第四章 微生物杂交育种

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1、微生物杂交育种王陶2012年2月（1）理解杂交育种的意义及其遗传学原理；（2）掌握亲本选配、杂交技术方法、杂种后代的处理和早代测验的基本理论和基本方法；（3）掌握熟悉杂交育种的程序。教学的基本要求教学基本内容杂交育种的概念、意义放线菌的杂交育种霉菌的杂交育种酵母菌的杂交育种教学重点及难点：真菌的杂交育种及方法发酵工业的优良菌种的选育主要采用诱变育种方法。但是，一个菌种长期使用诱变剂处理之后，其生活能力一般要逐渐下降，例如生长周期延长，孢子量减少，代谢减慢，产量增加缓慢，诱变因素对产量基因影响的有效性降低等。因此，有必要利用杂交育种方法。一、微生物杂交1

2、、杂交育种的定义杂交育种是指将两个基因型不同的菌株经吻合（或接合）使遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。杂交育种（breedingbyhybridization)是国内外广泛应用并卓有成效的育种方法。目前在生产上大面积推广种植的农作物的品种绝大多数都是用杂交育种的方法育成的。定义的拓展杂交育种(Hybridizationbreeding)一般是指人为利用真核微生物的有性生殖或准性生殖，或原核微生物的接合、F因子转导、转导和转化等过程，促使两个具不同遗传性状的菌株发生基因重组，以获得性能优良的生产菌株。这也是一类重要的微生物育种手段，比起诱变育

3、种，它具有更强的方向性和目的性。基因重组生长快，产量高甲生长快，产量低乙生长慢，产量高以杂交方法培育优良品种或利用杂种优势称为杂交育种。2、杂交育种的目的在于：1）通过杂交使不同菌株的遗传物质进行交换和重新组合，从而改变原有菌株的遗传物质基础，获得杂种菌株（重组体）；2）可以通过杂交把不同菌株的优良生产性能集中于重组体中，克服长期用诱变剂处理造成的菌株生活力下降等缺陷；3）通过杂交，可以扩大变异范围，改变产品的质量和产量，甚至出现新的品种；4）分析杂交结果，可以总结遗传物质的转移和传递规律，促进遗传学理论的发展。3、微生物杂交育种基本程序选择原始亲本诱变筛

4、选直接亲本亲和力鉴定杂交分离到基本培养基和选择培养基上培养筛选重组体鉴定4、亲本菌株的选择原始亲本是微生物杂交育种中具有不同遗传背景的优质出发菌株,主要根据杂交的目的来选择.从育种角度出发.通常选择具有优良性状如产量高,代谢快,产孢子能力强,无色素,泡沫少,粘性小等发酵性能好的菌株为原始亲本.它们可以来自生产用菌或诱变过程中的某些符合要求的菌株,也可以是自然分离的野生型菌株.原始亲本还应该具有野生型遗传标记,如具有一定的孢子颜色,可溶性色素或抗性标记等明显不同的性状.直接亲本微生物杂交育种所使用的配对菌株称为直接亲本。特点：经原始亲本菌株诱变而来；具有营养

5、缺陷型标记或其他标记研究表明：若要获得高产的重组体，最好采用具有明显遗传性状差异的近亲菌株为直接亲本5、培养基完全培养基（CM）：各种微生物菌株基本培养基（MM）：野生型，原养型有限培养基（LM）：异核体菌株补充培养基（SM）：鉴别，选择发酵培养基6、标记亲本菌株由于杂交育种重组频率极低为10-7左右.杂交后的混合体系中除了极少数重组体外.还存在大量的未杂交亲本及无效杂交后代,增加重组体筛选难度.为了提高效率,加快重组体筛选和检出,让杂交亲本带上不同的遗传标记是十分重要的.但实际工作中大多数亲本无野生型遗传标记,一般是由原始亲本菌株经诱变剂处理后选出的具遗

6、传标记,又通过亲和力测定的直接用于杂交的菌株.一般杂交亲本用营养缺陷型或抗药性突变型等遗传标记,作为选择重组体的标准和依据.由于多数微生物尚未发现其有性世代，因此，直接亲本菌株应带有适当的遗传标记。常用的遗传标记有颜色、营养要求和抗药性等。营养标记菌株（即营养缺陷型菌株）是最常用的遗传标记之一。所谓营养缺陷型菌株是微生物经诱变剂处理后产生的一种生化突变体。由于基因突变，它失去了合成某种物质（氨基酸、维生素或核苷酸碱基）的能力，在基本培养基上不能生长，大多数营养缺陷型菌株需要补加一定种类的有机物质后才能生长。2．抗性标记(高温、高盐、高pH)3．温度敏感性标

7、记4．其他性状标记如孢子颜色、菌落形态结构、可溶性色素舍量、代谢产物产量高低和代谢返速度快慢等，以及利用的碳、氮原种类、杀伤力等其他性状都可以作为重组体检出的辅助性标记。7.杂交育种方法常规杂交育种丝状真核微生物通过接合、染色体交换，然后分离形成重组体。常规杂交主要包括接合、转化、转导、溶原转换和转染等技术。原生质体杂交育种二、放线菌的杂交育种放线菌杂交是在细菌杂交研究的基础上发展起来的。放线菌和细菌一样属于原核生物，但它们却像霉菌一样以菌丝形态生长，而且形成分生孢子。所以就本质来讲，虽然放线菌的基因重组过程近似于细菌，但就育种方法来讲它却有许多与霉菌相似

8、的方面。细菌的一个大类群，为革兰氏阳性。多为腐生，少数为寄生。寄生