1、抗药性相关的基因型

gyrA（Gyrase）

功能：gyrA基因表达 DNA促旋酶 A亚基。DNA促旋酶在 DNA复制时具有使 DNA解旋和回旋的作用。萘啶酮酸 （Nalidixic acid）、4-喹啉（ 4-Quinoline）等抗生素抑制 DNA促旋酶的活性是通过与促旋酶复合体 （A2B2）中的 A亚基的结合实现的。gyrA基因的变异使 DNA促旋酶 A亚基不能正常表达，萘啶酮酸和荧光喹啉等失去结合目标，从而使该基因型的菌株具有了对萘啶酮酸（Nalr）和荧光喹啉的抗性。

rpsL（Ribosomal protein small subunit）

功能：细胞中的核糖体是蛋白质生物合成的场所，大肠杆菌细胞中的核糖体包含两个亚基，即 50S亚基（23SrRNA、5SrRNA、34种蛋白质）和 30S亚基 [16SrRNA、21种蛋白质（S1~S21）].rpsL基因就是表达核糖体 30S亚基中的 S12蛋白质，S12蛋白作用于翻译的开始阶段。链霉素（ Streptomycin）等抗生素的作用位点就是核糖体 30S亚基上的 S12蛋白质，正常情况下链霉素与 S12蛋白结合使蛋白质的生物合成不能进行，细胞停止生长。 rpsL基因的变异使链霉素失去结合位点，从而使该基因型的菌株具有了对链霉素的抗性（Str r）。

Tn5（Transposon）

功能：在原核生物和真核生物基因组中都存在有可移动的 DNA序列，一般称这段序列为转座子或转位基因，转座子上通常带有抗药性基因。 Tn5是载有卡那霉素（ Kanamycine）抗性基因的转座子，当Tn5转位到大肠杆菌基因组时，能使此菌株获得卡那霉素的抗性（Kmr）。

Tn10（Transposon）

功能：Tn10是载有四环素（ tetracycline）抗性基因的转座子。当 Tn10转位至大肠杆菌基因组时，能使此菌株获得四环素的抗性 （Tet r）。

2、能量代谢相关的基因型

lacZ（Lactose）

功能：lacZ基因是大肠杆菌中 lac操纵子的结构基因，表达β-半乳糖苷酶，分解乳糖为半乳糖苷。β-半乳糖苷酶是由四个相同的亚基组成的，每个亚基又包含两个片断，即α片断和ω片断，只有这两种片断同时存在时，β -半乳糖苷酶才表现出活性。lacZ基因的变异或缺失将直接导致β-半乳糖苷酶活性缺失，细胞在只有乳糖作为碳源的培养基中不能生长，由此可以进行菌株的筛选和纯化。

lacZ M15（Lactose）

功能：lacZM15是表达β -半乳糖苷酶α片断的一段基因，当 M15缺失（△ M15）时， lacZ基因虽然能表达ω片断，但不能表达α片断，β -半乳糖苷酶没有活性。当带有 lacZ（α片断）基因的 lac操纵子通过载体 DNA（如 pUC19 DNA）转化到 lacZ△M15基因型的细胞 （如 E.coli JM109）时，在有 IPTG （异丙基-β-D-1-硫代半乳糖苷） 存在的情况下， β-半乳糖苷酶表现出活性，它能分解 X-gal （半乳糖类似物），使其呈现蓝色。因此可以通过平板上的蓝白菌落进行克隆体的鉴定。

lacI q（Lactose）

功能：lacI是大肠杆菌中 lac操纵子（ Operon）的调节基因，它所表达的阻遏蛋白是 lac操纵基因（Operator）的抑制因子，这种阻遏蛋白能与过量的乳糖结合而失去对操纵基因的抑制，使 lac 操纵子上的结构基因 lacZ（β-半乳糖苷酶）、lacY（透性酶 ）、lacA（乙酰基转移梅）得以正常表达。IPTG（异丙基 -β-D-1-硫代半乳糖苷） 作为乳糖的类似物与 lacI阻遏蛋白结合而使操纵基因不被抑制，因此 IPTG经常作为 lac 操纵子的诱导剂而使用。基因型 lacIq是 lacI基因发生变异而使其大量（ quantity）的表达阻遏蛋白，从而使 lac操纵基因几乎完全被抑制。利用这种基因型的菌株进行基因表达时，可以使目的基因的表达得到更有效的人为控制。

ara（Arabinose）

功能：ara基因表达阿拉伯糖代谢所需的各种酶，包括： araA表达阿拉伯糖异构酶、 araB表达核酮糖激酶、araC表达阻遏蛋白（起调节作用）， araD表达 L-核酮糖-4-磷酸差向异构酶、araE表达低亲和型 L-阿拉伯糖转运蛋白、araF表达 L-阿拉伯糖结合蛋白、araG表达高亲和性的 L-阿拉伯糖转运蛋白。ara基因的变异，使细胞不能利用阿拉伯糖进行能量代谢，可以利用此特性进行菌株筛选。

mtl（Mannitol）

功能：mtl基因包括 mtlA、mtlC、mtlD三种基因。 mtlA表达磷酸转移酶、mtlC表达阻遏蛋白（起调节作用）、mtlD表达甘露醇 -1-磷酸脱氢酶。mtl基因的变异使甘露醇代谢不能进行，细胞在以甘露醇作为唯一碳源的培养基中不能生长。

xyl（Xylose）

功能：xyl基因包含 xylA、xylB、xylR三种基因。xylA表达 D-木糖异构酶、xylB表达木酮糖激酶、xylR作为调节基因表达阻遏蛋白。xyl基因的变异使细胞不能以木糖作为碳源进行能量代谢。

gal（Galactose）

功能：gal基因表达半乳糖代谢所需的各种酶类及调节蛋白，包括： galE（17 min）表达尿苷二磷酸（UDG）半乳糖-4-差向异构酶、galK（17 min）表达半乳糖激酶、galP（64 min）表达半乳糖透性酶、galR（62 min）表达半乳糖操纵子的阻遏蛋白、galT（17 min）表达半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶、galU（27 min）表达葡萄糖-1-磷酸尿苷酰转移酶。大肠杆菌 K12株中通常出现的基因型是 galK和 galT,由于这两种基因的变异使细胞不能直接利用半乳糖作为碳源。因此通过在昀小培养基中添加半乳糖与否，进行菌株筛选和基因型确认。

srl（Sorbitol）

功能：srl基因包含 srlA、srlC、srlD、srlR等基因。srlA表达磷酸转移系统相关的酶（葡萄糖醇-山梨醇透性酶、磷酸转移酶 II等）、srlD表达山梨醇-6-磷酸-2-脱氢酶、 srlC、R都是调控基因，表达葡萄糖醇操纵子的阻遏蛋白。 Srl基因的变异使细胞对山梨醇的吸收和利用受到阻害，在以山梨醇作为唯一碳源的培养基中，此基因型的菌株不能生长。