某种外因或内因的作用下生物体遗传物质结构或数量的改变，亦即遗传型的改变。
变异的特点是在群体中以极低的概率（一般为10-5～10-10）出现，性状变化的幅度大，且变化后的新性状是稳定的、可遗传的。
（四）饰变
指一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的表型变化。
其特点是整个群体中的几乎每一个体都发生同样变化；性状变化的幅度小；因其遗传物质不变，故饰变是不遗传的。
例如，Serratiamarcescens（粘质沙雷氏菌）在25℃下培养时，会产生深红色的灵杆菌素，它把菌落染成鲜血似的。
可是，当培养在37℃下时，群体中的一切个体都不产色素。
如果重新降温至25℃，所有个体又可恢复产色素能力。
所以，饰变是与变异有着本质差别的另一种现象。
上述的S.marcescens产色素能力也会因发生突变而消失，但其概率仅10-4，且这种消失是不可恢复的。
从遗传学研究的角度来看，微生物有着许多重要的生物学特性：
微生物结构简单，个体易于变异；营养体一般都是单倍体；易于在成分简单的合成培养基上大量生长繁殖；繁殖速度快；易于累积不同的最终代谢产物及中间代谢物；菌落形态特征的可见性与多样性；环境条件对微生物群体中各个体作用的直接性和均一性；易于形成营养缺陷型；各种微生物一般都有相应的病毒；以及存在多种处于进化过程中的原始有性生殖方式等。
因此在研究现代遗传学和其他许多重要的生物学基本理论问题时，微生物是最佳材料和研究对象。
对微生物遗传变异规律的深入研究，不仅促进了现代生物学的发展，而且还为微生物育种工作提供了丰富的理论基础。
第二节遗传变异的物质基础
遗传变异的物质基础是蛋白质还是核酸，曾是生物学中激烈争论的重大问题之一。
直至1944年后由于连续利用微生物这一有利的实验对象设计了3个著名的实验，才以确凿的事实证实了核酸尤其是DNA才是遗传变异的真正物质基础。
一、证明核酸是遗传变异的物质基础的经典实验
（一）经典转化实验
最早进行转化实验的是英国医生F.Griffith（1928年）。
他以肺炎链球菌（旧称肺炎双球菌）作为研究对象。
肺炎链球菌是一种球形细菌，常成双或成链排列，可使人患肺炎，也可使小鼠患败血症而死亡。
它有许多不同的菌株，有荚膜者是致病性的，它的菌落表面光滑，所以称S型；有的不形成荚膜，无致病性，菌落外观粗糙，故称R型。
F.Griffith做了以下3组实验：
1．动物试验
2．细菌培养试验
3．S型菌的无细胞抽提液试验
长出大量R菌和少量S菌
培养皿培养
活R菌＋S菌的无细胞抽提液
以上实验说明，加热杀死的S型细菌，在其细胞内可能存在一种具有遗传转化能力的物质，它能通过某种方式进入R型细胞，并使R型细胞获得表达S型荚膜性状的遗传特性。
1944年，Avery等人从热死的S型肺炎链球菌中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并深入到离体条件下进行了转化实验。
（1）从活的S菌中抽提各种细胞成分（DNA、蛋白质、荚膜多糖等）
（2）对各生化组分进行转化试验
①加S菌的DNA
②加S菌的DNA和DNA酶以外的酶长出S菌
③加S菌的DNA和DNA酶
活R菌④加S菌的RNA
⑤加S菌的蛋白质只长R菌
⑥加S菌的荚膜多糖
上述结果表明，只有S型菌株的DNA才能将肺炎链球菌的R型转化为S型，而且DNA的纯度越高，其转化效率也越高，直至只取用6×10-8g的纯DNA时，仍保持转化活力。
这就有力地说明，S型转移给R型的绝不是遗传性状（在这里是荚膜多糖）的本身，而是以DNA为物质基础的遗传信息。
（二）噬菌体感染实验
1952年，A.D.Hershey和M.Chase发表了证实DNA是噬菌体的遗传物质的著名实验——噬菌体感染实验。
首先,他们将大肠杆菌培养在以放射性32PO43-或35SO42-作为磷源或硫源的合成培养基中，从而获得含32P-DNA核心或含35S-蛋白质外壳的两种实验用噬菌体。
接着，他们作了以下两组实验（图7-1）。
图7-1大肠杆菌噬菌体的感染实验
上：
用含32P-DNA核心的噬菌体作感染；下：
用含35S-蛋白质外壳的噬菌体作感染
从图7-1两组实验中可清楚地看到，在噬菌体的感染过程中，其蛋白质外壳未进入宿主细胞。
进入宿主细胞的虽只有DNA，但经增殖、装配后，却能产生一大群既有DNA核心、又有蛋白质外壳的完整的子代噬菌体粒。
这就有力地证明，在其DNA中，存在着包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息。
