抗生素备课第四章菌种选育

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1、第四章菌种选育利用工业微生物发酵生产的过程中，决定生产水平高低最主要的有三个方面的因素：生产菌种，发酵工艺和后提取工艺。其中最重要的是生产菌种。菌种选育的最初目的是改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。菌种选育的目的菌种选育的基本内容根据菌种自然变异而进行的自然选育，以及用人工方法引起菌种变异或形成新的杂种，再按照工业生产的要求进行筛选来获得新的变种或杂种。菌种选育技术自然选育、诱变育种等方法属于经验育种的范畴；原生质体技术、杂交育种、分子生物学方法等现代菌种选育技术。第一节自然选育自然选育是一种纯种选育的方法。它利用微生

2、物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离，筛选排除衰退型菌株，从中选择维持原有生产水平的菌株。一、自然选育的目的1.纯化菌种2.防止菌种衰退3.稳定生产4.提高产量一、菌种退化与变异原因1．菌种遗传特性的改变（1）遗传基因型的分离异核体现象（2）自发突变（回复突变）自发突变的原因：①用沙土管等长期保藏；②菌种连续传代，这种自发突变比保藏过程中产生的比例要高；③活细胞内进行的新陈代谢活动，能产生一些具有诱变作用的物质，当这些物质在胞内累积到一定浓度时能诱发DNA结构的改变。④DNA中存在的增变基因也能诱发基因突变。⑤有的微生

3、物的染色体上还存在有导致菌体退化的死亡基因，DNA的代谢失调也会引起基因突变而造成菌种退化。⑥多因素低剂量的诱变效应⑦互变异构效应2．经诱变剂处理后的退化变异①初筛出的菌落可能是由成对或成堆孢子发育成的，其中只有一个细胞诱发了基因突变，在传代中细胞核分裂时，未发生基因突变的细胞逐渐在数量上占优势，便表现出产量下降。②可能是诱变菌种的细胞是异核体，而发生基因突变的只是其中一个细胞核的遗传基因。那么在传代过程中由于产生细胞核的分离现象，高产突变基因的核在数量上失去了优势，便出现产量性状的退化变异。③突变发生在无意义链上，在遗传信

4、息传递过程中被丢失，致使正突变性状的消失。④在诱变剂的作用下，被诱变菌种出现基因混杂，突变的高产基因虽然已经传递到下一代，但在传代使用过程中，当环境条件适合于低产型突变株繁殖时，使其在数量上占优势，便表现出低产水平。3.菌种生理状况的改变（1）一个菌种不是一个单一的群体，而是由一些变株混合而成的，这些变株所占的比例决定该菌种的特性。（2）菌种培养基的影响。（3）在某些培养条件下，菌体的某些基因处于活化状态或阻遏状态，而使得菌种的生理状态改变。二、自然选育的方法1.单孢子悬浮液的制备定量稀释后制成50～200个单细胞／ml的菌

5、悬液2.分离及单菌落培养根据计数结果，按丝状真菌、放线菌菌落大小不同，分离量以5～20个菌落／平皿为宜。3．筛选将分离培养后的各型单菌落，接斜面培养，成熟后接入发酵瓶，测定发酵单位的过程称为筛选。它分初筛、复筛两个过程。初筛系指初步筛选，以多量筛选为原则。复筛是对初筛得到的高产菌株的复试，以挑选出稳定高产菌株为原则。初筛、复筛都要同时以生产菌株作对照。复筛选出的高单位菌株至少要比对照菌株产量提高5％以上，并经过菌落纯度、摇瓶单位波动情况，以及糖、氮代谢等的考察，合格后方可在生产罐上试验。复筛得到的高单位菌株应制成沙土管、冷冻

6、管或液氮管进行保藏。第二节诱变育种通过诱变剂处理就可以大大提高菌种的突变频率，扩大变异幅度，从中选出具有优良特性的变异菌株，这种方法就称为诱变育种。诱变育种的特点：具有速度快、收效大、方法简便；但是诱发突变缺乏定向性、工作量大。诱变育种工作主要包括出发菌株的选择、诱变处理和筛选突变株三个部分。一、诱变剂的种类1.物理诱变剂紫外线、快中子、X射线、r-射线、激光2.化学诱变剂（1）碱基类似物：5-Bu（2）与碱基起反应的物质：亚硝酸、氮芥、羟胺、硫酸二乙酯、NTG（N-甲基-N-硝基-N-硝基胍）（3）丫啶类3.生物诱变剂：噬

7、菌体二、突变诱发过程前突变：诱变剂所造成的DNA分子的某一位置的结构改变称之。前突变可以通过影响DNA复制而成为真正的突变，也可以经过修复重新回到原有的结构，即不发生突变。（一)诱变剂接触DNA分子前1.细胞对诱变剂的透性将影响诱变效果。2.细胞质的某些组分和某些酶可和诱变剂相互作用而影响诱变效果。3.与基因所处的状态有关，而基因的状态又和培养条件有关。(二)DNA损伤的修复微生物有五种方式来修复DNA损伤。1．光复活作用2．切补修复:四种酶的作用：核酸内切酶、核酸外切酶、DNA多聚酶、DNA连接酶3.重组修复：又称为复制后

8、修复4．SOS修复系统5．DNA多聚酶的校正作用：增变突变型(三)从前突变到突变校正差错：光复活作用、切补修复和DNA多聚酶校正作用引起差错：重组修复和SOS修复系统一切影响这些修复系统中的酶活性的因素都能影响由前突变向突变转变这一过程。诱变前后的处理可影响诱变的效果：1.通过影响与DNA