原生质体培养与诱变

2.4 试验方法2.4.1 酶液配制称取适量固体酶（w/v)，溶于0.6mol/L渗透压稳定剂中，0.22μm微孔过滤膜过滤除菌后备用。

2.4.2菌丝培养取直径1cm的菌丝块接种于盛有100mL液体培养基的250mL三角瓶中，每瓶接种一块，25℃静置培养3-7d。

2.4.3原生质体制备与计数将培养好的菌丝置于离心管中，10000r/min离心15min，弃去上清液，用相应稳渗剂洗涤3次，无菌滤纸吸去多余水分。

每250mg湿菌丝加1mL酶液，在适当温度水浴中酶解一段时间，酶解过程中每隔一段时间震荡混匀一次，吸取少许酶解液，血球计数板计数。

原生质体制备是菌种选育及其遗传研究的一个重要组成部分，确定了滑菇原生质体形成的最适条件：以0.6mol/L的MgSO4为稳渗剂，在2%的蜗牛酶和纤维素酶的混合酶、pH6.5、酶解温度30℃的条件下对培养7d的菌丝进行酶解，在此条件下所得原生质体的产量为3.92×106个/mL。

1.5.3 原生质体再生1.5.3.1 原生质体纯化（崔宗强，2003）酶解后的原生质体悬浮液经脱脂棉柱（5mL 注射器中塞入0.5-1.0cm 高的脱脂棉，稍压实）过滤除去残余菌丝，滤液4200r/min 离心10min，去上清液，用渗透压稳定剂洗2 次，得到纯化原生质体。

吸取少许悬液，血球计数板计数。

1.5.3.2 原生质体再生将适量原生质体悬液稀释到一定浓度后，吸取0.1mL 涂布再生固体平板。

同时用无菌水涨破原生质体后，以同样方法涂布再生固体平板，以消除非原生质体所形成的菌落带来的误差。

原生质体再生率的计算：再生率（％）＝（原生质体再生菌落数－对照组再生菌落）/原生质体总数×100％。

1.5.3.3 再生培养基的选择在30℃、pH6.0、1.5%酶液条件下，以0.6mol/L KCl 作为稳渗剂，酶解3h 得到冬虫夏草原生质体。

将所得原生质体过滤、纯化后吸取0.1mL 分别涂布 5 种不同再生培养基，25℃培养5d。

原生质体制备和再生的影响因素【摘要】以酿酒酵母YS5为出发菌株，经蜗牛酶酶解获得原生质体后，用紫外线进行诱变处理，通过一级筛选得到了61株诱变菌株，将这些诱变株直接进行发酵，利用气相色谱对发酵液酒精产量进行分析。

结果表明，经过紫外线照射30s后，通过筛选获得了一株酒精发酵较高产菌株，酒精产率达到了10.36%（v/v），比出发菌株提高了3.6%。

【关键词】酿酒酵母；原生质体；紫外诱变；甘蔗汁发酵酵母细胞的融合及酵母原生质体的诱变的一个重要前提就是如何制备大量的原生质体，原生质体制备率受到各种条件的影响，如菌龄、酶浓度、温度、预处理等的影响，因此确定不同因素对酵母原生质体的影响及优化不同因素，可以大大提高产率。

1.菌体菌龄对原生质体制备的影响微生物的生理状态是决定原生质体产量的主要因素之一，特别是菌龄，明显影响原生质体释放的频率。

不同时期的菌体，对各种溶壁酶的敏感性不同，原生质体的形成率与再生率也有很大差异。

较年轻的菌体细胞制备原生质体较为容易，而且此阶段的原生质体再生率也较高。

处于对数生长期的菌体代谢活性高而稳定、细胞壁对酶的作用较为敏感，且大小比较一致，生长适应能力强，故通常取处于对数生长期的菌体制备原生质体。

有研究表明对数生长早期形成率最高，对数生长中期时再生率最高，对数生长晚期的再生率也比对数生长中期的低。

这是由于细胞壁越稚嫩，越易被酶破坏，对数生长早期菌体幼小，代谢活性高而稳定、细胞壁对酶的作用较为敏感，且大小比较一致，故生活适应能力强；对数生长中期幼小菌体对不利因素抵抗能力差，一旦失去细胞壁，较难恢复；对数生长晚期的原生质体存在着很大比例的非活性个体。

