8微生物的菌种诱变

微生物诱变育种的基本过程
一、筛选目的菌株
在开始微生物诱变育种之前，首先要确定育种的目标，并从中筛选出具有潜在优良性状的目的菌株。

这一步通常需要利用各种生理生化实验和分子生物学技术，对大量菌株进行初步的筛选和鉴定。

二、诱变处理
在确定了目的菌株之后，接下来需要进行诱变处理。

诱变处理通常包括化学诱变和物理诱变两种方式。

化学诱变使用化学诱变剂处理菌株，而物理诱变则利用物理因素（如紫外线、X射线、中子等）处理菌株。

这些诱变因素可以引起菌株基因的突变，进而产生新的性状。

三、突变体的筛选
经过诱变处理后，大量菌株中会存在各种突变体。

为了获得具有优良性状的目标突变体，需要进行筛选。

这一步通常采用各种筛选方法，如单菌落挑取法、稀释涂布平板法等，将突变体从大量菌株中分离出来。

同时，需要通过各种生理生化实验和分子生物学技术，对突变体的性状进行鉴定和筛选。

四、遗传稳定性检测
在筛选出目标突变体后，需要对其遗传稳定性进行检测。

遗传稳定性是指突变体在繁殖过程中，是否能够保持其优良性状的稳定性。

这一步通常采用连续繁殖法和稳定性测定法等方法进行检测，以保证突变体的优良性状能够在后代中得到保留。

五、生产能力测定
最后一步是测定突变体的生产能力。

生产能力是指突变体在实际生产过程中，能否产生足够的产物并保持稳定的产量。

这一步通常采用发酵实验和产物分离纯化等方法进行测定，以保证突变体在实际生产中具有实用价值。

1 菌种选育目的生产，科研2 自然变异的自然选育。

诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程技术育种。

3 菌种的选育包括选种和育种5自然选育是一种纯种选育的方法8诱变育种理论基础：基因突变(诱发突变)9诱发突变A诱变剂的种类①物理诱变剂紫外线、X-射线、γ-射线，快中子②化学诱变剂碱基类似物、5-氟尿嘧啶、烷化剂、亚硝基胍，甲基磺酸乙酯等。

比物理诱变电离辐射有效，经济，是致癌剂，危害大。

用杀菌率诱变剂量。

杀菌率=（m―n）/m ×100％m：未被处理菌体长出的菌落数n：被处理菌体长出的菌落数达到一定后剂量↗诱变率↘。

近来倾于杀菌率为70-80％的剂量，优良突变菌株筛选直接摇瓶筛选法和琼脂柱预筛选法初筛：筛出大量达初步要求菌落，以量为主。

复筛：精选，以质为主，以精确度为主。

12 突变株的筛选（Selection）1] 摇瓶筛选法2] 琼脂块筛选法3] 自动化筛选a1营养缺陷型突变株的富集培养方法1：抗生素富集法方法2：过滤法a2营养缺陷型的检出方法1.逐个检出法：方法2.影印法：具体操作误差较大。

方法3.夹层法：14 杂交育种使用的培养基完全培养基（CM）基本培养基（MM）有限培养基（LM）补充培养基（SM）：15杂交方法(1)混合培养法(2) 平板杂交法(3) 玻璃纸转移法20保藏目的：不死亡，不生长，不污染，不降低或不丧失其优良性，以尽量延长使用时间原理：休眠21常用保藏法1.斜面低温保藏法4C˚冰箱2、液体石蜡保藏法3. 沙土管保藏法4.甘油管保藏法 5.冷冻保藏冷冻保藏（-20℃以下）：保藏菌种最简单有效方法，加入保护剂（甘油或二甲基亚砜）冷冻，代谢停止。

