2019-2020学年高中生物 第三章 遗传和染色体 3.3 染色体变异及其应用导学案 苏教版必修2

2019-2020学年高中生物第三章遗传和染色体 3.3 染色体变异及

其应用导学案苏教版必修2

学习目标

1．简述染色体的结构变异和数目变异。(重难点)

2．了解染色体变异在育种上的应用，收集染色体变异在育种上的应用实例。(重点) 3．单倍体育种和多倍体育种在方法、原理上的异同，比较它们的优缺点，了解三倍体无子西瓜的培育过程。(难点)

学习过程

一、染色体结构的变异

基础知识

1．主要起因

染色体断裂以及断裂后的片段。

2．遗传效应

染色体上基因的发生改变，从而导致的变异。

3．影响因素

电离辐射、或一些化学物质诱导。

4．对生物影响

大多数染色体结构变异对生物体是，有时甚至会导致生物体。5．实例

猫叫综合征，是人的第5号染色体的造成的。

6．类型

缺失、、倒位、。

总结升华

1．如图中甲表示在野生型果蝇细胞内的一条染色体上排列的基因，图乙、丙、丁、戊分别表示四种不同突变型果蝇细胞内该染色体上的基因排列情况。则乙、丙、丁、戊分别属于染色体变异中的( )

A ．缺失、重复、倒位、易位

B ．倒位、缺失、重复、易位

C ．缺失、重复、易位、倒位

D ．重复、缺失、倒位、易位

2．染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是( )

A ．甲可以导致戊的形成

B ．乙可以导致丙的形成

C ．甲可以导致丁或戊两种情形的产生

D ．乙可以导致戊的形成 二、染色体数目变异 基础知识

1．体细胞中的染色体

正常情况下，每种生物的染色体数目都是 的。在不同物种之间，染色体数目往

往 。生物体细胞中染色体一般都是 存在的。 2．染色体组

细胞中 各不相同，但互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组 ，称为一个染色体组。 3．二倍体与多倍体

由 发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体。 体细胞中含有 染色体组的叫做多倍体。 4．染色体数目的变异

(1)含义：染色体数目以 的方式成倍地增加或减少， 的增加或减少。 (2)类型????

?

非整倍性变异：个别染色体的增加或减少整倍性变异：以染色体组的形式成倍地增

加或减少

(3)整倍性变异

①一倍性变异：体细胞只含有 染色体组的变异。 特点：高度 。

②单倍体变异：体细胞含有的染色体数等于 染色体数的变异。

a ．成因：由配子直接发育成新个体，如植物的单倍体，蜜蜂的雄蜂(由未经受精的卵细胞直接发育而来)。

b ．特点：植株 ，高度不育。

③多倍性变异：指与正常的二倍体细胞相比，具有更多 的变异。 5．染色体变异在育种上的应用 (1)单倍体育种 ①过程图

②优点：a.后代是 ，自交后不发生 。b.能明显 。 (2)多倍体育种 ①原理 细胞有

丝分裂

――――――→内外环境骤变

抑制纺锤体形成染色体不能分配到细胞两极―

―――――――――――→染色体数目加倍的细胞

进行正常的有丝分裂，发育

多倍体

植株

②方法：用低温处理或用 处理。 ③处理对象：萌发的种子或幼苗。 ④实例：三倍体无子西瓜的培育。

⑤优点：茎秆粗壮，果实、叶子、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量有所提高。 6．低温诱导植物染色体数目的变化 (1)实验原理

①进行正常有丝分裂的植物 组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极，最终平均分配到两个子细胞中去。

②用低温处理植物组织细胞，使 的形成受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞 发生变化。

(2)方法步骤：蚕豆根尖培养→取材→制片( →漂洗→ →制片)→观察。 (3)结论：适当的低温可诱导细胞中的染色体 。 总结升华

1．染色体组的特征

(1)一个染色体组中不含同源染色体，是一组非同源染色体； (2)每条染色体的形态、大小和功能各不相同； (3)携带着控制生物生长发育的全部遗传信息；

(4)同种生物的一个染色体组中染色体数目是一定的，不同生物一个染色体组中染色体数目不同。

2．染色体组数目的判断 (1)据染色体形态判断

细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。如图所示的细胞中，形态相同的染色体在a 中有3条、

b 中两两相同、

c 中各不相同，则可判定它们分别含三、二、一个染色体组。

(2)据基因型判断

控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组，

每个染色体组内不含等位基因或相同基因，如图所示：(d ～g 中依次含四、二、三、一个染色体组)

(3)据染色体数/形态数的比值判断

染色体数/形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果果蝇该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含二个染色体组。

3．二倍体、多倍体和单倍体的比较

(1)材料培养：将一些蚕豆或豌豆种子放入培养皿，加入适量的清水浸泡，在培养皿上覆盖2～3层潮湿的纱布。

(2)低温处理：当蚕豆根长至1.0～1.5 cm时，将其中的两个培养皿放入冰箱的低温室内，4 ℃下诱导培养36 h。

(3)固定：剪取诱导处理的根尖5 mm左右，放入卡诺氏固定液中浸泡0.5～1 h，固定细胞

的形态，然后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗2～3次。

(4)制作装片：具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。

(5)观察：先用低倍镜观察，找到视野中染色体形态较好的分裂相，注意视野中有染色体数目发生改变的细胞，再换高倍镜继续观察。 例题分析

1．如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述不正确的是(

)

A ．①代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含4条染色体

B ．②代表的生物可能是二倍体，其每个染色体组含3条染色体

C ．③代表的生物可能是四倍体，其每个染色体组含2条染色体

D ．④代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体 2．下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述正确的是( ) YYRR×yyrr―→YyRr ?????