菌体如果进入稳定期，细胞壁结构趋于稳定和老化，不易去壁形成原生质体，原生质体形成率显著降低，而且再生率也有所下降。

微生物的菌龄是随着菌种和培养条件而异，酵母菌菌液中加入β-巯基乙醇可以破坏细胞壁组分中的二巯基，处于对数生长期的酵母菌菌体代谢极为旺盛，细胞壁易被瓦解，其细胞壁对蜗牛酶较为敏感，易于酶解脱壁，且酵母菌制备原生质体时，要使菌体同步化才能大幅度的提高制备率。

链霉菌原生质体的制备透压极为敏感的球质体, 最外层是裸露的细胞物及细胞器缺损少, 修复能力高, 再生效果好。

质膜, 失去了细胞壁的原生质体, 染色体但由于菌种不同仍然存在差异。

如吸水链霉菌DN A在诱变剂作用下, 更易引起死亡突变, 敏感性提菌株及庆丰链霉菌的菌井冈变种的4 201 V A S高。

菌种的敏感性越高, 诱发突变的机会越大。

株, 以对数中期为好, 再生率为静止期的 40, 因此, 用原生质体代替孢子、菌丝细胞作为诱变 50 倍。

而菌株则以对数后期为好, 再生率 2 V A育种的材料, 能显著提高诱发突变的频率, 由于是静止期的 24 倍。

( ) 2菌丝的预处理链霉菌的破壁一般都去除了细胞壁, 原生质体膜易于融合, 即使没有接合、转化和转导等遗传系统也能发生基因组采用溶菌酶。

有些链霉菌种对溶菌酶敏感 , 如的融合重组。

庆丰链霉菌, 菌丝培养时不需经过预处理, 即可直接制备出原生质体。

但很多菌种对溶菌酶不用原生质体融合及诱变进行育种, 具有用孢子、菌丝的细胞融合、诱变育种不可替代的优敏感, 菌丝必须经过预处理。

方法有:越性。

? 在培养基中加入 0. 5%, 4% 的甘氨酸。

原生质体制备和再生的一般程序: 菌丝培具体浓度随菌种而异。

甘氨酸可以代替2丙氨 D养?菌丝悬液?离心得到菌丝沉淀?用蔗糖液酸掺入细胞壁, 破坏细胞壁肽聚糖短肽间的交洗涤两次?加酶液酶解一定时间得到原生质体联, 引起细胞壁结构的不完整以便于酶解脱壁。

悬液?原生质体的分离和离心收集?用高 ? 甘氨酸在增加菌丝对酶的敏感性的同时, 也P渗液重新悬浮原生质体?原生质体再生抑制菌丝的生长, 使菌丝量锐减。

因此为了减少1 原生质体的制备甘氨酸对菌丝生长的抑制作用, 培养基内加甘(1. 1 菌丝氨酸的量可酌情减少, 并同时增加过量蔗糖可( ) ) 能干扰细胞的正常代谢, 也得到相同效果。

? 1菌丝的培养时间处于不同生长时期分两次培养菌丝, 使得菌丝在新鲜培养基中能的菌体, 经过处理后都可以形成原生质体, 但其活性差异很大。

《细胞工程学》教学大纲课程名称：细胞工程学课程类别：专业必修课学时：32 学时学分：2学分考核方式：考试适用专业：生物技术开课学期：第5学期一、课程性质、目的任务《细胞工程》是通过对细胞及其组分的人工操作，研究生命活动规律；实现对动植物的遗传改造,用于农业、林业、园艺等生产实践；结合非生物材料等手段，生产用于治疗人类疾病或缺陷的人工器官，组织, 细胞及其代谢产物或用于深入研究的材料等为主要研究内容的一门新兴学科。

通过本课程的学习，使学生系统掌握该门学科形成与发展，理论与原理，技术与方法等基础知识，结合科研实际以及最新研究动态，使学生对本课程有一个全面的了解；以适应后基因组学时代在教学、科研和生产开发各方面对当代生命科学人才知识结构的需求。

