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F因子基因组有三个主要的基因丛，分别负责插入、 复制和转移的功能。
A. 转移区（Transfer-region）：是一个操纵子，由22 个基因组成，33kb，位于F因子结构图的60～93kb之 间。其中，tra J、A、L、E、N、B、W、V、C、U、 F、H这些基因与性菌毛的合成与装配有关；tra Y、Z、 M、I、G、D等基因产物与DNA的转移有关；traG和 traN的基因产物与细菌结合有关；traS和traT的基因 产物与表面排斥有关。
第三章 基因重组与育种
引言
基因重组（Gene recombination）：凡把两个不同性 状个体内的遗传基因转移到一起，经过遗传分子间的重新 组合，形成新遗传个体的方式，称遗传重组（Genetic recombination）。
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重组与突变的不同点：
突变是指一个细胞的同一个基因组中某一 点或某一DNA片段发生的变异；而重组是来自 两个细胞的不同基因组间遗传物质交换的结果 ，重组可在微生物细胞不发生突变的情况下形 成新的基因型与表型。
Lederberg 和Tatum认为在两个细菌的亲本细胞 在接合过程中起同等作用—即E.coli 的性系统被认 为是同宗配合。
1952年，W. Hayes利用Lederberg 和Tatum所做的 杂交实验，对（A）Met－Bio－（Sms或Smr）×（B） Thr－Leu－B1－ （Smr或Sms）进行研究。结果表明， 在杂交期间，两品系所起的作用是不同的，是一种 单向异宗配合过程，两品系在获得的同时发生了性 别的变化。其中，供体品系相当于雄性，而受体品 系相当于雌性。
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2、F因子的存在
（1）E.coli 的某些种（如品系A）记为F＋，带有一 个性因子，或致育因子F（fertility factor），而另 一个不育型品系记作F－，记不带有性因子； （2）杂交F＋ × F－是可育的，杂交F－ × F－是不育 的； （3）F因子可以传递，从F＋到F－细菌，但必须通 过细胞接触； （4）F因子能够自发丧失，一旦丧失就不再恢复， 除非通过另一个F＋细胞在传递过来。 F＋细胞经低 浓度的吖啶橙处理后丧失F因子，也会偶尔自发地 或经紫外线处理丧失。
性菌毛的功能：A. 是两性细胞接合时转移 DNA的通道，又叫性纤毛桥（sex pili bridge）； B. 又是特异phage吸附的部位。
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（二）接合作用的证明
1、转化作用的排除
由于在报道 接合试验结果 之前转化实验 已经是众所周 知，因此有人 怀疑该结果是 由转化所导致 的。1950年， B.D.Davis设计 了U形管实验否 定了这一推测 （见右图）
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2、互养的排除 营养缺陷型细菌通过培养基交换养料而产生的
现象称为互养。 Lederberg 和 Tatum将培养过一种营养缺陷型
细菌的培养基经过灭菌、过滤，然后加入到另一 营养缺陷型菌培养物中。即使前一种菌在培养、 灭菌、过滤之前曾发生过裂解，也不能是后一种 菌产生原养型。
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3、回复突变的排除 若要发生两种突变的回复突变，其几率为10－12，
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B. 复制区（replication-region）：位于F因子结 构图谱的40～49kb，包含一个特异的复制蛋白基 因frp（F replication proteins）、决定不相容性 基因inc（incompatibility）和一个复制起始点 oriV（vegetative origin of replication）。
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3、F因子及F＋细胞的特性
F＋是一种可遗传性状，能够自我复制，类似于染色 体基因，但不是染色体基因，其转移的频率可高达70％ 以上。
F因子是独立于染色体外的小型环状DNA分子，具有 自体复制及转移到其他细胞中去的能力。大小约是细菌 基因组DNA的2％，分子量为6.3 × 106d、94.5kb。整个 基因组编码94个蛋白质，其中1／3的基因与接合作用有 关。
对接合现象的解释：
（1）可能是细菌接合后发生基因重组的结果； （2）细菌并没有接合，而是交换了DNA（转化）； （3）细菌细胞并没有接合，而是通过培养基交换 了养料，即互养； （4）细菌细胞并没有接合，而是亲本细菌发生了 回复突变的结果； （5）虽经接合而未发生基因重组，只是形成异核 体或杂合二倍体。
接合（Conjugation）：指供体菌与受体菌的完 整细胞经过直接接触而传递大段DNA（包括质粒） 遗传信息的现象。
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（一）接合现象的发现
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1946年，J. Lederberg和 E. L. Tatum将 来自E.coli K12的两种营 养缺陷型菌株 混合培养，其 遗传标记如图。 结果在单独培 养的平板上无 菌落，而在混 合培养的平板 上长出了原养 型菌落。
这是不可能的。
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4、异核体和杂合二倍体的排除
A＋B— A—B＋
A—B＋ A＋B—
A＋B＋
异核体
杂合二倍体
单倍重组体
异核体和杂合二倍体的遗传性状不稳定，在传 代过程中会发生性状分离，但事实恰恰相反，原 养型菌落的基因型是稳定的，证明是单倍重组体。
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（三）接合的机制
1、接合作用中两菌株性别的存在
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杂交（Hybridization）:是指不同基因型的亲本个体或 细胞（指单细胞生物）交配而产生子代的过程。 重组是分子水平上的概念，而杂交是细胞水平上的概念。 杂交中必然含有重组，但重组则不限于杂交这一种形式。
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第一节 细菌、放线菌的接合及育种
一、细菌的接合作用
C. 插入区（insertion region）：位于F因子结构图 谱的93～17.6kb，包含四个插入序列，IS3有直接 重复的两个，另外两个是IS2和 γ δ ，它们主要与F 因子的整合、切除、易位有关。
2菌毛，即 F＋细胞表面都有性菌毛。F性菌毛分布在大肠杆 菌的表面，数目与F因子相当，长度为1～20um。