―→yR――→a

yyRR ――→b

yyRR

――→c YYyyRRrr

A ．图中涉及的育种方法分别是杂交育种、单倍体育种和多倍体育种

B ．a 过程只能用秋水仙素处理

C ．a 、c 过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子

D ．要获得yyRR ，b 过程需要进行不断自交来提高纯合率

3．用浓度为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6 h ，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖(2N ＝16条)时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。

(1)针对以上的问题，你作出的假设是_______________________________________________ ________________________________________________。

你提出此假设的依据是___________________________________________________________ ______________________________________________。

(2)低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格的形式列出来。

微生物育种

微生物原生质体技术及其研究进展 原生质体融合(Protoplast fusion)技术起源于20世纪60年代。1960年法国的Karski研究小组在两种不同类型的动物细胞混合培养中发现了自发融合现象。同时，日本的Okada发现并证明了仙台病毒可诱发内艾氏腹水癌细胞彼此融合，从而开始了细胞融合的探讨。1974 年，匈牙利的Ferenczy[1]采用离心力诱导的方法报道了白地霉营养缺陷型突变株的原生质体融合，从而使原生质体融合技术成为微生物育种的一项新技术，并从微生物种内融合扩展到界间的融合(如光合细菌与酵母菌的融合)。1979 年匈牙利的Pesti首先提出了融合育种提高青霉素产量的报告[2]，开创了原生质体融合技术在实际工作中的应用，使原生质体融合技术成为工业菌株改良的重要手段之一。Hopwood等[3]提出，原生质体融合重组可能实现隐性基因的重组暴露，使一些隐性基因表达或随机产生新的基因表型，从而使之成为链霉菌抗生素产生菌育种的新途径。利用完全脱去细胞壁的微生物细胞--原生质(protoplast)进行微生物遗传育种是一项发展迅速的育种技术，其基本实验方法已比较成熟，主要表现在原生质体的制备、再生及诱变处理和试剂的复合、交替使用等。原生质体技术的关键是去除细胞壁，形成一定数量的原生质体，并使经诱变处理的原生质体能再生出细胞壁。原生质体由于缺乏细胞壁，故可直接对其进行遗传操作或诱导其融合。形成杂种细胞，而且仍然保持了细胞的全能性，可经过培养进行繁殖。因此，原生质体是进行微生物遗传育种的极好材料。原生质体技术在理论和实践上越来越受到重视，涉及的微生物种类也越来越多。 1 原生质体的制备和再生 1.1 原生质体的制备 自1953年weibull[4]首次用溶菌酶处理巨大芽孢杆菌获得原生质体以后。经过数十年的发展，原生质体制备方法已基本成熟，在微生物遗传育种中得到了广泛应用。在地衣状芽孢杆菌原生质体制备过程中发现，许多因素能影响原生质体的形成，主要包括菌龄、培养基成分、使用酶的种类及酶浓度、酶解时间、酶解温度、酶解液的pH值、渗透压稳定荆的性质及浓度等。在菌龄选择方面，大多数研究采用对数生长中后期的细菌进行处理。这主要是由于对数生长期细菌细胞壁中肽聚糖含量最低，细胞壁对酶的作用最敏感的原因。 （1）革兰氏阳性菌中B.subtK如和B.megaterium这两种杆菌已被广泛运用于制备原生质体，它们易在简单的生理状态下生长，在单一的溶菌酶处理下即可转化成原生质体，而在Staphylococcus中，需要用溶链球菌酶代替溶菌酶来制备原生质体。与杆菌、球菌不同，链霉菌是丝状微生物，在特定的条件下，可分化出孢子丝，产生孢子。在液体培养中，菌丝中的每个细胞处在不同的菌龄和生理状态，这将影响其原生质体形成率和一致件。细菌在含有高浓度甘氨酸的培养基中生长，能引起细胞壁缺失，其机理是肽聚糖链中的D一丙氨酸残基被甘氨酸代替，由此干扰了交联所致。实验证实甘氨酸对不同菌种作用的适宜浓度不同，且在微生物培养初期加人效果理想。Duchiron F发现一种链霉菌S.pristinaespiralis 在制备原生质体时,不使用溶菌酶，单独使用甘氨酸即可形成原生质体。张增艳等单纯用甘氨酸处理制备苏云金杆菌(Bacillus thruingieasis)，原生质体形成率达96。8％。Baltz等报道了S.fradiae和S.griseofuscus原生质体制备的关键转化阶段在菌体发育的对数期和稳定生长期之间。 （2）革兰氏阴性菌的细胞壁不同于革兰氏阳性菌，其细胞壁中除了含有肽聚

微生物菌种的选育方法

微生物菌种的选育方法 菌种选育Loremreferentibus（英语：Strain selection 日语：ひずみの选択法语：la sélection des souches 俄语：Штаммвыбор 德语：Stammselektion ）微生物菌种是决定发酵产品的工业价值以及发酵工程成败的关键，只有具备良好的菌种基础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想的发酵产品。菌种用途广泛涉及食品、医药、工农业、环保等诸多领域。 自然选育

自然选育的菌种来源于自然界、菌种保藏机构或生产过程，从自然界中选育菌种的过程较为复杂，而从生产过程或菌种保藏机构得到菌种的自然选育过程较为简单。 自然选育的步骤主要是：采样，增长培养，培养分离和筛选等。采样筛选的菌种采集的对象以土壤为主，也可以是植物、腐败物品和某些水域等。土壤是微生物的汇集地，从土壤中几乎可以分离到任何所需的微生物，故土壤往往是首选的采集目标。微生物的营养需求和代谢类型与生长环境有很大关系。富集培养由于采集样品中各种微生物数量有很大差异，若估计到要分离的菌种数量不多时，就要人为增加分离的概率，增加该菌种的数量，称为富集培养。纯种培养尽管通过增长培养的效果很好，但是得到的微生物还是处于混杂状态，因为样品中本身含有许多种类的微生物。所以，为了取得所需的微生物纯种，增殖培养后必须进行分离。平板分离法由接种环以无菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少，并逐步分散开来。如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。分离方法有三种：即划线分离法、稀释法和组织分离法。稀释分离法在溶液中再加入溶剂使溶液的浓度变小。亦指加溶剂于溶液中以减小溶液浓度的过程。浓溶液的质量×浓溶液的质量分数=稀溶液的质量×稀溶液的质量分数生产能力考察初筛一般通过平板稀释法获得单个菌落，然后对各个菌落进行有关性状的初步测定，从中选出具有优良性状的菌落。例如，对抗生素产生

