微生物诱变育种的方法文献综述

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1、文献综述微生物诱变育种的方法摘要：微生物诱变育种的方法有很多种，如自然随机筛选和诱变育种，而诱变育种中有可以分为很多种方法，如物理诱变、化学诱变和复合诱变。物理方法里包括紫外线、微波、激光、电离辐射和离子注入；化学方法包括烷化剂、亚硝基胍、碱类化合物、无机化合物和其他的；复合诱变包括空间诱变和太空辐射。关键字：诱变育种物理诱变化学诱变复合诱变微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏，甚至影响人们的日常生活质量，所以培育优质、高产的微生物菌株十分必要。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

2、，从多种多样的变异菌体中筛选出产量高、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。作为途径之一的诱变育种一直被广泛应用。诱变筛选方法相对简便，是菌种选育的基本、常规和经典方法。特别是对遗传背景不很清楚的对象，诱变育种更是必不可少。近年来，随着新诱变因子的不断发现和筛选体系的进一步完善，微生物诱变育种有了长足的发展。1微生物诱变育种的目的及作用微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。从自然界分离的野生

3、菌种，不论是在产量上还是在质量上，均难适合丁业化生产的要求。理想的丁业化菌种必须具备遗传性状稳定、纯净无污染、能产生许多繁殖单位、生长迅速、能于短时间内生产所要的产物、可以长期保存、能经诱变产生变异和遗传、生产能力具有再现性、具有高产量和高收率等特性。微生物发酵工业中，诱变育种主要有以下作用：提高有效产物的产量；改善菌种特性，提高产品质量；简化工艺条件；开发新品种，产生新物质；用于研究推测产物的生物合成途径；与其他育种方法相结合。[1-2]2菌种选育的方法2．1自然随机筛选8不经人工处理，利用微生物在一定条件下可产生自发突变的原理，通过分离筛选排除衰退菌落，从中选择维持原有生产水平的菌株的方

4、法，称为自然随机选育。自然突变由2种原因引起：多因素低剂量效应和互变异构效应。自然突变可能会产生2种不同的结果，一种是菌种退化而导致目标产量或质量下降；另一种是对生产有益的突变。利用自发突变可以分离高生产能力的菌种再用于生产，同时也可以利用自发突变而出现的菌种性状的变化，去选育优良的菌株。也可以用来选育高产菌株，但微生物自发突变频率很低(10-8～10-6)，正变频率更低。通过自然选育提高菌种生产能力、筛选高产菌株的效率较低，效果不明显。因此，在生产实践中，自然选育的主要目的是用来纯化、复壮和稳定菌种。2．2诱变育种凡能诱发生物基因突变，并且突变频率远远超过自发突变率的物理因子或化学物质，称

5、为诱变剂(Muta-gen)。主要包括物理诱变剂和化学诱变剂，现在还有生物诱变剂。诱变剂是自1927年用X射线诱发果蝇遗传性状变异而引起科学工作者注意的，此后陆续发现了许多物理因子与化学物质都具有诱发基因突变的作用。近年来，随着基因工程技术的不断发展，蛋白质工程中点突变的重要技术——基因诱变在菌种选育中得以应用，使生物诱变剂也受到很大重视，并取得了可喜发展。现根据诱变剂的不同，介绍诱变育种方法的研究进展。2．2．1物理诱变物理诱变有紫外线、激光、微波、X射线、γ射线、α射线、β射线和快中子等，其中对微生物诱变效果较好、应用较广泛的有紫外线、微波、X射线和γ射线。2．2．1．1紫外线紫外诱变技

6、术是诱变优良菌株的常规育种方法。由于其设备简单，诱变效率高，操作安全简便等特点而被广泛应用。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶有很强的紫外光吸收能力，最大的吸收峰在260nm。紫外辐射能作用于DNA，因此在260nm的紫外辐射是最有效的致死剂。紫外线被吸收后引起突变的原因，一般认为是：有的是DNA与蛋白质交联[3]，有的是胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用，有的是DNA分子内或分子间发生交联反应，如使DNA分子中相邻的嘧啶碱基形成嘧啶二聚体，二聚体的出现会减弱双键间氢键的作用，并引起双链结构扭曲变形，阻碍碱基间的正常配对，从而有可能引起突变或死亡，同时二聚体的形成还会妨碍双链的解开，因而影响DNA的正常复

7、制和转录，从而使子代DNA形成缺口，碱基错误插入该缺口，造成新链的碱基序列与母链不同而引起突变。紫外辐射还可以引起转换、颠换、移码突变或缺失等[4]。其中形成嘧啶二聚体是产生突变的主要原因，嘧啶二聚体不仅可以由单链上相邻的两个胸腺嘧啶反应后形成，也可以由双链相应的两个胸腺嘧啶之间产生。此外，紫外诱变在核酸中往往造成比较单一的损伤，所以在DNA的损伤与修复研究中也有一定的意义[5]。2．2．2．1微波8微波作为