二、课程基本要求通过对细胞工程学的特性和内容，细胞工程的主要类型和技术操作，细胞工程学研究的基本方法等进行阐述，使学生能够掌握如何将细胞工程学知识应用于生产实践。

三、学时分配四、教学方法与考核1．教学方法：讲授法、案例分析法2．课程考核方法：考试1）平时成绩占20%，期末考试成绩占80%2）平时成绩评分标准平时成绩（100分），包括学生课堂出勤情况（20分）、课堂发言及积极参与情况（20分）、课后作业完成情况及质量（60分）。

此项成绩需由教师提供评分依据及记录。

3）期末成绩评分标准以评分标准为依据，所得卷面成绩为准，以考试试卷形式考查，考试形式为笔试，满分100分，试题包括基本知识概念，知识的理解和应用，综合应用等能力等教学内容的考查。

全面涵盖本课程知识重点和难点，渗透学科前沿及进展，能够真实反映学生对本课程的知识和能力的学习情况。

五、大纲正文绪论（2学时）【目的要求】1. 了解细胞工程的发展历史。

2. 了解生物工程学的组成内容3. 了解细胞工程的应用。

4. 理解生物工程学与其它学科之间的学科交叉。

5. 理解细胞工程学与生物工程的其他技术之间的联系。

6. 掌握细胞工程学的主要组成。

工业微生物育种复习题解析第一章绪论1.什么是工业微生物？作为工业微生物应具备哪些特征？答：工业微生物：对自然环境中的微生物经过改造，用于发酵工业生产的微生物。

具备特征：(1)菌种要纯(2)遗传稳定且对诱变剂敏感(3)成长快，易繁殖(4)抗杂菌和噬菌体的能力强(5)生产目的产物的时间短且产量高(6)目的产物易分离提纯2.工业微生物育种的基础是什么？答：工业微生物育种的基础是遗传和变异。

3.常用的工业微生物育种技术有哪些？答：常用技术：(1)自然选育【选择育种】(2)诱变育种(3)代谢控制育种(4)杂交育种(5)基因工程育种第二章微生物育种的遗传基础1.基因突变的类型有哪些？答：有碱基突变，染色体畸变2.叙述紫外线诱变的原理？答：原理：紫外线对微生物诱变作用，主要引起DNA的分子结构发生改变（同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体），从而引起菌体遗传性变异。

3.基因修复的种类有哪些？答：种类：(1)光复活修复(2)切除修复(3)重组修复(4)SOS修复4.真核微生物基因重组的方式有哪些？答：方式：(1)有性杂交(2)准性生殖(3)原生质体融合第三章出发菌株的分离与筛选1.什么是富集培养？答：富集培养：指在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境中的优势种，以利于分离到所需要的菌株。

2.哪些分离方法能达到“菌落纯”？哪些分离方法能达到“细胞纯（菌株纯）”？答：菌落纯：稀释分离法、划线法、组织法细胞纯：单细胞或单孢子的分离法3.分离好氧微生物常用的方法有哪些？答：(1)稀释涂布法(2)划线分离法(3)平皿生化反应分离法4.平皿生化反应分离法有哪些？分别用来筛选哪些菌？各自原理如何？答：(1)透明圈法原理：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊，能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小可以放映该菌株利用底物的能力。

微生物育种资料名词解释1．富集培养：目的微生物含量较少时，根据微生物生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利生长条件，是目的微生物在最适环境下迅速生长繁殖，数量增加，由劣种变为优势种，以利用分离所需要的菌种。