2017年生物一轮专题练15-染色体变异与育种

2017年生物一轮专题练15-染色体变异与育种

时间：45分钟 满分：100分 基础组

(共70分，除标注外，每小题5分) 1.[2016·冀州中学猜题]利用月季花的枝条扦插所产生的后代与利用月季花的种子播种所产生的后代相比，关于其变异来源的叙述正确的是() A.前者不会发生变异，后者有很大的变异性 B.前者一定不会发生基因重组，后者可能发生基因重组 C.前者一定不会发生染色体变异，后者可能发生染色体变异 D.前者一定不会因环境影响发生变异，后者可能因环境影响发生变异 答案 B 解析扦插为无性繁殖，细胞进行有丝分裂，可能发生染色体变异，故A错；无性生殖和有性生殖过程中都能发生染色体变异和因环境影响产生的不可遗传的变异，C、D错误。 2.[2016·武邑中学仿真]普通果蝇的第3号染色体上的三个基因，按猩红眼—桃色眼—三角翅脉的顺序排列(St—P—DI)；同时，这三个基因在另一种果蝇中的顺序是St—DI—P；我们把这种染色体结构变异方式称为倒位。仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。据此，下列说法正确的是() A.倒位和发生在同源染色体之间的交叉互换一样，属于基因重组 B.倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会 C.自然情况下，这两种果蝇之间不能产生可育子代 D.由于倒位没有改变基因的种类，发生倒位的果蝇性状不变 答案 C 解析倒位发生在同一条染色体上，属于染色体的结构变异，交叉互换发生在同源染色体之间，属于基因重组，A错误；倒位后的染色体与其同源染色体也可能发生联会，B错误；两种果蝇属于两个物种，它们之间存在生殖隔离，因此两种果蝇之间不能产生可育子代，C正确；倒位虽然没有改变基因的种类，但可以使果蝇性状发生改变，

高中生物_染色体变异教学设计学情分析教材分析课后反思

第五章第二节染色体变异 一、课标分析 识记染色体结构和数目变异的类型和结果；能根据实例或者新信息判断染色体结构变异的类型。注重对学生综合能力的考查。 二、教材分析 本节课是人教版高中生物必修二第五章第二节第一讲的内容。染色体变异是生物可遗传变异的三个来源之一，在本章中起着承上启下的作用。既巩固了基因突变和基因重组的相关知识，又为本章第三节《人类遗传病》中有关染色体异常遗传病和第六章育种相关问题的学习打下基础。 本节知识点清晰，一是染色体变异的类型—结构变异和数目变异，二是染色体组、二 倍体、多倍体以及单倍体的概念。 三、学情分析 学生通过对前面章节中基因重组和基因突变的学习，对于生物的遗传与变异有了一定认识，但染色体组的概念较为复杂，单倍体、二倍体、多倍体之间的关系较难辨析，如果直接讲述，学生是很难理解其实质的。所以，我以辩图、设问、讨论和复习的方式让学生理解染色体组的概念，通过教材中提供的蜜蜂的实例并设置一些问题情境让学生对单倍体、二倍体、多倍体的概念进行辨析和对比，从而突破本节课的重难点。 基于以上分析，结合新课程标准对于教学目标多元化的要求，我将确定如下教学目标：四、教学目标 【知识目标】 1.举例说出并理解染色体结构变异的四种类型以及染色体数目的变异。 2.知道染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的概念。 【能力目标】 通过学习染色体结构、数目变异以及染色体组、二倍体、多倍体及单倍体的概念，提高观察分析问题、总结归纳的能力。 【情感目标】

通过对染色体结构和数目变异的理解以及对单倍体、多倍体的特点和应用，理解生物 界这种可遗传的变异类型，感受生命的奥妙。 五、教学重难点 【重点】 染色体数目变异 【难点】 1、染色体组的概念。 2.单倍体、二倍体以及多倍体概念及其联系。 六、教学方法 将信息技术应用于生物学科教学，利用多媒体展示图片、演示动画，化抽象为形象，运用模型建构的方法让学生真正理解染色体组的概念。设计目标引领学生思维，创设问题情境激活学生思维，设计问题驱动学生思维，优质作业训练学生思维，打造思维课堂。 七、教学过程 （一）创设情境，引入新课 课件展示无籽西瓜的图片，激情激趣，创设情境，请学生们思考这样两个问题。 1、是什么原因导致这样的一个无籽变异呢？ 2、如果你是育种工作者你怎么培育无籽西瓜呢？ 引出这节课的内容—染色体变异并总结出染色体变异的类型（染色体结构变异和染色体数目变异） (二)讨论交流，学习新知 1.染色体结构的变异 请学生阅读课本85页和86页内容，由学生自己找关键词总结染色体结构变异的类型， ①缺少：染色体缺失某一片段，如果蝇缺刻翅的形成。 ②重复：染色体增加某一片断;如果蝇的棒状眼 ③倒位：染色体某一片断位置颠倒180°，如夜来香 ④易位：染色体的某一片断移接到另一条非同源染色体上。 此时让学生观察易位和减数第一次分裂前期姐妹染色单体交叉互换的染色体变化示意 图，并区分二者的区别，突破本节的难点之一。

微生物的诱变育种

微生物的诱变育种 作者：佚名来源：生物秀时间：2008-4-18 实验仪器大全实验试剂大全 一、实验目的和内容 目的：以紫外线诱变获得用于酱油生产的高产蛋白酶菌株为例，学习微生物诱变育种的基本操作方法。 内容：1．对米曲霉(Aspergills oryzae )出发菌株进行处理，制备孢子悬液。 2．用紫外线进行诱变处理。 3．用平板透明圈法进行两次初筛。 4．用摇瓶法进行复筛及酶活性测定。 二、实验材料和用具 米曲霉斜面菌种； 豆饼斜面培养基、酪素培养基、蒸馏水、0.5%酪蛋白； 三角瓶(300mL、500mL)、试管、培养皿(9cm)、恒温摇床、恒温培养箱、紫外照射箱、磁力搅拌器、脱脂棉、无菌漏斗、玻璃珠、移液管、涂布器、酒精灯。 三、操作步骤 (一)出发菌株的选择及菌悬液制备 1．出发菌株的选择可直接选用生产酱油的米曲霉菌株，或选用高产蛋白酶的米曲霉菌株。2. 菌悬液制备取出发菌株转接至豆饼斜面培养基中，30℃培养3～5d 活化。然后孢子洗至装有1mL 0.lmol/L pH6.0 的无菌磷酸缓冲液的三角瓶中(内装玻璃珠，装量以大致铺满瓶底为宜)，30℃振荡30min，用垫有脱脂棉的灭菌漏斗过滤，制成把子悬液，调其浓度为106～108 个/mL，冷冻保藏备用。 (二)诱变处理 用物理方法或化学方法，所用诱变剂种类及剂量的选择可视具体情况决定，有时还可采用复合处理，可获得更好的结果。本实验学习用紫外线照射的诱变方法。 1．紫外线处理打开紫外灯(30W)预热20min。取5mL 菌悬液放在无菌的培养皿(9cm)中，同时制作5 份。逐一操作，将培养皿平放在离紫外灯30cm(垂直距离)处的磁力搅拌器上，照射l min 后打开培养皿盖，开始照射，与照射处理开始的同时打开磁力搅拌器进行搅拌，即时计算时间，照射时间分别为15 s、30 s、l min、2 min、5 min。照射后，诱变菌液在黑暗冷冻中保存1～2h 然后在红灯下稀释涂菌进行初筛。 2．稀释菌悬液按10 倍稀释至10-6，从10-5和10-6中各取出0.lmL 加入到酪素培养基平板中(每个稀释度均做3 个重复)，然后涂菌并静置，待菌液渗入培养基后倒置，于30℃恒温培养2～3d。 (三)优良菌株的筛选 1. 初筛首先观察在菌落周围出现的透明圈大小，并测量其菌落直径与透明圈直径之比，选择其比值大且菌落直径也大的菌落40～50 个，作为复筛菌株。 2．平板复筛分别倒酪素培养基平板，在每个平皿的背面用红笔划线分区，从圆心划线至周边分成8 等份，1～7 份中点种初筛菌株，第8 份点种原始菌株，作为对照。培养48h 后即可见生长，若出现明显的透明圈，即可按初筛方法检测，获得数株二次优良菌株，进大摇瓶复筛阶段。3．摇瓶复筛将初筛出的菌株，接入米曲霉复筛培养基中进行培养，其方法是，称取麦秩85g，