（三）植物病毒的重建实验
为了证明核酸是遗传物质，H.Fraenkel-Conrat（1956年）进一步用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。
把TMV放在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将它的蛋白质外壳与RNA核心相分离。
结果发现裸露的RNA也能感染烟草，并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离到完整的TMV粒子。
但由于提纯的RNA缺乏蛋白质衣壳的保护，所以感染频率要比正常TMV粒子低些。
在实验中，还选用了另一株与TMV近缘的霍氏车前花叶病毒（HRV）。
整个实验的过程和结果可见图7-2。
图7-2TMV重建实验示意图
图7-2说明，当用TMV-RNA与HRV-衣壳重建后的杂合病毒去感染烟草时，烟叶上出现的是典型的TMV病斑，再从中分离出来的新病毒也是未带任何HRV痕迹的典型TMV病毒。
反之，用HRV-RNA与TMV-衣壳进行重建时，也可获得相同的结论。
这就充分证明，在RNA病毒中，遗传的物质基础也是核酸，只不过是RNA罢了。
通过这3个具有历史意义的经典实验，得到了一个确信无疑的共同结论：
只有核酸才是负载遗传信息的真正物质基础。
二、遗传物质在细胞中的存在方式
核酸尤其是DNA是如何存在于生物体中的呢？
原核生物与真核生物中DNA存在形式不完全相同。
我们从7个层次来探讨。
（一）细胞水平
从细胞水平看，真核微生物和原核微生物的大部分DNA都集中在细胞核或核区中。
真核微生物核外有核膜，叫真核。
原核微生物核外无核膜，叫拟核或原核，也称核区。
在不同的微生物细胞中，细胞核的数目是不同的。
有的只有一个细胞核，如细菌中的球菌和酵母菌等；有的有两个细胞核，叫双核，如细菌中的大多数杆菌和真菌中的担子菌等；还有的有多个细胞核，如许多真菌和放线菌的菌丝体等，但孢子只有一个核。
（二）细胞核水平
从细胞核水平看，真核微生物的DNA与组蛋白结合在一起形成染色体，由核膜包裹，形成有固定形态的真核。
原核微生物的DNA不与任何蛋白质结合，也有少数与非组蛋白结合在一起，形成无核膜包裹的呈松散状态存在的核区，其中的DNA呈环状双链结构。
不论是真核微生物还是原核微生物，除细胞核外，在细胞质中还有能自主复制的遗传物质。
例如，真核微生物的中心体、线粒体、叶绿体等细胞器基因和共生生物（草履虫体内的卡巴颗粒等），还有2μm质粒。
原核微生物的质粒种类很多，常见的质粒有细菌的致育因子（F因子）、抗药因子（R因子）以及大肠杆菌素因子等。
（三）染色体水平
不同生物核内染色体的数目不同。
真核微生物的细胞核中染色体数目较多，而原核微生物中只有一条。
除染色体的数目外，染色体的套数也不相同。
如果一个细胞中只有一套染色体，它就是一个单倍体。
绝大多数微生物是单倍体。
如果一个细胞中含有两套相同功能的染色体，则称之为双倍体。
少数微生物（如酿酒酵母菌）的营养细胞以及单倍体的性细胞接合或体细胞融合后所形成的合子是双倍体。
（四）核酸水平
从核酸的种类来看，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有部分病毒（其中多数是植物病毒，还有少数是噬菌体）的遗传物质才是RNA。
在核酸的结构上，绝大多数微生物的DNA是双链的，只有少数病毒为单链结构。
RNA也有双链（大多数真菌病毒）与单链（大多数RNA噬菌体）之分。
从DNA的长度来看，真核生物的DNA比原核生物的长得多，但不同生物间的差别很大。
从核酸的状态看，真核微生物的核内DNA是念珠状链（核小体链），核外DNA同原核微生物的一样。
原核微生物中双链DNA是环状，在细菌质粒中呈麻花状。
病毒粒子中双链DNA呈环状或线状，RNA分子都是线状的。
（五）基因水平
基因是指生物体内具有自主复制能力的遗传功能单位，它是具有特定核苷酸顺序的核酸片段。
根据功能，原核生物的基因可分为调节基因、启动基因、操纵基因和结构基因。
结构基因是指决定某种酶及结构蛋白质分子结构的基因，它所编码的蛋白质合成与否，受调节基因和操纵基因的控制。
操纵基因则能控制结构基因转录的开放或关闭。
启动基因则是RNA聚合酶附着和启动的部位。
调节基因是能调节操纵子中结构基因活动的基因。
一个基因的相对分子质量大约为6.7×105，约有1000个核苷酸对。
每个细菌大约有5000～10000个基因。
（六）密码子水平
遗传密码是指DNA链上特定的核苷酸排列顺序。
