“微生物遗传与分子生物学”是中国科学院大学科教融合型卓越创新中心的核心课程之一，由本领域国家杰青及特聘专家授课。拟从学科发展史、基本概念和原理出发，介绍一些里程碑式成果的研究思路及生物学意义，通过阐述代表性细菌（大肠杆菌、芽孢杆菌、乳酸菌、棒杆菌、放线菌）、古菌、真菌的生物学特征和遗传特点与分子机制，探讨微生物遗传信息传递、生长代谢调控、环境适应机制等关键科学问题，到各类微生物在工业、农业以及食品保健等领域的应用，选择性介绍微生物遗传与分子生物学研究相关前沿领域的发展态势及最新进展，探讨本学科在揭示生命基本规律、发展生物技术、应对人类各种需求等方面所做出的贡献和潜力。
本课程目标是让研究生了解微生物遗传与分子生物学研究前沿态势和研究策略，达到开拓学术视野、激发研究兴趣和启迪科研思路之目的。

微生物学、分子生物学

参考书： 1. Larry Snyder, Joseph E. Peters, Tina M. Henkin, Wendy Champness. Molecular Genetics of Bacteria, 4th Edition. ASM Press, 2013. 2. Roger A. Garrett and Hans-Peter Klenk. Archaea: Evolution, Physiology, and Molecular Biology. Wiley-Blackwell, 2007. 3. Rick Cavicchioli. Archaea: Molecular and Cellular Biology. ASM Press, 2007. 4. Nancy P. Keller, Geoffrey Turner. Fungal Secondary Metabolism: Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology). Humana press, 2012. 5. Daniel J. Burke, David C. Amberg, Jeffrey N. Strathern. Methods in Yeast Genetics: A Cold Spring Harbor Laboratory Course Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2005. 6. J. W. Deacon. Fungal Biology, 4th Edition. Wiley-Blackwell, 2005. 7. 布莱克 著，蔡谨　译。微生物学：原理与探索。化学工业出版社，2008。 8. 林福呈，王洪凯。丝状真菌分子细胞生物学与实验技术。科学出版社，2010。