遗传算法的流程图

一需求分析 1．本程序演示的是用简单遗传算法随机一个种群，然后根据所给的交叉率，变异率，世代数计算最大适应度所在的代数 2．演示程序以用户和计算机的对话方式执行，即在计算机终端上显示“提示信息”之后，由用户在键盘上输入演示程序中规定的命令；相应的输入数据和运算结果显示在其后。3．测试数据 输入初始变量后用y=100*(x1*x1-x2)*(x1*x2-x2)+(1-x1)*(1-x1)其中-2.048<=x1,x2<=2.048作适应度函数求最大适应度即为函数的最大值 二概要设计 1．程序流程图 2．类型定义 int popsize; //种群大小 int maxgeneration; //最大世代数 double pc; //交叉率 double pm; //变异率 struct individual

{ char chrom[chromlength+1]; double value; double fitness; //适应度 }; int generation; //世代数 int best_index; int worst_index; struct individual bestindividual; //最佳个体 struct individual worstindividual; //最差个体 struct individual currentbest; struct individual population[POPSIZE]; 3．函数声明 void generateinitialpopulation(); void generatenextpopulation(); void evaluatepopulation(); long decodechromosome(char *,int,int); void calculateobjectvalue(); void calculatefitnessvalue(); void findbestandworstindividual(); void performevolution(); void selectoperator(); void crossoveroperator(); void mutationoperator(); void input(); void outputtextreport(); 4．程序的各函数的简单算法说明如下： （1）．void generateinitialpopulation ()和void input ()初始化种群和遗传算法参数。 input() 函数输入种群大小，染色体长度，最大世代数，交叉率，变异率等参数。 （2）void calculateobjectvalue();计算适应度函数值。 根据给定的变量用适应度函数计算然后返回适度值。 （3）选择函数selectoperator() 在函数selectoperator()中首先用rand ()函数产生0～1间的选择算子，当适度累计值不为零时，比较各个体所占总的适应度百分比的累计和与选择算子，直到达到选择算子的值那个个体就被选出，即适应度为fi的个体以fi/∑fk的概率继续存在； 显然，个体适应度愈高，被选中的概率愈大。但是，适应度小的个体也有可能被选中，以便增加下一代群体的多样性。 （4）染色体交叉函数crossoveroperator() 这是遗传算法中的最重要的函数之一，它是对个体两个变量所合成的染色体进行交叉，而不是变量染色体的交叉，这要搞清楚。首先用rand ()函数产生随机概率，若小于交叉概率，则进行染色体交叉，同时交叉次数加1。这时又要用rand()函数随机产生一位交叉位，把染色

微生物育种技术研究进展

微生物育种技术研究进展 摘要：生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造，去除不良性质，增加有益新性状，以提高产品的产量和质量的一种育种方法。微生物的育种技术已从常规的突变和筛选技术发展到基因诱变、基因重组和基因工程等，育种技术的不断成熟，大大提高了微生物的育种效果。但是有时候微生物育种也不是单一的一种方法，有的是需要多种方法综合使用。本文将各种微生物育种技术进行总结和细致分析。 关键词：微生物育种；诱变育种；基因重组育种；基因工程育种 1.常规育种 常规育种是以不经过人工处理，利用微生物自发突变为基础，从中筛选出具有优良性状菌株的一种育种方法一般情况下，由于DNA的半保留复制以及校正酶系的校正作用和光修复、切除修复、重组修复、诱导修复等作用，发生自然突变的几率特别低，一般为106～1010/BP，而且用于工业生产的菌株的性状往往由单一或少数基因控制，所以常规育种时间较长，工作量较大。，通过常规育种提高菌种生产能力、筛选高产菌株的效率较低，效果不明显。因此在生产实践中，常规育种的主要目的是用来纯化、复壮、稳定菌种。 2. 诱变育种 1927年MILLER发现X-射线能诱发果蝇基因突变之后人们发现其他一些因素 也能诱导基因突变，并逐渐弄清了一些诱变因素的机理，为微生物诱变育种提供了前提条件根据育种需要，有目的地使用诱变因素，可使菌株的基因发生突变以改良其生产性状.凡能诱发基因突变，并且突变频率远远超过自发突变的物理因子或化学物质被称为诱变剂。根据诱变剂的不同可以将诱变育种的方法分为：有物理因子诱变育种和化学因子诱变育种。，前者包括激光、X-射线、"r-射线、快中子等)后者主要是烷化剂（包括EMS、EI、NMU、DES、MNNG、NTG等），天然碱基类似物，亚硝酸和氯化锂在物理诱变因素中，紫外线比较有效、适用、安全，其他几种射线都是电离性质的，具有穿透力，使用时有一定的危险性,化学诱变剂的突变率通常要比电离辐射的高，并且十分经济，但这些物质大多是致癌剂，使用时必须十分谨慎.目前，多种诱变剂的诱变效果、作用时间、方法都已基本确定，人们可以有目的、有选择地使用各种诱变剂，以达到预期的育种效果. 2.1物理因子诱变 2.1.1 UV 所有传统的物理诱变手段中，使用得最为普遍的就是紫外线辐照，它是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。对于紫外线的的作用有很多解释，但研究最清楚的是它可引起DNA结构的变化，尤其是可使DNA分子形成胸腺嘧啶二聚体，即两个相邻的嘧啶共价连接，二聚体的出现会减弱氢键的作用，引起双键结构变形，就可能影响胸腺嘧啶(T)和腺嘌呤(A)的正常配对，破坏了腺嘌呤的正常掺人，复制就在这一点上突然停止或错误地进行。如果错误地进行复制，且在新形成的链上有一个改变了的碱基次序，则在随后的复制过程中，碱基次序已改变的DNA链照常进行复制，产生了一个在两条链上碱基次序都是错误的分子而引起突变归J。利用紫外诱变的方法可选育出大量产量高，活性强的菌种，由于其设备简单，诱变效率高，操作安全而被广泛应用。白兰芳等用紫外线单因子处理、光复活处理西罗莫司产生菌Streptomyces hygro—scopicus得到了一正变株UV-8-61，效价比出发菌株提高了2—3倍。近些年来紫外线作为一种基本的诱变因子，也常常和其他一些诱变因子联合作用于微生物而提高诱变效果。胡永兰等用UV和DES(硫酸二乙酯)复合处理梧宁霉素产生菌，得到一株较高的突变株，效价比出发菌株提

