1、抗藥性相關的基因型

gyrA（Gyrase）

功能：gyrA基因表達 DNA促旋酶 A亞基。DNA促旋酶在 DNA復制時具有使 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促旋酶的活性是通過與促旋酶復合體 （A2B2）中的 A亞基的結合實現的。gyrA基因的變異使 DNA促旋酶 A亞基不能正常表達，萘啶酮酸和熒光喹啉等失去結合目標，從而使該基因型的菌株具有了對萘啶酮酸（Nalr）和熒光喹啉的抗性。

rpsL（Ribosomal protein small subunit）

功能：細胞中的核糖體是蛋白質生物合成的場所，大腸桿菌細胞中的核糖體包含兩個亞基，即 50S亞基（23SrRNA、5SrRNA、34種蛋白質）和 30S亞基 [16SrRNA、21種蛋白質（S1~S21）].rpsL基因就是表達核糖體 30S亞基中的 S12蛋白質，S12蛋白作用于翻譯的開始階段。鏈霉素（ Streptomycin）等抗生素的作用位點就是核糖體 30S亞基上的 S12蛋白質，正常情況下鏈霉素與 S12蛋白結合使蛋白質的生物合成不能進行，細胞停止生長。 rpsL基因的變異使鏈霉素失去結合位點，從而使該基因型的菌株具有了對鏈霉素的抗性（Str r）。

Tn5（Transposon）

功能：在原核生物和真核生物基因組中都存在有可移動的 DNA序列，一般稱這段序列為轉座子或轉位基因，轉座子上通常帶有抗藥性基因。 Tn5是載有卡那霉素（ Kanamycine）抗性基因的轉座子，當Tn5轉位到大腸桿菌基因組時，能使此菌株獲得卡那霉素的抗性（Kmr）。

Tn10（Transposon）

功能：Tn10是載有四環素（ tetracycline）抗性基因的轉座子。當 Tn10轉位至大腸桿菌基因組時，能使此菌株獲得四環素的抗性 （Tet r）。

2、能量代謝相關的基因型

lacZ（Lactose）

功能：lacZ基因是大腸桿菌中 lac操縱子的結構基因，表達β-半乳糖苷酶，分解乳糖為半乳糖苷。β-半乳糖苷酶是由四個相同的亞基組成的，每個亞基又包含兩個片斷，即α片斷和ω片斷，只有這兩種片斷同時存在時，β -半乳糖苷酶才表現出活性。lacZ基因的變異或缺失將直接導致β-半乳糖苷酶活性缺失，細胞在只有乳糖作為碳源的培養基中不能生長，由此可以進行菌株的篩選和純化。

lacZ M15（Lactose）

功能：lacZM15是表達β -半乳糖苷酶α片斷的一段基因，當 M15缺失（△ M15）時， lacZ基因雖然能表達ω片斷，但不能表達α片斷，β -半乳糖苷酶沒有活性。當帶有 lacZ（α片斷）基因的 lac操縱子通過載體 DNA（如 pUC19 DNA）轉化到 lacZ△M15基因型的細胞 （如 E.coli JM109）時，在有 IPTG （異丙基-β-D-1-硫代半乳糖苷） 存在的情況下， β-半乳糖苷酶表現出活性，它能分解 X-gal （半乳糖類似物），使其呈現藍色。因此可以通過平板上的藍白菌落進行克隆體的鑒定。

lacI q（Lactose）

功能：lacI是大腸桿菌中 lac操縱子（ Operon）的調節基因，它所表達的阻遏蛋白是 lac操縱基因（Operator）的抑制因子，這種阻遏蛋白能與過量的乳糖結合而失去對操縱基因的抑制，使 lac 操縱子上的結構基因 lacZ（β-半乳糖苷酶）、lacY（透性酶 ）、lacA（乙酰基轉移梅）得以正常表達。IPTG（異丙基 -β-D-1-硫代半乳糖苷） 作為乳糖的類似物與 lacI阻遏蛋白結合而使操縱基因不被抑制，因此 IPTG經常作為 lac 操縱子的誘導劑而使用。基因型 lacIq是 lacI基因發生變異而使其大量（ quantity）的表達阻遏蛋白，從而使 lac操縱基因幾乎完全被抑制。利用這種基因型的菌株進行基因表達時，可以使目的基因的表達得到更有效的人為控制。

ara（Arabinose）

功能：ara基因表達阿拉伯糖代謝所需的各種酶，包括： araA表達阿拉伯糖異構酶、 araB表達核酮糖激酶、araC表達阻遏蛋白（起調節作用）， araD表達 L-核酮糖-4-磷酸差向異構酶、araE表達低親和型 L-阿拉伯糖轉運蛋白、araF表達 L-阿拉伯糖結合蛋白、araG表達高親和性的 L-阿拉伯糖轉運蛋白。ara基因的變異，使細胞不能利用阿拉伯糖進行能量代謝，可以利用此特性進行菌株篩選。

mtl（Mannitol）

功能：mtl基因包括 mtlA、mtlC、mtlD三種基因。 mtlA表達磷酸轉移酶、mtlC表達阻遏蛋白（起調節作用）、mtlD表達甘露醇 -1-磷酸脫氫酶。mtl基因的變異使甘露醇代謝不能進行，細胞在以甘露醇作為唯一碳源的培養基中不能生長。

xyl（Xylose）

功能：xyl基因包含 xylA、xylB、xylR三種基因。xylA表達 D-木糖異構酶、xylB表達木酮糖激酶、xylR作為調節基因表達阻遏蛋白。xyl基因的變異使細胞不能以木糖作為碳源進行能量代謝。

gal（Galactose）

功能：gal基因表達半乳糖代謝所需的各種酶類及調節蛋白，包括： galE（17 min）表達尿苷二磷酸（UDG）半乳糖-4-差向異構酶、galK（17 min）表達半乳糖激酶、galP（64 min）表達半乳糖透性酶、galR（62 min）表達半乳糖操縱子的阻遏蛋白、galT（17 min）表達半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉移酶、galU（27 min）表達葡萄糖-1-磷酸尿苷酰轉移酶。大腸桿菌 K12株中通常出現的基因型是 galK和 galT,由于這兩種基因的變異使細胞不能直接利用半乳糖作為碳源。因此通過在昀小培養基中添加半乳糖與否，進行菌株篩選和基因型確認。

srl（Sorbitol）

功能：srl基因包含 srlA、srlC、srlD、srlR等基因。srlA表達磷酸轉移系統相關的酶（葡萄糖醇-山梨醇透性酶、磷酸轉移酶 II等）、srlD表達山梨醇-6-磷酸-2-脫氫酶、 srlC、R都是調控基因，表達葡萄糖醇操縱子的阻遏蛋白。 Srl基因的變異使細胞對山梨醇的吸收和利用受到阻害，在以山梨醇作為唯一碳源的培養基中，此基因型的菌株不能生長。