基因中携带的遗传信息通过mRNA传给蛋白质。
遗传密码的单位是密码子。
三联密码子一般都用mRNA上的3个核苷酸序列来表示。
A、C、G和U4种核苷酸3个一组可排列64种密码子，其中AUG为起始密码子，对应甲硫氨酸（真核生物）或甲酰甲硫氨酸（原核生物）；UAA，UGA和UAG是蛋白质合成的终止信号，叫终止密码子。
其余的分别对应除甲硫氨酸以外的19种编码氨基酸。
两者的对应关系早已破译，这种关系在生物界是通用的。
因此，原核微生物也可翻译人的基因转录的mRNA。
如人胰岛素基因转入大肠杆菌体内，大肠杆菌即可合成人的胰岛素。
（七）核苷酸水平
核苷酸是核酸的组成单位，在绝大多数微生物的DNA中，都只含有dAMP、dTMP、dGMP和dCMP4种脱氧核糖核苷酸；在绝大多数RNA中，只含有AMP、UMP、GMP和CMP4种核糖核苷酸。
当其中某一个核苷酸中的碱基发生变化，则导致一个密码子意义改变，进而导致整个基因信息改变，指导合成新的蛋白质，引起性状改变。
因此，核苷酸是最小的突变单位或交换单位。
第三节基因突变和诱变育种
一、基因突变
一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化称为基因突变，其发生变化的范围很小，所以又称点突变或狭义的突变。
染色体畸变是指大段染色体的缺失、重复、倒位、易位。
广义的突变包括染色体畸变和点突变。
从自然界分离得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。
基因突变是重要的生物学现象，它是一切生物变化的根源，连同基因转移、重组一起提供了推动生物进化的遗传多变性，也是我们用来获得优良菌株的重要途径之一。
（一）基因突变的类型
基因突变的类型极为多样。
人们可从不同的角度对基因突变进行分类，并给以不同的名称。
根据突变体表型不同，可把突变分成以下几种类型：
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，它们可在加有相应营养物质的基本培养基平板上选出。
营养缺陷型突变株在遗传学、分子生物学、遗传工程和育种等工作中十分有用。
2.抗性突变型
抗性突变型是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，它们可在加有相应药物或用相应物理因子处理的培养基平板上选出。
抗性突变型普遍存在，例如对一些抗生素具抗药性的菌株等。
抗性突变型菌株在遗传学、分子生物学、遗传育种和遗传工程等研究中极其重要。
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。
广泛应用的一类是温度敏感突变型。
这些突变型在一定温度条件下并不致死，所以可以在这一温度中保存下来。
它们在另一温度下是致死的，通过它们的致死作用，可以用来研究基因的作用等问题。
4.形态突变型
形态突变型是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。
例如，细菌的鞭毛或荚膜的有无，霉菌或放线菌的孢子有无或颜色变化，菌落表面的光滑、粗糙以及噬菌斑的大小、清晰度等的突变。
5.抗原突变型
抗原突变型是指由于基因突变引起的细胞抗原结构发生的变异类型，包括细胞壁缺陷变异（L型细菌等）、荚膜或鞭毛成分变异等，一般也属非选择性突变。
6.其他突变型
如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和产量以及对某种药物的依赖性等的突变型。
（二）突变率
某一细胞（或病毒颗粒）在每一世代中发生某一性状突变的概率，称突变率。
例如，突变率为10-8者，即表示该细胞在1亿次分裂过程中，平均会发生1次突变。
为方便起见，突变率也可以用某一单位群体在每一世代（即分裂一次）中产生突变株的数目来表示。
例如，一个含108个细胞的群体，当其分裂为2×108个细胞时，即平均发生1次突变的突变率也是10-8。
某一基因的突变一般是独立发生的，它的突变率不会影响其他基因的突变率。
这表明要在同一细胞中同时发生两个或两个以上基因突变的概率是极低的，因为双重或多重基因突变的概率是各个基因突变概率的乘积，例如某一基因的突变率为10-8，另一为10-6，则双重突变的概率仅10-14。
（三）基因突变的特点
整个生物界，由于它们的遗传物质是相同的，所以显示在遗传变异特性上都遵循着共同的规律，这在基因突变的水平上尤为明显。
基因突变一般有以下7个共同特点：
1.不对应性