微生物遗传育种

一名词解释 1 突变:泛指细胞内(或病毒颗粒内)遗传物质分子结构或数量发生可遗传的变化,他是一种遗传状态,往往引起新的等位基因的形成和新的表型 2 表型:指一个生物体(或细胞)可以观察到的性状或特征,是特定的基因型和环境相互作用的结果 3 抗性突变:指由于发生基因突变而对某些化学药物.致死物理因子或噬菌体产生抗性的变异菌株.抗性突变型包括抗药性突变型.抗噬菌体突变型.抗辐射突变型.抗高温突变型,抗高浓度酒精突变型.抗高渗透压突变型等 4 基因重组:凡把两个不同形状个体内的遗传物质转移到一起,经过遗传分子间的重新组合,形成新遗传个体的方式 5 诱变育种:用物理和化学等因素，人为的对出发菌株进行诱变处理，然后运用合理的筛选方案和适当的筛选方法把符合要求的优良的变异菌株筛选出来的一种方法 6 营养缺陷型：某一野生菌株由于发生基因突变而丧失合成一种或多种生长因子的能力，因而不能在基本培养基上生长繁殖的变异类型。主要有氨基酸缺陷型、维生素缺陷型、嘌呤嘧啶缺陷型。 二解答题 1 筛选生物活性物质产生菌的成功因素有哪些，并简述筛选的一般思路 因素：（1）待筛选样品的性质； （2）产生菌的选择； （3）采用什么样的筛选方案，选择筛选方案有两个要点即选择性和灵敏度； （4）筛选方案的设计； 思路：（1）定方案：首先要查阅资料，了解所需菌生长培养特性； （2）采样：有针对性的采取样品； （3）增殖：人为的通过控制养分或培养条件，使所需菌种增殖后，在数量上占优势；（4）分离：利用分离技术得到纯种 （5）发酵性能的测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种质量、耐受最高温度、生长和发酵最适PH、提取工艺等 2 微生物遗传育种工作中突变产生的突变类型有哪些？ 3 突变引起的遗传性状有哪几种类型？ 答：（1）形态突变型：指发生在细胞个体形态或菌落形态改变的突变型，是一种可见的突变；（2）营养缺陷型：某一野生菌株由于发生基因突变而丧失合成一种或多种生长因子的能力，因而不能在基本培养基上生长繁殖的变异类型。主要有氨基酸缺陷型、维生素缺陷型、嘌呤嘧啶缺陷型； （3）抗性突变型：指由于发生基因突变而对某些化学药物.致死物理因子或噬菌体产生抗性的变异菌株.抗性突变型包括抗药性突变型.抗噬菌体突变型.抗辐射突变型.抗高温突变型,抗高浓度酒精突变型.抗高渗透压突变型等； （4）致死突变型：由于基因突变而导致个体死亡的突变型。分为显性致死和隐性致死；（5）条件致死突变型：在某种条件下可以正常生长繁殖并呈现其固有的表型，而在另一条件下却是致死的突变型叫做条件致死突变型。温度敏感突变型是典型的条件致死突变型；（6）产量突变型：所产生的代谢产物的产量明显有别于原始菌株的突变株称产量突变型；产量高于原始菌株的成为正突变菌株，反之称为负突变菌株。

基于遗传算法的染色体编码的分析

基于遗传算法的染色体编码的分析 第19卷第1期 2010年1月 重庆电子工程职业学院V o1.19NO.1 lan.2010oumalofChon￡咽in￡CoUe~eofElectronicEnl~ine 基于遗传算法的染色体编码的分析 吴焱岷 (重庆大学计算机学院,重庆400044;重庆电子工程职业学院,重庆401331) 摘要:遗传算法为解决复杂问题,特别是NP类问题提供了一种全新的思路,其编码方式也将在一定程 度上决定算法效率的高低和程序设计的复杂程度.需要针对想要解决问题类型的不同而采取不同的编码方式. 关键词:遗传算法;编码;值类型;事务类型 中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1674—5787(2010)01一【)【】86一O2 遗传算法的概念最早是由BagleyJ.D在1967年提出 的.而开始遗传算法的理论和方法的系统性研究在1975 年开始.这一开创性工作是由Michigan大学的J.H. Holland所实行.遗传算法简称GA(GeneticAlgorithm),在 本质上是一种不依赖具体问题的直接搜索方法.其基本 思想是基于Darwin进化论和Mendel的遗传学说 Darwin进化论最重要的是适者生存原理它认为每 一 物种在发展中越来越适应环境.物种每个个体的基本 特征由后代所继承.但后代又会产生一些异于父代的新 变化. Mendel遗传学说最重要的是基因遗传原理它认为