前言（3学时，教师：谭华荣）
1. 总论
主要介绍学科发展简史、基本概念和原理、重要人物及贡献，学科领域在生命科学中的前沿地位、研究现状与发展趋势。
第一部分：放线菌生物学特性及其遗传基础（9学时，教师：刘钢）
主要从放线菌的生物学特性及其遗传基础出发，介绍放线菌的基因组及功能基因组学，链霉菌形态分化的分子调控，链霉菌次级代谢产物的组合生物合成与合成生物学等，使学生对放线菌的遗传学及分子生物学有较全面的了解。
2. 链霉菌基因组特征及主要研究技术手段 （3学时）
主要介绍放线菌研究的历史，重要种类的生物学特性及其基因组学特征，链霉菌分子生物学研究的主要技术手段等。
3.链霉菌的生长发育、形态分化及其分子调控 （3学时）
主要介绍链霉菌的生命周期、形态分化及其背后的遗传机制，并分层次介绍链霉菌形态分化过程中复杂的调控机制。
4.链霉菌次级代谢产物的生物合成、组合生物合成与合成生物学 （3学时）
主要以链霉菌产生的重要次级代谢产物为例，介绍其生物合成途径以及通过定向遗传改造、组合生物合成和合成生物学等手段获得具有良好生物活性的非天然的“天然产物”的研究历程及进展等。
第二部分：放线菌次级代谢的分子调控 （9学时，教师：谭华荣）
5.抗生素生物合成中几种重要的调控机制 （3学时）
主要介绍链霉菌次级代谢产物生物合成过程中的调控机制，链霉菌次级代谢与初级代谢以及形态分化的关系等。
6.群体感应信号分子介导的抗生素生物合成与调控 （3学时）
主要介绍链霉菌次级代谢生物合成中一些重要的信号分子及其调控机制。
7.链霉菌基因组发掘及隐性次级代谢基因簇的激活 （3学时）
主要介绍链霉菌基因组信息的发掘以及隐性次级代谢基因簇激活等方面的进展。
第三部分：乳酸菌等遗传与分子生物学 （12学时，教师：钟瑾）
主要介绍大肠杆菌、芽孢杆菌、棒杆菌和乳酸菌这四大类具有代表性细菌的遗传学和分子生物学。重点介绍各类细菌突出的分子遗传特点和最新研究进展，包括大肠杆菌毒素及其入侵机制，芽孢杆菌的芽孢形成调控机理，棒杆菌产氨基酸的代谢调控以及乳酸菌活性物质的生物合成调控和益生机理等。同时也讲述各类细菌在工业、农业以及食品保健等领域的应用，使对细菌的分子遗传研究有较全面的认识。
8.大肠杆菌的分子微生物学 （3学时）
主要介绍大肠杆菌相关的分子生物学技术，大肠杆菌的运动性、DNA损伤修复、毒素及其入侵宿主机制等的最新进展。
9.芽孢杆菌的生物学及其应用 （3学时）
主要介绍芽孢杆菌的组学研究进展，芽孢杆菌的生理学、芽孢形成的调控机理，芽孢杆菌的生态学及其在工业和农业上的应用。
10.棒杆菌的分子遗传与代谢 （3学时）
主要介绍棒杆菌的基因组学特征、比较转录组和蛋白组研究，产氨基酸代谢调控、细胞壁结构及其合成、蛋白水解系统以及谷氨酸棒杆菌对环境压力的响应。
11.乳酸菌的分子遗传与应用 （3学时）
主要介绍乳酸菌的基因组学研究和生理代谢特点，着重讲述其生物活性物质的生物合成调控和乳酸菌的益生机理，并介绍其在食品、保健品、动物饲料和疾病防治等中的应用。
第四部分：古菌遗传与分子生物学（12学时，教师：向华） 
以极端古菌为主要模式，系统介绍古菌作为生命第三种形式独特的遗传与适应机制，包括古菌发现和极端古菌界定生命极限边界的分子基础；古菌基本遗传过程的特色及其分子机制；模式古菌的遗传与分子生物学前沿进展；古菌与病毒互作的分子机制等。基本目标是使学生对古菌遗传与分子生物学及相关领域研究的思路、方法和前沿进展有较系统的了解。
12.极端古菌遗传与分子生物学基础 （3学时）
古菌的发现和生命“三域系统”学说的提出是上世纪生命科学领域具有里程碑意义的重大突破。本讲主要介绍古菌发现的遗传与分子生物学基础及其重要的科学与实践价值；同时介绍极端环境微生物的极限适应机制及极端古菌界定生命极限边界的分子基础，剖析古菌在遗传与分子生物学研究中的特色与意义。
13.古菌重要遗传过程及其调控机制 （3学时）
古菌虽然为原核生物，但其基本遗传过程（如复制、转录等）却采用了真核类型的遗传机器。本讲主要介绍古菌的基本遗传过程的特色、关键蛋白及其分子机制，介绍极端古菌的遗传操作技术及其在解析古菌重要生命过程中的应用。
14.模式古菌的基因组学与分子遗传学 （3学时）
古菌适应各种地球环境形成了不同的生理与进化类群。本讲将系统介绍古菌重要生理类群（如甲烷古菌、嗜盐古菌、高温古菌等）基因组学、遗传与分子生物学等的前沿进展，以及相关极端微生物资源在科学与技术领域的应用前景。
15.古菌染色体外因子及与古菌互作的分子机制 （3学时）
古菌具有丰富的染色体外因子（质粒、病毒）。本讲在介绍古菌质粒和病毒多样性的基础上，重点介绍古菌CRISPR-Cas系统及其与病毒互作的分子机制，以及原核微生物CRISPR-Cas系统在现代分子生物学技术领域中前沿应用。
第五部分：真菌遗传与分子生物学（12学时，教师：黄广华）
主要讲述模式真菌、病原真菌和工农业重要真菌的遗传及分子生物学研究背景、现状和未来发展趋势，让学生从整体上了解真菌遗传学相关背景知识、现状及技术方法。横向从宏观上介绍真菌学研究相关背景知识、现状及技术方法，纵向深入介绍重要模式和代表性真菌的遗传及分子生物学研究重要成果。并以代表性真菌为例，介绍一些里程碑式成果的研究思路及生物学意义。
16.模式真菌在生物学研究中的应用 （3学时）
主要介绍酿酒酵母和脉孢菌等模式真菌的遗传背景、基因组学、细胞及遗传学研究重要成果及其在生物学研究中的应用。
17.病原真菌遗传及致病分子机理 （3学时）
主要介绍白色念珠菌等人体病源真菌和稻瘟病菌等植物病源真菌的遗传及分子致病机理、毒性因子进化及基因与环境互作机制。
18.生产用真菌的遗传及分子生物学 （3学时）
主要介绍杀线虫真菌和青霉等工农业及医药生产用真菌的遗传及分子生物学，次级代谢产物合成的遗传基础，大型真菌遗传及基因组学研究进展等。
19.大型真菌遗传及分子生物学 （3学时）
主要介绍食药用真菌等大型真菌的遗传及分子生物学。