即突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。
例如，细菌在有青霉素的环境下，出现了抗青霉素的突变体；在紫外线的作用下，出现了抗紫外线的突变体；在较高的培养温度下，出现了耐高温的突变体等。
从表面上看，会认为正是由于青霉素、紫外线或高温的“诱变”，才产生了相对应的突变性状。
事实恰恰相反，这类性状都可通过自发的或其他任何诱变因子诱发得到。
这里的青霉素、紫外线或高温仅是起着淘汰原有非突变型（敏感型）个体的作用。
2.自发性
由于自然界环境因素的影响和微生物内在的生理生化特点，在没有人为诱发因素的情况下，各种遗传性状的改变可以自发地产生。
3.稀有性
指自发突变的频率较低，而且稳定，一般在10-6～10-9间。
4.独立性
突变的发生一般是独立的，即在某一群体中，既可发生抗青霉素的突变型，也可发生抗链霉素或任何其他药物的抗药性。
某一基因的突变，即不提高也不降低其他任何基因的突变率。
突变不仅对某一细胞是随机的，且对某一基因也是随机的。
5.可诱变性
通过各种物理、化学诱变剂的作用，可提高突变率，一般可提高10～105倍。
6.稳定性
由于突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，所以产生的新性状也是稳定的和可遗传的。
7.可逆性
由原始的野生型基因变异为突变型基因的过程称为正向突变，相反的过程则称为回复突变。
实验证明，任何性状既有可能正向突变，也有可能发生回复突变，两者发生的频率基本相同。
（四）基因突变的机制
基因突变的原因是多种多样的，它可以是自发的或诱发的。
诱发的又可分为点突变和染色体畸变，它们还可进一步细分，具体如下。
1.诱发突变
诱发突变简称诱变，是指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。
凡具有诱变效应的任何因素，都可称为诱变剂。
（1）碱基的置换碱基置换可分为两类：
一类叫转换，即DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换；另一类叫颠换，即一个嘌呤被另一个嘧啶或是一个嘧啶被另一个嘌呤所置换（图7-3）。
图7-3碱基置换的两种类型
转换（实线，对角线）和颠换（虚线，纵横线）
①直接引起置换的诱变剂：
这是一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂，在体内或离体条件下均有作用，例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂等，后者包括硫酸二乙酯（DES）、甲基磺酸乙酯（EMS）、N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍（NTG）、乙烯亚胺、环氧乙酸、氮芥等。
它们可与一个或几个碱基发生生化反应，引起DNA复制时发生转换。
能引起颠换的诱变剂很少。
②间接引起置换的诱变剂：
它们都是一些碱基类似物，如5-溴尿嘧啶（5-BU）、5-氨基尿嘧啶（5-AU）、8-氮鸟嘌呤（8-NG）、2-氨基嘌呤（2-AP）和6-氯嘌呤（6-CP）等，其作用是通过活细胞的代谢活动掺入到DNA分子中而引起的，故是间接的。
（2）移码突变指诱变剂会使DNA序列中一个或少数几个核苷酸发生增添（插入）或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和翻译错误的一类突变。
由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株。
与染色体畸变相比，移码突变只能算是DNA分子的微小损伤。
图7-4能引起移码突变的几种代表性化合物
能引起移码突变的因素是一些吖啶类染料，包括原黄素、吖啶黄、吖啶橙和α-氨基吖啶等，以及一系列“ICR”类化合物。
目前认为吖啶类化合物引起移码突变的机制是因为它们都是一种平面型三环分子（图7-4），结构与一个嘌呤-嘧啶对十分相似，故能嵌入两个相邻DNA碱基对之间，造成双螺旋的部分解开（两个碱基对原来相距0.34nm，当嵌入一个吖啶分子后，即变成0.68nm，从而在DNA复制过程中，使链上增添或缺失一个碱基，并引起了移码突变。
（3）染色体畸变某些强烈理化因子，如X射线等的辐射及烷化剂、亚硝酸等，除了能引起上述的点突变外，还会引起DNA的大损伤——染色体畸变，既包括染色体结构上的缺失、重复、插入、易位和倒位，也包括染色体数目的变化。