遗传以密码方式存在细胞中.并以基因形式包含在染色 体内每个基因有特殊的位置并控制某种特殊性质,所 以.每个基因产生的个体对环境具有某种适应性.基因突变和基因杂交可产生更适应于环境的后代.经过存优去 劣的自然淘汰.适应性高的基因结构得以保存下来. 遗传算法最大的特点莫过于可以绕过复杂的数学推 导而采用最直接的方式在有限空间中搜索结果.例如求 函数f(x)=x*sin(10"n'x)+2在(一1,2)区间上的极大值,按照常规思路.需要对函数求导,找出函数的变化趋势和拐点.才能确定最大值的位置.对于相对简单的函数.采用 这些数学的方法还没有太高的难度.但是对于复杂的函数.则需要较为深厚的数学功底.同时也增加了程序设计的复杂程度 对于GA.采用一套全新的思路,首先任意给定一组 随机值x.由此开始进行演化.这些值就是代表一系列原 始生命.这些生命是否可以延续,取决于他们的适应程 度将这些随机值带入函数中进行运算,对得到的一系列 函数值进行排序.求最大值,可以认为值较大的函数值对应的x接近我们所需要的结论,这些结果可以保留;反之.对于另外一些函数值较小的x.则表明应该被淘汰. 第二步就是按照Mendel的基因理论.对这些将被淘 汰的X进行演化.演化分两步进行: (1)交叉.两个x值交换数据,类似生物界的交配,染 色体进行重新重组.交换基因以期得到新的品种,新品种可能更加适应环境而得到生存的机会.也可能向相反的 方向发展.从而失去生存的机会.因此通过某种方式得到新的X的值可以导致函数值增大.也可能导致减小,他们都将参加新一轮的竞争 (2)变异.单一的X值进行自身的调整,这类似于生

高中生物染色体变异

高中生物染色体变异2019年3月20日 （考试总分：120 分考试时长： 120 分钟） 一、填空题（本题共计 5 小题，共计 20 分） 1、（4分）下图为果蝇染色体组成的示意图，填充下列空白： （1）该果蝇为_________性果蝇，判断的依据是_____________。 （2）细胞中有_______对同源染色体，有______个染色体组。 （3）该果蝇的基因型为__________，可产生_____种配子。不考虑交叉互换） （4）图中的W基因在____________时期可以形成两个W基因。 （5）此果蝇的一个染色体组所含的染色体为__________。 （6）果蝇是遗传学研究的理想材料，因为它具有___________、____________________等特点。（写出两点） 2、（4分）下图为一对雌雄果蝇体细胞的染色体图解，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y表示染色体，基因A、a 分别控制红眼、白眼，基因D、d分别控制长翅、残翅。请据图回答： （1）由图可知，果蝇体细胞中有________个染色体组，写出图中雌果蝇一个染色体组内的染色体构成__________（用图中数字和染色体字母表示）。 （2）图中雌果蝇的基因型可写成______，该果蝇的一个卵原细胞在进行减数分裂过程中，基因D和ｄ分开发生在_______时期；图中雄果蝇的基因型是_________，该雄果蝇减数分裂可以产生基因型为___ ___________________的精子。 （3）若这一对雌雄果蝇交配，F1的雌果蝇中纯合子所占的比例是_______；若仅考虑果蝇的翅型遗传，让F1的长翅果蝇自由交配，则F2的长翅果蝇中纯合子所占的比例是_______。 3、（4分）家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多，丝的质量好，更受蚕农青睐，但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。于是，科学家采用如图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。请回答下面的问题。 （1）家蚕的一个染色体组含有___________条染色体。 （2）图中变异家蚕的“变异类型”属于染色体变异中的__________________。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕所采用的育种方法是________________。图中的限性斑纹雌蚕的基因型为____________。 （3）在生产中，可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出可根据体色辨别幼蚕性别的后代。请用遗传图解和适当的文字，描述选育雄蚕的过程。 遗传图解： __________________________________________ 文字说明：_______________________________________。 4、（4分）如图甲表示某生物细胞有丝分裂的模式图，图乙表示有丝分裂过程中不同时期每条染色体上DNA含量的变化，图丙表示有丝分裂过程中某一时期染色体、染色单体和DNA的关系，据图回答： （1）图甲中有________对同源染色体，________个染色体组，所处时期位于图乙的________段中，图中m所在位置哪种细胞器较多？____________________。 （2）细胞分裂过程中需要利用大量的胸腺嘧啶脱氧核苷酸来完成________________________，此时细胞处于图乙中____________________段，若用秋水仙素作用于图乙中________段的某一时期，可使染色体数目加倍。 （3）图丙对应图乙中________段的某一时期，处于此分裂时期动植物细胞的区别主要是________形成的方式不同。 （4）若图甲中移向细胞一极的染色体上分别有A、B、a和b四个基因，则图甲细胞的基因型可表示为__ ____________，分裂后子细胞基因型为AaBb的概率为________。（不考虑基因突变） 5、（4分）人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病（基因为A,a）和乙遗传病（基因为B、b）患者，系谱图如下。以往研究表明在正常人群中Aa基因型频率为10-4。请回答下列问题（所有概率用分数表示）：

微生物育种

微生物育种 百科名片 英文名称microbial breeding ，就是指培育优良微生物的生物学技术。其方法通常为自然选育和人工选育两类，可单独使用，也可交叉进行。目录自然选育 人工选育 1 诱变育种 2 化学诱变 3 原生质体诱变在工业微生物育种中 4 展望未来 5 结语 参考文献 自然选育 人工选育 1 诱变育种 2 化学诱变 3 原生质体诱变在工业微生物育种中 4 展望未来 5 结语 参考文献 展开 编辑本段 自然选育

对自然界中的微生物，在未经人工诱变或杂交处理的情况下进行分离和纯化(见微生物的分离和纯化),然后进行纯培养和测定(见微生物测定法),择优选取微生物的菌种。这种方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。 编辑本段 人工选育 分诱变育种和杂交育种两种。 诱变育种 以诱发基因突变为手段的微生物育种技术。1927年,H.J. 马勒发现X射线有增加突变率的效果;1944年，C.奥尔巴克首次发现氮芥子气的诱变效应;随后，人们陆续发现许多物理的(如紫外线、γ射线、快中子等)和化学的诱变因素。化学诱变因素分为3种:?诱变剂与一个或多个核酸碱基发生化学变化,使DNA复制时碱基置换而引起变异，如羟胺亚硝酸、硫酸二乙酯、甲基 磺酸乙酯、硝基胍、亚硝基甲基脲等;?诱变剂是天然碱基的结构类似物,在复制时参入DNA分子中引起变异，如5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤和2-氨基嘌呤等;?诱变剂在DNA分子上减少或增加1,2个碱基，使碱基突变点以下全部遗传密码的转录和翻译发生错误，从而导致码组移动突变体的出现，如吖啶类物质和一些氮芥衍生物(ICR)等。诱变育种操作简便，突变率高,突变谱广，它不仅能提高产量，改进质量，还可扩大产品品种和简化工艺条件。如1943年从自然界分离到的青霉素产生菌的效价只有20单位/毫升,经过一系列的诱变育种后，效价已达40000单位/毫升;金霉素产生菌经诱变后,发酵液中又积累了去甲基金霉素;谷氨酸棒杆菌1299经紫外线诱变后，有的能产赖氨酸,有的能产缬氨酸,增加了产品的种类;土霉素产生菌经诱变后，选到了能减少泡沫的突变菌株，从而提高了发酵罐的利用率。诱变育种的不足是缺乏定向性。

