工业微生物诱变育种

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1、第六章工业微生物诱变育种微生物的诱变育种是以人工诱变手段诱发微生物基因突变，改变遗传结构和功能，通过筛选，从多种多样的变异体中筛选出产量高、性状优良的突变株，并且找出发挥这个突变株最佳培养基和培养条件，使其在最适的环境条件下合成有效产物。工业微生物育种过程分为三个阶段:1、菌种基因型改变；2、筛选菌种，确认并分离出具有目的基因型或表型的变异株；3、产量评估，全面考察此变异株在工业化生产上的接受性。目的：1、提高有效产物的产量2、改善菌种特性、提高产品质量3、简化工艺条件4、开发新品种第一节诱变育种的试验设计和准备工作变异对微生物本身来说使其代谢向着异常方向发展，必然引起菌体基本代谢失调，此

2、时菌体虽然具有生活能力，但细胞的某些功能却显著地降低了。高产突变型是一种数量性状的遗传变异，是由多基因决定的。结构基因、调节基因、渗透基因、辅助基因等，这些基因不可能通过一次诱变全部引起突变。诱变育种工作包括诱发突变、突变株的筛选和高产突变株最佳环境条件的调整。诱发突变包括出发菌株、诱变剂及其剂量的选择、影响诱变效果的因素。突变株的筛选包括筛选培养基和培养条件及选择一个简便、快速、有效的筛选方法。环境条件调整是突变株的最佳培养条件改变。具体要选育怎样的菌种，在诱变育种前，应该对大生产的设备和工艺具有相当的知识和全面的了解。诱变育种工作量大，周期长，对一般周期为7-10d的抗生素菌种来说，一

3、代诱变需2-3个月。一、诱变前对出发菌株的了解1、区分不同菌落类型一般情况下在同一种培养基和培养条件下往往会出现多种形态类型的菌落（约有2～5种），不同类型的菌落其代谢产物的生产能力有较大的差异。2、出现不同菌落的原因遗传因素决定；常因为培养基组成或培养条件等的改变，引起菌落形态的变化。二、全面了解菌种特性及其与生产性能的关系1、考查菌种的生活史，了解它们的形态、生理，生化等生物学特性，以及这些特性与代谢产物合成的关系。2、菌种的某些生物学特性与产量合成的相关性。三、了解影响菌种生长发育的主要因素1、培养基2、培养基斜面制备技术3、移种的密度4、温度5、湿度6、药品和原材料质量四、了解菌种

4、有效产物中的各种组分在代谢合成过程中与培养条件的关系。五、建立一个准确、简便、快速检测产物的方法六、研究最佳的菌种保藏培养基和培养条件第二节诱变育种的步骤与方法诱变育种的步骤和方法包括：出发菌株的选择；单孢子（或单细胞）菌悬液的制备；诱变剂及诱变剂量的选择；诱变的处理方法；以及菌种的纯化分离等。一、出发菌株1、对一般出发菌株的要求2、选择具有一定生产能力或某种特牲的菌株作为出发菌株3、选择纯种作出发菌株诱变中要选用单倍体、单核或少核的细胞为出发菌株。4、选择出发菌株应考虑其稳定性5、连续诱变育种如何选择出发菌株“增变菌株”-缺乏DNA修复机制6、选择出发菌株的其他因素7、采用多出发菌株8、

5、菌种代谢特点二、出发菌株的纯化纯种分离方法:常用划线分离法和稀释分离法。显微镜操纵器分离单孢子三、单孢子（或单细胞）悬液的制备1、供试菌株的孢子或菌株要年轻、健壮。对数期霉菌孢子浓度约为106/ml，放线菌孢子约为106～107/ml。菌悬液的孢子或细菌数可用平皿计数，血球计数器计数或光密度法测定。制备菌悬液通常采用生理盐水。如果用化学诱变剂处理时，应采用相应的缓冲液配制。2、菌悬液的制备方法细菌：最好在诱变处理前进行振荡预培养，这不仅使菌体分散，得到单个细胞，还可利用温度和碳源控制其同步生长，取得年轻的、生理活性一致的细胞；孢子：在试验中应尽量采用成熟而新鲜的孢子，并且置于液体培养基中振

6、荡培养到孢子刚刚萌发，即芽长相当孢子直径的0.5～1倍、离心洗涤，加入生理盐水或缓冲液制成孢子悬液，用血球计数法进行计数，调整菌体浓度。不产孢子的菌丝体进行诱变处理,有三种方法:第一、菌丝尖端法；第二、处理单菌落周围尖端菌丝；第三、混合处理法。3、制备原主质体作为诱变材料（1）在丝状真菌中（2）细胞具有细胞壁（3）不产生孢子丝状菌四、诱变剂及诱变剂量（一）诱变剂种类的选择实践证明并非所有的诱变剂对某个出发菌株都是有效的。一种诱变剂对A菌株有较高的诱变效应；对B菌株则可能相反。不同微生物对同一种诱变剂敏感性有很大区别。1、选择诱变剂选择诱变剂时要注意选择专一性比较强的诱变剂。2．根据菌种特性

7、和遗传稳定性选择诱变剂3．参考出发菌株原有的诱变系选择诱变剂（二）最适诱变剂量的选择由于各种微生物间遗传特性的差异，不同微生物或同一种微生物的各个菌种对同一种诱变剂的最适剂量是有区别的。在实际育种工作中，具体到某个菌种对某种诱变剂最适剂量的确定，作突变剂量曲线是比较可靠的。在判断诱变剂量时，采用抗药性突变是比较可靠的。剂量的大小常以致死率和变异率来确定。五、诱变剂的处理方式可分为单因子处理和复合因子处理。单因子处理，是采