第1个回答 2009-05-02
在原核微生物中，基因重组主要有转化、转导、接合和原生质体融合4种形式。
转化
受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通过交换将其整合到自己的基因组中，从而获得了供体菌部分遗传性状的现象称为转化。通过转化方式而形成的杂种后代，称为转化子。转化因子指有转化活性的外源DNA片段。它是供体菌释放或人工提取的游离DNA片段。
转化因子需具备两个条件，较高的相对分子质量和同源性。相对分子质量一般在1×107，以双链较多，单链者少见。供体菌和受体菌亲缘关系越近，DNA的纯度越高，越易转化。
两个菌种或菌株间能否发生转化，与它们在进化过程中的亲缘关系有着密切的联系。但即使在转化频率极高的菌种中，不同菌株间也不一定都可发生转化。能进行转化的细胞必须是感受态的。受体细胞最易接受外源DNA片段并实现转化的生理状态称为感受态。处于感受态的细胞，其吸收DNA的能力，有时可比一般细胞大一千倍。感受态的出现受该菌的遗传性、菌龄、生理状态和培养条件等的影响。
转化的具体过程以G+ 菌肺炎链球菌研究的最多，主要过程可见图7-9。供体菌的双链DNA片段与感受态受体菌的细胞表面的特定位点结合，其中一条链被核酸酶水解，另一条进入细胞。来自供体的单链DNA片段在细胞内与受体细胞核染色体组上的同源区段配对、重组，形成一小段杂合DNA区段。受体菌染色体组进行复制，杂合区段分离成两个，其中之一获得了供体菌的转化基因，形成转化子，另一个未得获转化基因。
转导
通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。由转导作用而获得部分新遗传性状的重组细胞，称为转导子。
转导现象是由J.Lederberg等 (1952年) 首先在鼠伤寒沙门氏菌中发现的。以后在许多原核微生物中都陆续发现了转导，如大肠杆菌属，芽孢杆菌属，变形杆菌属，假单胞菌属，志贺氏菌属和葡萄球菌属等。转导现象在自然界中比较普通，它在低等生物进化过程中很可能是一种产生新基因组合的重要方式。目前所知道的转导已有多种，现分别介绍如下。
1. 普遍转导
通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行“误包”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象，称为普遍转导。噬菌体侵入寄主细胞后，通过复制和合成，亦将寄主DNA降解为许多小片段，进入装配阶段。正常情况下，噬菌体将自身的DNA包裹在衣壳中，但也有异常的可能。它误将寄主细胞DNA的某一片段包裹进去。这样的噬菌体称缺陷噬菌体。体内仅含有供体DNA的缺陷噬菌体称完全缺陷噬菌体。体内同时含有供体DNA和噬菌体DNA的缺陷噬菌体称为部分缺陷噬菌体。这种异常情况出现的概率很低（10-5～10-8)。由于噬菌体产生子代数量很多，所以这种异常情况的出现还是很多的。当包裹有寄主DNA片段的噬菌体释放后，再度感染新的寄主，其中的供体菌的DNA片段进入受体菌，并通过基因重组使受体菌形成稳定的转导子。
2. 局限转导
局限性转导指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组，形成转导子的现象。最初于1954年在大肠杆菌 K12中发现。它只能转导一种或少数几种基因（一般为位于附着点两侧的基因）。
接合
供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者，使后者获得若干新遗传性状的现象，称为接合。通过接合而获得新遗传性状的受体细胞称为接合子。由于在细菌和放线菌等原核生物中出现基因重组的机会极为少见(如大肠杆菌K12约为10-6)，而且重组子形态指标不明，所以关于细菌接合的工作直至J.Lederberg等（1946年）采用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验后，才奠定了方法学上的基础。
细胞的接合现象在大肠杆菌中研究得最清楚。大肠杆菌有性别分化，决定它们性别的因子称为F因子(即致育因子或性质粒)。F因子是一种独立于染色体外的小型的环状DNA，一般呈超螺旋状态，它具有自主的与染色体进行同步复制和转移到其他细胞中去的能力。F因子的分子质量为5×107 u，在大肠杆菌中F因子的DNA含量约占总染色体含量的2%，每个细胞含有约1～4个F因子。F因子既可脱离染色体在细胞内独立存在，也可整合到染色体组上；它既可经过接合作用而获得，也可通过一些理化因素(如吖啶橙、丝裂霉素、利福平、溴化乙锭和加热等)的处理而从细胞中消除。
F＋菌株可以与不含F因子的F－菌株接合，从而使后者也成为F＋菌株（见图7-11），其过程大体可分两个阶段：首先是F＋菌株与F－菌株配对，并通过性菌毛接合；然后F因子双链DNA的一条单链在一特定的位置断开，通过性菌毛内腔向F－菌株细胞内转移，并同时在两个菌株细胞内以一条DNA单链为模板，各自复制合成完整的F因子。
有些大肠杆菌的F因子可与核染色体整合在一起，这种类型的菌株与F－菌株接合的重组频率比F＋与F－菌株接合的重组频率高几百倍以上，因此，常将其称为高频重组(Hfr)菌株，Hfr与F－菌株接合时，染色体的一条单链可以在F因子处断裂，并以F因子为末端向F－菌株胞内转移。由于转移的过程中常发生染色体的断裂，所以这种接合可以使F－菌株获得部分供体基因，但很少使F－菌株获得F因子。
Hfr菌株中的F因子有时可由不正常的切割而带有一小段核染色体基因的杂合F因子，通常称为F′因子，当带有F′菌株与F－菌株接合后，可使F－菌株成为既有F因子又带有部分供体菌基因的次生F′菌株。
原生质体融合
通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程，称为原生质体融合。由此法获得的重组子，称为融合子。原核生物原生质体融合研究是从20世纪70年代后期才发展起来的一种育种新技术，是继转化、转导和接合之后发现的一种较有效的遗传物质转移手段。
原生质体融合的主要操作步骤是：先选择两株有特殊价值、并带有选择性遗传标记的细胞作为亲本菌株置于等渗溶液中，用适当的脱壁酶（如细菌和放线菌可用溶菌酶等处理，真菌可用蜗牛消化酶或其他相应酶处理）去除细胞壁，再将形成的原生质体（包括球状体）进行离心聚集，加入促融合剂PEG(聚乙二醇)或借电脉冲等因素促进融合，然后用等渗溶液稀释，再涂在能促使它再生细胞壁和进行细胞分裂的基本培养基平板上。待形成菌落后，再通过影印平板法，把它接种到各种选择性培养基平板上，检验它们是否为稳定的融合子，最后再测定其有关生物学性状或生产性能。
原生质体融合技术有许多优越性，它打破了微生物的种属界限，可以实现远缘菌株间的基因重组；可使遗传物质传递更完整，可快速组合性状，加速育种速度；可借助聚合剂同时将几个亲本的原生质体随机地融合在一起，获得综合几个亲本性状的重组体。本回答被提问者采纳