染色体畸变在高等生物中很容易观察。
在微生物中，尤其在原核生物中，近年来才证实了它的存在。
许多理化诱变剂的诱变作用都不是单一功能的。
例如，亚硝酸既能引起碱基的转换作用，又能诱发染色体畸变。
2.自发突变
自发突变是指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。
随诱变机制的研究，对自发突变的原因已有所认识，下面讨论几种自发突变的可能机制。
（1）背景辐射和环境因素的诱变不少“自发突变”实质上是由一些原因不详的低剂量诱变因素长期的综合效应导致。
例如充满宇宙空间的各种短波辐射、高温的诱变效应以及自然界中普遍存在的一些低浓度的诱变物质的作用等。
（2）微生物自身有害代谢产物的诱变过氧化氢是普遍存在于微生物体内的一种代谢产物，它对脉孢菌具有诱变作用。
这种作用可因同时加入过氧化氢酶而降低，如果同时再加入过氧化氢酶抑制剂，则又可提高突变率。
这就说明，过氧化氢可能是自发突变中的一种内源诱变剂。
在许多微生物的陈旧培养物中易出现自发突变株，可能也是同样的原因。
（3）由DNA复制过程中碱基配对错误引起据统计，DNA链每次复制中，每个碱基对错误配对的频率是10-7～10-11，而一个基因平均约含1000bp，故自发突变频率约为10-6。
因此，若对细菌做一般液体培养时，因其细胞浓度常可达到108个/ml，故经常会在其中产生自发突变株。
3.紫外线对DNA的损伤及其修复
已知的DNA损伤类型很多，机体对其修复的方法也各异。
发现得较早和研究得较深入的是紫外线（UV）的作用。
图7-5嘧啶的紫外线光化学反应产物
嘧啶对紫外线的敏感性要比嘌呤强得多，其光化学反应产物主要是嘧啶二聚体（TT，TC，CC）和水合物（图7-5），相邻嘧啶形成二聚体后造成局部DNA分子无法配对，从而引起微生物的死亡或突变。
微生物具有多种修复受损DNA的作用。
（1）光复活作用把经UV照射后的微生物立即暴露于可见光下时，就可出现其死亡率明显降低的现象，此即光复活作用。
最早是A.Kelner（1949年）在灰色链霉菌中发现的，后在许多微生物中都陆续得到了证实。
现已了解，经UV照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗下会被一种光激活酶——光解酶（光裂合酶）结合，这种复合物在300～500nm可见光下时，此酶会因获得光能而激活，并使二聚体重新分解成单体。
与此同时，光解酶也从复合物中释放出来，以便重新执行功能。
由于一般的微生物中都存在着光复活作用，所以在利用UV进行诱变育种等工作时，就应在红光下进行照射和后续操作，并放置在黑暗条件下培养。
（2）切除修复是活细胞内对被UV等诱变剂损伤后DNA的修复方式之一，又称为暗修复，这是一种不依赖可见光，只通过酶切作用去除嘧啶二聚体，随后重新合成一段正常DNA链的核酸修复方式。
在整个修复过程中，共有4种酶参与：
①内切核酸酶在胸腺嘧啶二聚体的5′一侧切开一个3′-OH和5′-P的单链缺口；②外切核酸酶从5′-P至3′-OH方向切除二聚体，并扩大缺口；③DNA聚合酶以DNA的另一条互补链为模板，从原有链上暴露的3′-OH端起逐个延长，重新合成一条缺失的DNA链；④通过连接酶的作用，把新合成的寡核苷酸的3′-OH末端与原链的5′-P末端相连接，从而完成了修复作用。
（3）重组修复作用又称为复制后修复，必须在DNA进行复制的情况下进行。
重组修复可以在不切除胸腺嘧啶二聚体的情况下，以带有二聚体的这一单链为模板而合成互补单链，可是在每一个二聚体附近留下一个空隙。
一般认为通过染色体交换，空隙部位就不再面对着胸腺嘧啶二聚体而面对着正常的单链，在这种情况下DNA多聚酶和连接酶便能起作用而把空隙部分进行修复。
（4）紧急呼救（SOS）修复系统这是细胞经诱导产生的一种修复系统。
它的修复功能依赖于某些蛋白质的诱导合成，但这些蛋白质是不稳定的。
SOS修复功能和细菌的一系列生理活动有关，如细胞的分裂抑制、引起DNA损伤的因素和抑制DNA复制的许多因素都能引起SOS反应。
二、突变与育种
（一）自发突变与育种
1.从生产中选育
在日常生产过程中，微生物也会以一定频率发生自发突变。
富于实际经验和善于细致观察的人们就可及时抓住这类良机来选育优良的生产菌株。
例如，从污染噬菌体的发酵液中有可能分离到抗噬菌体的新菌株。
2.定向培育优良菌株
定向培育是指用某一特定因素长期处理某一微生物培养物，同时不断对它们进行传代，以达
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