微生物(周德庆)第3版习题及答案

第一章绪论 一、名词解释 1，微生物: 是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总和。（个体微小、结构简单、进化地位低，必须借助显微镜才能看清的微小生物的总称） 二、填空题 1，微生物由于其体形都极其微小，因而导致了一系列与之密切相关的五个重要共性，即体积小，面积大；转化快，适应强；生长旺，繁殖快；适应强：易变异，分布广；种类多，。 2，按是否具有细胞结构，微生物可分为细胞型微生物和_非细胞型微生物。 3，细胞型微生物根据其细胞结构特征又可分为（原核）微生物和（真核）微生物。4，按照Carl Woese 的三界论，微生物可分为真细菌、古细菌和真核微生物。 三、选择题 1，适合所有微生物的特殊特征是( c )。 A.它们是多细胞的 B.细胞有明显的核 C.只有用显微镜才能观察到 D.可进行光合作用 2，细菌学的奠基人是(b )。 A. Louis Pasteur B. Robert Koch C. van Dyck D. van Leeuwenhoek 3，Louis Pasteur采用曲颈瓶试验来(d )。 A. 驳斥自然发生说 B. 证明微生物致病 C. 认识到微生物的化学结构 D. 提出细菌和原生动物分类系统 4，微生物学中铭记Robert Koch是由于(a)。 A. 证实病原菌学说 B. 在实验室中成功地培养了病毒 C. 发展了广泛采纳的分类系统 D. 提出了原核生物术语 5，微生物学的奠基人是( a )。 A. Louis Pasteur B. Robert Koch C. van Dyck D. van Leeuwenhoek 四、简答题 1，微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？ 答：微生物的五大共性：体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。其中体积小，面积大是微生物最基本的性质。因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的的交换面，并由此产生其余四个共性。 第三章原核生物的形态、构造和功能习题

高考生物复习——染色体变异与生物育种考点分析及训练

高考生物复习——染色体变异与生物育种考点分析及训练考纲、考情——知考向核心素养——提考能 最新 考纲 1.染色体结构变异和数 目变异(Ⅱ) 2.生物变异在育种上的 应用(Ⅱ) 3.实验：低温诱导染色体 加倍 生命 观念 结构与功能观——染色体变异与生物 性状改变间的内在关系 全国 卷考 情 2015·全国卷Ⅱ(6)、 2014·全国卷Ⅰ(32) 科学 思维 比较与综合：染色体变异类型、育种 方法比较 批判性思维：理性看待转基因技术 科学 探究 实验设计与实验结果分析：低温诱导 染色体数目变化实验 考点一染色体变异 1.染色体结构的变异 (1)类型(连线) (2)结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。 2.染色体数目变异 (1)类型 ? ? ?个别染色体的增加或减少 以染色体组的形式成倍地增加或减少

(2)染色体组( 根据果蝇染色体组成图归纳) ①从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。 ②从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。 ③从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。 (3)单倍体、二倍体和多倍体 项目单倍体二倍体多倍体发育起点配子受精卵受精卵 特点(1)植株弱小 (2)高度不育 (1)茎秆粗壮 (2)叶、果实、种子较大 (3)营养物质含量丰富 体细胞染色 体组数 1或多个2个≥3个■助学巧记 “二看法”确认单倍体、二倍体、多倍体 教材VS 高考 1.高考重组判断正误 (1)杂合体雌果蝇在形成配子时，同源染色体非姐妹染色单体间相应片段发生对等交换，导致新配子类型出现，应属染色体易位(2018·海南卷，14C)() (2)猫叫综合征是由于特定的染色体片段缺失造成的(2015·全国卷Ⅱ，6A)() (3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异(2014·江苏卷，

2020版高考一轮复习课时跟踪检测(二十五)染色体变异和生物育种(生物 含解析)

一、选择题 1．(2018·扬州学测模拟)下列变异中，属于染色体结构变异的是() A．正常夫妇生育白化病儿子 B．人类的镰刀型细胞贫血症 C．人类的21三体综合征 D．人类的猫叫综合征 解析：选D正常夫妇生育白化病儿子，是致病基因遗传的结果。镰刀型细胞贫血症是基因突变的结果。21三体综合征属于染色体数目变异。猫叫综合征是人的第5号染色体缺失引起的，属于染色体结构变异。 2．下列关于变异和育种的叙述，正确的是() A．基因重组能产生新的基因 B．人工诱导产生的基因突变一定是有利的 C．单倍体的体细胞中只含有一个染色体组 D．多倍体育种的原理是染色体数目变异 解析：选D基因重组能产生新的基因型，不能产生新的基因。人工诱导产生的基因突变绝大多数是有害的。单倍体生物的体细胞含有配子中的染色体数，不一定只含一个染色体组。多倍体育种涉及秋水仙素处理植物体，诱导染色体加倍，其原理为染色体变异。 3．(2019·南京一模)下列关于染色体组和染色体变异的叙述，错误的是() A．不同物种的染色体组中可能含有相同的染色体 B．同种生物的细胞处于有丝分裂后期时染色体组数最多 C．减数分裂过程中的染色体结构变异可导致异常配子的产生 D．细胞内染色体数目以染色体组形式成倍增加导致个体不育 解析：选D不同物种的染色体组中可能含有相同的染色体，如二倍体西瓜与四倍体西瓜染色体组内的染色体相同；同种生物的细胞处于有丝分裂后期时染色体组数最多，是体细胞染色体组数目的两倍；减数分裂过程中的染色体结构变异可导致异常配子的产生；细胞内染色体数目以染色体组形式成倍增加后，导致细胞内含有偶数个染色体组，不会导致个体不育。 4．某株玉米白化苗的产生是由于控制叶绿素合成的基因所在染色体缺失了一段，导致该基因不能正常表达，无法合成叶绿素。该种变异类型属于() A．染色体数目变异B．基因突变 C．染色体结构变异D．基因重组 解析：选C由题意可知，这种变异是由于控制叶绿素合成的基因所在染色体缺失了一段，属于染色体结构变异中的缺失。 5．(2019·无锡一模)研究人员将小鼠第8号染色体短臂上的一个DNA片段进行了敲除，结果发现培育出的小鼠血液中甘油三酯极高，具有动脉硬化的倾向，并可遗传给后代。下列有关叙述错误的是() A．该小鼠相关生理指标的变化属于可遗传变异

