**章 緒論 001
**節(jié) 工業(yè)微生物菌種 001
第二節(jié) 微生物遺傳育種的遺傳學(xué)原理 002
一、遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 002
二、DNA 復(fù)制 005
第三節(jié) RNA 和蛋白質(zhì)合成 008
一、轉(zhuǎn)錄 008
二、翻譯 009
第四節(jié) 基因表達(dá)規(guī)則 012
一、誘導(dǎo)和阻遏 013
二、基因表達(dá)的操縱子學(xué)說 013
第五節(jié) 微生物遺傳育種技術(shù)簡介 015
一、誘變育種 015
二、基因重組育種 016
三、重組DNA 技術(shù) 016
第六節(jié) 微生物菌種選育簡史 017
一、工業(yè)微生物育種簡史 018
二、與工業(yè)微生物育種有關(guān)的重要發(fā)現(xiàn)與成就 018
三、合成生物學(xué)技術(shù)與微生物育種 020
思考題 021

第二章 基因突變及其機(jī)制 022
**節(jié) 基因突變 022
一、基因符號(hào) 022
二、基因突變的類型 023
三、基因突變的規(guī)律 027
第二節(jié) 突變的生成過程 031
一、誘變劑接觸DNA 分子之前 032
二、DNA 的損傷 032
三、DNA 的修復(fù) 034
四、突變基因的形成 043
五、從突變到突變表型 045
第三節(jié) 自發(fā)突變的機(jī)制 045
一、DNA 的復(fù)制差錯(cuò) 045
二、DNA 分子自發(fā)的化學(xué)變化 046
三、DNA 分子的運(yùn)動(dòng) 046
四、轉(zhuǎn)座因子的作用 047
五、自身代謝產(chǎn)物的誘變作用 048
六、背景輻射和環(huán)境因素引起的誘變 048
第四節(jié) 誘變劑及其作用機(jī)制 048
一、化學(xué)誘變劑 048
二、物理誘變劑 056
思考題 061

第三章 傳統(tǒng)育種技術(shù)及應(yīng)用 062
**節(jié) 誘變育種 062
一、概述 062
二、誘變育種方案的設(shè)計(jì) 064
三、誘變育種的一般流程 065
四、誘變育種需要注意的一些問題 073
第二節(jié) 營養(yǎng)缺陷型突變菌株的篩選與應(yīng)用 074
一、營養(yǎng)缺陷型及其應(yīng)用 074
二、營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選 077
第三節(jié) 抗反饋調(diào)節(jié)突變型的篩選及應(yīng)用 083
一、反饋調(diào)節(jié)和抗反饋調(diào)節(jié)突變 083
二、抗結(jié)構(gòu)類似物突變株的篩選及應(yīng)用 086
第四節(jié) 其他突變型的篩選及應(yīng)用 089
一、組成型突變株的篩選 089
二、抗降解代謝物阻遏突變株的篩選與應(yīng)用 090
三、細(xì)胞膜透性突變株的篩選與應(yīng)用 091
四、次生代謝障礙突變株的篩選與應(yīng)用 092
五、其他抗性突變株的篩選與應(yīng)用 093
六、無泡沫突變株的篩選與應(yīng)用 094
第五節(jié) 原生質(zhì)體育種 094
一、原生質(zhì)體融合育種 095
二、原生質(zhì)體誘變育種 099
三、原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化技術(shù) 100
第六節(jié) 基因組改組技術(shù) 101
一、基因組改組技術(shù)的原理 101
二、基因組改組技術(shù)的操作流程 101
三、基因組改組技術(shù)的應(yīng)用 103
第七節(jié) 菌種退化及其防止措施 103
一、菌種退化及其表現(xiàn) 104
二、菌種退化的原因 104
三、防止菌種退化的措施 105
四、退化菌種的復(fù)壯 106
思考題 107

第四章 基因重組與分子育種技術(shù) 108
**節(jié) 基因重組的方式 108
一、轉(zhuǎn)化 108
二、轉(zhuǎn)導(dǎo) 111
三、接合 113
四、真菌的有性生殖 116
第二節(jié) 重組質(zhì)粒的構(gòu)建 118
一、質(zhì)粒載體 118
二、工具酶 118
三、重組體的篩選與鑒定 121
第三節(jié) 基因的表達(dá) 123
一、目的基因的獲得 123
二、原核表達(dá)系統(tǒng) 124
三、真核表達(dá)系統(tǒng) 127
四、基因的表達(dá)與調(diào)控 129
五、基因表達(dá)性能測定 132
第四節(jié) 基因編輯育種 135
一、基因重組系統(tǒng) 135
二、基因編輯技術(shù) 137
三、基因編輯技術(shù)的應(yīng)用 140
第五節(jié) 蛋白質(zhì)分子的改造 146
一、非理性設(shè)計(jì) 146
二、蛋白質(zhì)的定向進(jìn)化 147
三、半理性設(shè)計(jì) 150
四、理性設(shè)計(jì) 151
五、AI 輔助的蛋白質(zhì)改造 155
第六節(jié) 其他技術(shù)在分子育種中的應(yīng)用 156
一、組學(xué)技術(shù) 156
二、高通量篩選技術(shù) 161
三、合成生物學(xué)技術(shù) 164
思考題 168

第五章 工業(yè)微生物育種幾種主要策略 169
**節(jié) 代謝通路優(yōu)化的常規(guī)策略 169
一、代謝通量與目標(biāo)產(chǎn)物 169
二、目標(biāo)產(chǎn)物關(guān)鍵代謝基因的強(qiáng)化 171
三、副產(chǎn)物代謝基因的刪減 174
四、模塊化設(shè)計(jì)育種策略 178
五、代謝通量育種注意點(diǎn) 185
第二節(jié) 代謝精細(xì)調(diào)控策略 188
一、酶促速率平衡與代謝效能 188
二、強(qiáng)化酶促代謝速率 191
三、菌株代謝分子水平動(dòng)態(tài)調(diào)控 197
四、調(diào)控輔因子優(yōu)化代謝途徑 200
第三節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸強(qiáng)化策略 204
一、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝 204
二、發(fā)酵底物跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 206
三、增強(qiáng)菌株跨膜運(yùn)輸效率 210
第四節(jié) 強(qiáng)化魯棒性策略 213
一、魯棒性(抗逆)與發(fā)酵性能 213
二、抗逆元件與魯棒性/菌株表型之間的關(guān)系 214
三、HOG 的高糖和滲透壓魯棒性應(yīng)答 216
四、抗逆元件強(qiáng)化菌株魯棒性 218
思考題 224

附錄 微生物遺傳育種實(shí)驗(yàn) 225
實(shí)驗(yàn)一 紫外誘變技術(shù)及抗藥性突變菌株的篩選 225
實(shí)驗(yàn)二 質(zhì)粒DNA 的小量制備及電泳檢測 227
實(shí)驗(yàn)三 大腸桿菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 230
實(shí)驗(yàn)四 酵母原生質(zhì)體融合 231
實(shí)驗(yàn)五 堿性蛋白酶在枯草芽孢桿菌中的表達(dá) 233
實(shí)驗(yàn)六 利用CRISPR/Cas9 系統(tǒng)在釀酒酵母中進(jìn)行基因編輯 237

參考文獻(xiàn) 247