《微生物育种》PPT课件

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1、第三章：微生物育种微生物育种，无论从自然变异选择还是人工诱变的选择，都是建立在遗传和变异的基础上的。工业微生物育种技术的发展，大致经历了如下阶段：自然选育微生物纯种培养法发明之后，开始了微生物纯种的自然选育。如当时的酒精发酵，纯系良种的推广，扭转了酒精生产不稳定的现象。这是最早应用微生物遗传学原理于微生物育种实践的一个实例。诱变育种40年代初，Beadle和Tatum“一个基因一种酶”学说的提出，意味着遗传学从细胞水平发展到分子水平，促进了工业微生物育种技术的发展。如抗生素工业的兴起。代谢控制育种以50年代末Gl

2、u发酵成功为标志，其优势在于以诱变育种为基础，打破了微生物调节机制这一天然屏障，获得各种解除或绕过了微生物正常代谢途径的突变株，从而人为地积累有用产物。代谢控制育种的兴起意味着诱变育种发展到理性阶段，导致了氨基酸、核苷酸及某些次生代谢产物的高产菌株大批投入生产。诱变育种是发酵工业育种的重要手段和技术，目前几乎所有工业生产菌种都经过诱变处理。1、遗传性状稳定2、纯净无污染3、繁殖力强、生长速度快、短时间内能产生所需产物4、能诱变产生遗传性变异5、产量高、收得率高从自然界分离的野生菌株，在产量或质量上均难适合工业化生

3、产的要求。理想的工业生产菌种必须具备：微生物育种的途径：诱变、杂交、基因工程诱变育种：是以人工手段诱发微生物基因突变，改变其遗传结构和功能，从中筛选出产量高、性状优良的突变株，并设计出适合该突变株最佳的培养基和条件，使其在最适的工艺条件下最有效地合成产物。诱变育种有以下几个优点：速度快，收效大、方法简单。第一节诱变育种分三个阶段：菌种基因型改变，突变体筛选，产量评估诱变育种的三大要素：诱变剂、诱变条件、筛选技术。出发菌株的选择与纯化单孢子（单细胞）悬液的制备诱变剂及诱变剂量的选择诱变处理方法高产菌株的分离诱变育种

4、的步骤对出发菌株的要求：(1)从自然界样品中分离筛选出来的野生菌株，虽然产量较低，但对诱变因素敏感，变异幅度大，正突变率高；(2)在生产中使用的，具有一定生产能力，并且在生产过程中经过自然选育的菌株；(3)采用具有有利性状的菌株，如生长速度快、营养要求低以及产孢子早而多的菌株；一、出发菌株(4)有些菌株在发生某一变异后会提高对其他诱变因素的敏感性，故有时可考虑选择已发生其他变异的菌株作为出发菌株。例如，在金霉素生产菌株中，曾发现以分泌黄色色素的菌株作出发菌株时，只会使产量下降，而以失去色素的变异菌株作出发菌株时，

5、则产量会不断提高；(5)采用一类被称为“增变菌株”的变异菌株，它们对诱变剂的敏感性比原始菌株大为提高，更适宜作为出发菌株；(6)在选择产核苷酸或氨基酸的出发菌株时，应考虑能累积少量所需产物或其前体的菌株;而在选择产抗生素的出发菌株时，最好选择已通过几次诱变并发现每次的效价都有一定程度提高的菌株作为出发菌株。连续诱变育种过程中如何选择出发菌株突变株的产量是数量遗传，只能逐步累加，一次性大幅度提高发酵水平不太容易。在选择出发菌株时，应挑选每代诱变处理后均有一些表型上改变的菌株，如发酵单位有一定程度的提高、形态上发生过

6、一次变异或产生过回复突变的菌株等，以利于突变率的增加。几乎每代出发菌株分别在发酵单位、菌落大小、菌落结构或颜色、基质菌丝颜色、可溶性色素以及生长速度等表型发生过变异，继续经诱变处理，产量又有显著的提高。▼菌号诱变代数菌落大小/cm菌落表面结构菌落颜色可溶性色素变株效价提高/%454111.3平滑疏松龟背灰绿赭石10071046100.8平滑紧密白火泥棕2011B-53110.6平滑紧密白海螺橙2642C-04自然分离后0.5平滑紧密白淡可可棕3547D-756130.4平滑紧密白鱼鳃红6911表：灰黄霉素高产菌D

7、-756诱变系谱菌株表型变异与产量递增的关系头孢菌素C产生菌C-20诱变系谱菌株表型变异与产量递增关系菌株编号抗生素产量/%表型特征菌落直径基质菌丝颜色其他C-1100组织松,生长速度快C-2UV213组织紧密,生长速度慢C-3NM548乳白生长速度快C-4X射线8298-11.5柠檬黄菌落表面不规则纹蜜集C-7UV+Lф11207-8柠檬黄沉没培养形成菌团C-8UV16106-8柠檬黄菌苔变厚,纹变疏C-15NTG26304-5鹅黄菌落边缘不规则,生长较慢C-17EMS30284.5-5.2(边缘柠檬黄)菌苔稍

8、增厚C-19NS32238-9乳黄菌苔厚,边缘规则,放射纹疏C-20EMS40008-9粉玉色菌苔扁薄,边齐,放射纹密这些表型上改变了的菌株，说明已动摇了遗传稳定性，继续处理，对诱变剂的敏感性就提高了，因而容易发生变异，易于达到育种目的出发菌株的纯化纯种分离方法，常用划线分离法和稀释平板法。在诱变育种中，出发菌株的纯化虽然是辅助手段，但它是不可缺少的技术步骤，例如前面的例