遗传算法的实验问题

遗传算法的实验问题 I.实验问题 对函数求解全局最大值。 II.实验目的 本实验的主要目的是通过MATLAB编程，使学生熟悉并掌握常用的MATLAB函数，同时对遗传算法有个初步的了解。 III.相关知识 遗传算法是进化算法中产生最早、影响最大、应用也比较广泛的一个研究方向和领域，其基本思想是由美国密执安大学的John H. Holland教授于1962年率先提出的。1975年，他出版了专著《自然与人工系统中的适应性行为》(Adaptation in Natural and Artificial Systems)[19]，该书系统地阐述了遗传算法的基本理论和方法，确立了遗传算法的基本数学框架。此后，从事遗传算法研究的学者越来越多，使之成为一种通用于多领域中的优化算法。 遗传算法是一种基于生物的自然选择和群体遗传机理的搜索算法。它模拟了自然选择和自然遗传过程中发生的繁殖、交配和突变现象。它将每个可能的解看做是群体（所有可能解）中的一个个体，并将每个个体编码成字符串的形式，根据预定的目标函数对每个个体进行评价，给出一个适应度值。开始时总是随机地产生一些个体（即候选解），根据这些个体的适应度利用遗传算子对这些个体进行操作，得到一群新个体，这群新个体由于继承了上一代的一些优良性状，因而明显优于上一代，这样逐步朝着更优解的方向进化。遗传算法在每一代同时搜索参数空间的不同区域，然后把注意力集中到解空间中期望值最高的部分，从而使找到全局最优解的可能性大大增加。 作为进化算法的一个重要组成部分，遗传算法不仅包含了进化算法的基本形式和全部优点，同时还具备若干独特的性能： 1) 在求解问题时，遗传算法首先要选择编码方式，它直接处理的对象是参数的编码集而不是问题参数本身，搜索过程既不受优化函数连续性的约束，也没有函数导数必须存在的要求。通过优良染色体基因的重组，遗传算法可以有效地处理传统上非常复杂的优化函数求解问题。 2) 若遗传算法在每一代对群体规模为n的个体进行操作，实际上处理了大约O（n3）个模式，具有很高的并行性，因而具有明显的搜索效率。 3) 在所求解问题为非连续、多峰以及有噪声的情况下，能够以很大的概率收敛到最优解或满意解，因而具有较好的全局最优解求解能力。 4) 对函数的性态无要求，针对某一问题的遗传算法经简单修改即可适应于其他问题，或者加入特定问题的领域知识，或者与已有算法相结合，能够较好地解决一类复杂问题，因而具有较好的普适性和易扩充性。 5) 遗传算法的基本思想简单，运行方式和实现步骤规范，便于具体使用。 1.遗传算法对问题的描述 对于一个求函数最大值的优化问题（求函数最小值也雷同），一般可描述为下述数学规划模型： (1) 式中，X=[x1,x2,...,xn]T 为决策变量，f(X)为目标函数，和为约束条件，U是基本空间，R 是U的一个子集。集合R表示由所有满足约束条件的解所组成的一个集合，叫做可行解集合。它们的关系如图1所示。 图1 最优化问题的可行解及可行解集合 在遗传算法中，将n维决策向量X=[x1,x2,...,xn]T用n个记号Xi（i=1，2，...，n）

工业微生物育种

转谷氨酰胺酶生产菌株的诱变选育方案 学生： 摘要：通过诱变育种选育转谷氨酰胺酶工业生产菌株，使目的菌株产酶量高、酶活高、到达最大产酶量的时间短，生长周期、最适产酶温度等条件尽可能地符合工厂要求。 关键字：筛选；工业菌株；诱变育种 前言： 工业微生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造, 去除不良性质, 增加有益新性状, 以提高产品的产量和质量的一种育种方法。工业微生物的育种技术已从常规的突变和筛选技术发展到基因诱变、基因重组和基因工程等, 育种技术的不断成熟, 大大提高了微生物的育种效果。 微生物发酵要想取得优良成绩, 有赖于优良菌种的利用。从工业发酵的观点来看发酵菌种的优异生产性能等于经选育的、符合经济要求的优良遗传背景加上经人为精心设计的、优化的发酵环境。菌种选育的最终目标, 就是通过人工干预, 使选出的优良菌种在优化环境中尽可能表现出优异性状。菌种分离、筛选、改良是贯彻微生物发酵始终的工作。 一．菌种选育的具体目标 (1) 提高产量。 (2) 提高产物的纯度。减少副产物; 提高有效组分;减少色素等杂质。 (3) 改变菌种性状。改善发酵过程, 包括: 改变和扩大菌种所利用的原料结构; 改善菌种生长速度; 提高斜面孢子化程度; 改善菌丝体形状, 采用菌球菌丝体发酵;少用消泡剂或使菌种耐合成消泡剂; 改善对氧的摄取条件, 降低需氧量及能耗; 耐不良环境: 抗噬菌体的侵染,耐高温、耐酸碱、耐自身所积累的代谢产物; 改善细胞透性, 提高产物的分泌能力等。 (4) 菌种的遗传性状。生产性状稳定。 (5) 改变生物合成途径。以获得新产品。 二．获取优良菌种的有效途径 广义上说, 菌种改良可描述为采用任何科学技术手段( 物理、化学、生物学、工程学方法以及它们的各种组合)处理微生物菌种, 从中分离得到能显示所要求表型的变异菌种。 菌种改良的基本途径: 突变和选择; 基因重组( 遗传重组) 和基因工程( 遗传工程) MTG 生产菌株的诱变育种 诱变的方式包括了各种物理射线、化学诱变剂以及生物方面的噬箘体等等。用得最多的是前两种，也有将几种方式混合使用的。国内的王璋教授还曾借助“神舟”4 号飞船搭载MTG 生产菌种在外太空进行诱变实验，取得不错的效果。