抗生素菌种选育的研究发展

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1、抗生素菌种选育的研究发展制作者：二零零五级生物技术系冉兴鑫81050616现代，抗生素(antibiotics)作为重要临床应用药物在防治疾病和保障人类健康方面起了极其重要的作用。同时，在农业病虫害的防治方面，以其高效、低毒和易分解等优点日益受人们关注。菌种是抗生素生产的基础，因此，菌种的选育就显得尤为重要了。目前，抗生素菌种选育技术已从传统的诱变育种发展到原生质体融合技术和基因工程技术，并且以基因工程技术为主的多元化的育种方式将是今后抗生素菌种选育的主导方向。概述（目前最常用的育种技术）主要包括两个环节：1）以合适的诱变方法处理大量分散的微生物细胞悬浮液，在

2、引起绝大多数细胞致死的同时，使存活个体中的变异频率大大提高。常用诱变方法物理方法化学方法采用的诱变剂有紫外线（UV）、X-射线、α-射线、β-射线、γ-射线、激光和低能离子注入等。采用的诱变剂有天然碱基类似物、烷化剂、羟化剂、移码诱变剂及抗生素类诱变剂等。（化学诱变剂在诱变微生物菌种时造成的突变率通常较高、相对经济，但大多是致癌剂或极毒药品，使用时须谨慎。物理诱变法设备简单、操作方便、诱变效果好，但正变率低、筛选工作量大。）一、诱变育种（目前最常用的育种技术）2）设计一种有效的筛选方法淘汰负变菌株，并把正变菌株中少数变异幅度最大的具有优良性状菌株巧妙的挑选出来

3、。常用筛选方法随机筛选（randomselection）推理选育（rationalselection）一、诱变育种（目前最常用的育种技术）（1）随机筛选（Randomselection）诱变育种技术中一直采用的初筛方法，它是将诱变处理后形成的各单细胞菌株，不加选择地随机进行发酵并测定其单位产量，从中选出产量最高者进一步复试。优缺点:较为可靠，不管种子或发酵过程的生产条件、生理条件如何，都与发酵罐生产条件比较接近，可以模拟进行，但随机性大，需要进行大量筛选。一、诱变育种（目前最常用的育种技术）（2）推理选育（Rationalselection）根据抗生素生物合成

4、和代谢调控机制来指导和设计的育种方案。是诱发突变与理性化筛选方法相结合的一种育种方法。大大减少筛选的盲目性，提高筛选效率。抗自身及其结构类似物突变株的筛选抗分解代谢物阻遏突变株的筛选代谢障碍突变株的筛选抗前体及其结构类似物突变株的筛选链霉素抗性突变株的筛选形态突变株的筛选磷酸盐抗性突变株的筛选膜透性突变株的筛选金属离子抗性突变株的筛选目前推理选育最常用方法优点：一、诱变育种发展简史：起源于20世纪60年代：1960年法国Karski研究小组在2种不同类型的动物细胞混合培养中发现了自发融合现象，同时日本Okada发现艾氏腹水瘤细胞易被灭活的仙台病毒诱导融合，从而

5、开始了细胞融合的探索。1974年Kao等在研究植物原生质体融合时发现聚乙二醇（PEG）能有效促进融合，且融合频率显著提高。PEG诱导融合的作用被证明同样适用于微生物原生质体，从而微生物原生质体融合技术迅速建立起来，在酵母、放线菌、霉菌、细菌等多种微生物的种内、种间、属间以至科间很快形成了实验体系，解除了很多技术障碍。二、原生质体融合技术发展简史：1978年国际工业微生物遗传学讨论会提出原生质体的融合问题，使这一技术迅速推广到了育种领域。1979年P首先发表了融合育种提高青霉素产量的报告，从而开创了原生质体融合技术在抗生素育种改良工作中的应用。二、原生质体融合技

6、术包括：遗传标记的筛选原生质体的制备融合与再生融合子的鉴定融合子的筛选是原生质体融合技术的关键。二、原生质体融合技术常用的融合子筛选方法：营养缺陷型遗传标记失活原生质体供体法荧光染色标记抗药性标记另外，温度敏感型、糖发酵和同化性能、呼吸缺陷和形态等亲本标记选择方法也用于融合子的筛选，克服了营养缺陷型和抗药性标记等的缺点，而且更适合于远缘杂交。其他辅助方法如DNA含量测定、同工酶电泳电镜观察、利用毒力差异等也常和上述方法配合使用。二、原生质体融合技术目前用于抗生素菌种选育的原生质体融合技术相当成熟，已形成原生质体诱变、灭活原生质体融合、电诱导原生质体融合、原生质

7、体再生、原生质体转化等一系列技术。利用这些技术不仅可以改善菌种的遗传性状，提高抗生素的产量和改变抗生素的组分，而且可以综合不同菌株的代谢途径，产生新的抗生素。由于原生质体融合技术具有遗传信息传递量大，能克服遗传障碍，实现远缘杂交，重组频率高等优点，为遗传育种提供了一种有效手段，所以不论是方向性还是自觉性，原生质体融合技术均比诱变育种前进了一大步，而且可以消除某一菌株在诱变处理后所出现的产量上升缓慢的现象。小结二、原生质体融合技术从20世纪70年代起逐步建立起来的基因工程技术，使基因或一些具有特殊功能的DNA片段的分离变得十分容易。由于链霉菌（Streptomy

8、cesgriseus）是合成天然抗生素