2．营养缺陷型：野生型菌株经过人工诱变或自然突变失去合成某种营养（氨基酸、维生素、核酸等）的能力，只有在基本培养基中补充所缺失的营养因子才能生长。

3．常规杂交育种：通过接合、转化、转导、溶源转化和转染等方式来获得重组体的杂交育种方法。

4．原生质体融合育种：通过酶解破除细胞壁后，制备微生物原生质体，然后诱导原生质体融合杂交，双亲本不受亲和力限制，甚至可以打破种属间遗传障碍。

获得远缘杂交重组体的特殊方式。

5．原生质体再生育种：微生物制备原生质体后直接再生，从再生菌落中分离筛选变异菌株，最终得到优良性状提高的正变菌株。

6．原生质体诱变育种：以微生物原生质体为育种材料，采用物理或化学诱变剂处理，然后分离到再生培养基中再生，并从再生菌落中筛选高产突变菌株。

解答1．工业生产的微生物菌种的特性①在遗传上必须是稳定的②易于产生许多营养细胞、包子或其他繁殖体②必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体④种子的生长必须旺盛、迅速⑤产生所需要的产物时间短⑥比较容易分离提纯⑦有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强⑧能保持较长的良好经济性能⑨菌株诱变处理较敏感，从而可以选育出高产菌株⑩在规定时间内，菌株必须产生与其数量的目的产物，并保持相对地稳定2．工业微生物的发展史（1）诱变育种。

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、性状优良的变异株，并找出发挥这个变株最佳培养基和培养条件，使其在最是环境条件下合成有效产物。

（2）杂交育种。

使双亲或多亲的遗传物质重新组合，以获得综合双亲优良性状的新品种的育种方法。

（3）代谢控制育种。

进行内因改变，通过定向选育某种特定的突变型，以达到大量积累由于产物的目的，定向选育包括改变代谢代谢通路；降低支路代谢终产物产生或切断支路代谢途径及提高细胞膜通透性。

植物原生质体技术在植物育种中的应用植物原生质体技术是利用植物的胚、组织和细胞作为原材料，通过一系列特殊处理方法得到的一种无细胞壳的裸细胞体系。

原生质体中有许多重要的细胞器和生理代谢过程，可以被用来进行植物育种。

这种技术是目前广泛应用于植物性状改良和基因工程研究的一种非常重要的技术。

植物原生质体技术的核心思想在于选择优良的母本和父本，通过雄性和雌性不育的方法将两者结合在一起，再通过原生质体培养技术进行育种。

通过这种方法，可以有效地提高植物产量、抗病性、耐旱性等优良性状，达到优化植物性状的目的。

植物原生质体技术在植物育种中的应用可以分为以下三个方面：1. 品种改良通过拟南芥、水稻、玉米等多种植物的原生质体培养，可以选择出具有抗旱、抗病、耐寒、高产等多种优秀性状的品种。

例如，在拟南芥中，可利用原生质体技术培育出抗蘑菇病、丰产性等多种优良品种，为植物育种提供了更多有利基础材料。

2. 基因工程通过利用原生质体技术，可以在植物中导入外源基因，实现对植物DNA的改编。

这种技术广泛运用在植物抗虫、抗病、耐旱等优化性状的育种当中。

例如，在小麦中导入抗蚜虫基因，可以显著提高小麦的收成，为农业生产发展提供了强有力的技术支持。

3. 生物制剂植物原生质体技术还可以应用于生物制剂的生产。

利用细胞培养技术，植物细胞中的代谢产物如酶、激素、蛋白质和其他生物活性物质等可以被大量生产。

例如，使用原生质体技术生产逆境胁迫下的植物蛋白质，可以为生命科学提供重要的研究基础材料，有助于深入探究植物逆境适应机理。

总之，植物原生质体技术在植物育种中具有广泛的应用前景，特别是对于具有异质不亲和性、双倍体、难种植种等的植物，原生质体技术可以提供新的选育渠道，为植物育种研究提供了新的思路。

未来，借助先进的技术手段和质量控制水平的提高，植物原生质体技术将进一步发挥作用，促进植物育种技术的创新和进步。

原生质体制备和再生的影响因素【摘要】以酿酒酵母YS5为出发菌株，经蜗牛酶酶解获得原生质体后，用紫外线进行诱变处理，通过一级筛选得到了61株诱变菌株，将这些诱变株直接进行发酵，利用气相色谱对发酵液酒精产量进行分析。

结果表明，经过紫外线照射30s后，通过筛选获得了一株酒精发酵较高产菌株，酒精产率达到了10.36%（v/v），比出发菌株提高了3.6%。

【关键词】酿酒酵母；原生质体；紫外诱变；甘蔗汁发酵酵母细胞的融合及酵母原生质体的诱变的一个重要前提就是如何制备大量的原生质体，原生质体制备率受到各种条件的影响，如菌龄、酶浓度、温度、预处理等的影响，因此确定不同因素对酵母原生质体的影响及优化不同因素，可以大大提高产率。

