链霉菌的分子育种策略

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1、链霉菌的分子育种策略摘要：现在链霉菌的选育已经进入分子育种阶段。其过程包括利用基因阻断、敲除、替换等突变技术了解基因的功能、表达、调控，进而进行抗生素的修饰、改造；将整个次生代谢产物合成基因簇转移到易于工业化操作的宿主系统中，引入抗性基因、调节基因和引入血红蛋白基因；利用基因筛选程序，筛选含有特定类型化合物的基因产生菌，进而获得了相应的次生代谢产物；利用基因组重排技术对出发菌株进行处理等。链霉菌接合转移体系研究的提出为分子育种打开了一个新的方向。系统改变基因结构可产生一个完整的突变株文库，从而构建大规模生产不同抗生素的工程菌。关键词：链霉菌，分子育种

2、，基因·MethodofStreptomyces’smolecularbreedingAbstract:NowThebreedingofStreptomyceshasenteredthestageofmolecularbreeding.Theprocessincludes:Usinggenedisruption,knockout,replacementmutationtechnologytounderstandgenefunction,expression,regulationandcontrolandthenhavethe,modification

3、ofantibiotics.Thesecondarymetabolitebiosynthesisgeneclusteristransferredtotheeasyindustrialoperationofthehostsystem,introducingtheresistancegene,generegulationandintroducingthehemoglobingene;Useofgeneticscreeningprograms,screeningofspecifictypesofcompoundscontainingthegeneprodu

4、cingstrain,andobtainedthecorrespondingsecondarymetabolites;Useofgenomeshufflingonthestartingstrainprocessingandsoon.theconjugativetransfersystemresearchofStreptomyceshasopenedanewdirectionformolecularbreedingSystemchangesingene7structurecanproduceacompletemutantlibrary,soastoco

5、nstructthemassproductionofdifferentantibioticengineeringbacteria.Keywords:Streptomyces；molecularbreeding,；DNA链霉菌是一类细胞壁类型为I型、革兰氏阳性、好气的最高等的放线菌。它是一种重要的资源微生物，具有广泛的物种多样性和代谢多样性，已知放线菌所产抗生素的90％由本属产生。［1］但随着抗生素的高剂量大面积使用，抗生素的使用寿命也随之缩短，从而使得快速选育高产量、产新抗生素的链霉菌显得尤其重要。随着基因工程技术和分子生物学手段的不断发展以及对微生

6、物次生代谢机制的进一步了解，链霉菌的选育已由原来随机诱变筛选进入到分子育种阶段。分子育种，就是将基因工程应用于育种工作中，通过基因导入，从而培育出一定要求的新品种的育种方法。许多科研工作者将基因工程技术运用到了链霉菌育种之中，这包括：利用基因阻断、敲除、替换等突变技术了解基因的功能、表达、调控，进而进行抗生素的修饰、改造；将整个次生代谢产物合成基因簇转移到易于工业化操作的宿主系统中，引入抗性基因、调节基因和引入血红蛋白基因；采用各种基因操作技术，使不同化合物、不同来源的基因在同一菌株中重新组合，增加代谢产物的多样性[2]；利用基因筛选程序，筛选含有特

7、定类型化合物的基因产生菌，进而获得了相应的次生代谢产物[3]；利用基因组重排技术对出发菌株进行处理[4]，1扩增表达次生代谢过程限速酶的基因抗生素在链霉菌体内的生物合成是由一系列酶催化产生的，在整个合成过程所用酶系中，限速酶的浓度大小是影响抗生素产量的重要因素[5]。深入了解限速酶基因，通过扩增该酶基因的拷贝数，可提高目的抗生素产量。1993年，Malmberg等[6]对带小棒链霉菌（S.clavuligerus）生物合成头霉素和头孢霉素的过程进行研究，结果发现α-氨基乙二酸前体的产生是生物合成的限速步骤之一。他们从带小棒链霉菌中克隆了赖氨酸氨基转移

8、酶LAT编码基因，并使之在宿主染色体上多拷贝表达，增加了LAT酶数量，提高了头孢霉素的产量。2敲除负调控基因