1.菌体菌龄对原生质体制备的影响微生物的生理状态是决定原生质体产量的主要因素之一，特别是菌龄，明显影响原生质体释放的频率。

不同时期的菌体，对各种溶壁酶的敏感性不同，原生质体的形成率与再生率也有很大差异。

较年轻的菌体细胞制备原生质体较为容易，而且此阶段的原生质体再生率也较高。

处于对数生长期的菌体代谢活性高而稳定、细胞壁对酶的作用较为敏感，且大小比较一致，生长适应能力强，故通常取处于对数生长期的菌体制备原生质体。

有研究表明对数生长早期形成率最高，对数生长中期时再生率最高，对数生长晚期的再生率也比对数生长中期的低。

这是由于细胞壁越稚嫩，越易被酶破坏，对数生长早期菌体幼小，代谢活性高而稳定、细胞壁对酶的作用较为敏感，且大小比较一致，故生活适应能力强；对数生长中期幼小菌体对不利因素抵抗能力差，一旦失去细胞壁，较难恢复；对数生长晚期的原生质体存在着很大比例的非活性个体。

菌体如果进入稳定期，细胞壁结构趋于稳定和老化，不易去壁形成原生质体，原生质体形成率显著降低，而且再生率也有所下降。

微生物的菌龄是随着菌种和培养条件而异，酵母菌菌液中加入β-巯基乙醇可以破坏细胞壁组分中的二巯基，处于对数生长期的酵母菌菌体代谢极为旺盛，细胞壁易被瓦解，其细胞壁对蜗牛酶较为敏感，易于酶解脱壁，且酵母菌制备原生质体时，要使菌体同步化才能大幅度的提高制备率。

细菌原生质体的制备要求：1、写出完整的原生质体的制备的实验操作步骤2、写出分离培养基及相关试剂所需的量、仪器和器皿所需的数量。

说明：通过实验一获得出发菌（细菌）之后，第二周再对该菌进行诱变，第三周再进行该菌的碳源谱、及抗药性测定（链霉素或青霉素），第四周再制备原生质体。

培养基与试剂(1) 分离培养基采用牛肉膏蛋白胨固体培养基加0.2%可溶性淀粉即牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl 5g、可溶性淀粉2g溶于1000mL蒸馏水中再加入15g琼脂粉pH调至7.2121℃灭菌15min待冷却至50℃左右时于超净工作台倒平板。

注:先将可溶性淀粉加少量蒸馏水调成糊状再加到溶化好的培养基中调匀; (2) 分离培养基液体培养基采用牛肉膏蛋白胨固体培养基加0.2%可溶性淀粉,即牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl 5g、可溶性淀粉2g溶于1000mL蒸馏水中pH调至7.2,121℃灭菌15min。

(3) 检测试剂,路戈氏碘液,碘片1g,碘化钾2g,蒸馏水300mL。

配制方法:先用少量35mL蒸馏水溶解碘化钾,再加入碘片,待碘片完全溶解后,加水稀释至300mL于棕色瓶内备用.实验方法: 1. 微生物的分离; 用梯度稀释法来分离淀粉酶产生菌。

取所采的土样5g加入到三角瓶中,加入无菌水45mL,30℃摇床振荡30min制成土壤悬液,此时的稀释度为10-1。

另取7支试管分别记作10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8共8个梯度每支试管内加入9mL无菌水。

用无菌移液管从三角瓶中吸取1mL土壤悬液加入到10-2试管中混匀,再从此试管中吸取1mL加入到10-2试管中,依此类推直至10-7试管。

分别从10-6、10-7、10-8三个稀释度的试管中吸取100uL悬液,均匀涂布于分离培养基平板上,于30℃培养36h等长出菌落后,将检测试剂卢戈氏碘液加入到平板中,菌落周围形成水解圈的菌株即是产淀粉酶的菌株,因淀粉遇碘变蓝色,如菌落周围有无色圈说明该菌能分解淀粉。