温度愈低，效果愈好。

6.冻干保藏冷冻保护剂，用脱脂乳和蔗糖，国外用动物血清。

27国外主要的保藏机构有：1. ATCC美国标准菌种收藏所各种菌种一万种以上。

2. CSH冷泉港研究室美国。

3. IAM 日本东京大学应用微生物研究所。

微生物的化学诱变化学诱变：利用化学物质对微生物进行诱变，引起基因突变或真核生物染色体的畸变称为化学诱变。

化学诱变的物质很多，但只有少数几种效果明显，如烷化剂、吖啶类化合物等。

复合处理及其协同效应：诱变剂的复合处理常有一定的协同效应，增强诱变效果，其突变率普遍比单独处理的高，这对育种很有意义。

复合处理有几类：同一种诱变剂的重复使用，两种或多种诱变剂先后使用，两种或多种诱变剂同时使用。

定向培育和驯化：定向培育是人为用某一特定环境条件长期处理某一微生物群体，同时不断将他们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发突变体的一种古老的育种方法。

由于自发突变的变异频率较低，变异程度较轻，故变异过程均比诱变育种和杂交育种慢得多。

微生物化学诱变的操作过程化学诱变剂的剂量主要决定于其浓度和处理时间。

化学诱变剂都具毒性，其中90%以上是致癌物质或极毒药品，使用时要格外小心，移取液体时绝对禁止直接用口吸，避免与皮肤直接接触，不仅要注意自身安全，也要防止污染环境，造成公害。

一、碱基类似物用于诱发突变的碱基类似物有5-BU、5-FU、BUdr、5-IU等他们是胸腺嘧啶的结构类似物，AP、6-MP是腺嘌呤的结构类似物。

最常用是5-BU和AP。

当将这类物质加入到培养基中，在繁殖过程中可以掺入到细菌DNA分子中，不影响DNA的复制。

它们的诱变作用是取代核酸分子中碱基的位置，再通过DNA的复制，引起突变，困此，也叫掺入诱变剂。

显然这一类诱变剂要求微生物细胞必顿处在代谢的旺盛期，才能获得最佳的诱变效果。

（一）碱基类似物的诱变机制正常的碱基存在着同分异构体，互变异构现象在嘧啶分子中以酮式和烯醇式的形式出现，而嘌呤分子中以氨基和亚氨基互为变构的形式出现、一般互变异构现象在碱基类似物中比正常DNA碱基中频率更高。

5-BU导致A:T碱基对转换为G:C碱基。

2-氨基嘌呤也可以诱发DNA分子中A:T－G:C或G:C－A:T的转换。

（二）碱基类似物的诱变处理方法（以5-BU为例）1．单独处理将微生物液体培养到对数期，离心除去培养液，加入生理盐水或缓冲液，饥饿培养8~10 h，消耗其体内的贮存物质、将5-BU加入到经饥饿培养的培养液中，处理浓度为25~40 μg/mL，温合均匀，取0.1~0.2 mL菌悬液加入到琼脂培养基上涂布培养。

微生物菌种选育方式(一)关键词：地衣芽孢杆菌诺卡氏菌 ATCC 北京标准物质网微生物菌种选育技术在现代生物技术中具有十分重要的地位，经历了自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种和基因工程育种五个阶段，各个阶段并不孤立存在，而是相互交叉，相互联系的。

新的育种技术的发展和应用促进了生产的发展。

1．自然选育随着微生物学的发展，特别是在发明微生物的纯培养技术之后，出现了微生物纯种的自然选育。

以基因自发突变为基础选育优良性状菌株的这种方法，是最早应用微生物遗传学原理．进行育种实践的一个实例。

由于微生物体内存在光复活、切补修复、重组修复、紧急呼救修复等修复机制以及DNA聚合酶的校正作用，使得自发突变几率极低，一般为10-6～10-10这样低的突变率导致自然选育耗时长、工作量大，影响了育种工作效率。

在这种情况下，就出现了诱变育种技术。

2．诱变育种1927年，Miller发现X射线能诱发果蝇基因突变。

之后，人们发现其他一些因素也能诱发基因突变，并逐渐弄清了一些诱变发生的机理，为工业微生物诱变育种提供了前提条件。

1941年，Beadle 和 Tatum 采用X射线和紫外线诱变红色面包霉，得到了各种代谢障碍的突变株。

在这之后，诱变育种得到了极大发展。

诱变育种是以诱变剂诱发微生物基因突变，通过筛选突变体，寻找正向突变菌株的一种诱变方法。

诱变剂包括物理诱变剂、化学诱变剂和生物诱变剂。

其中，物理诱变剂包括紫外线、X射线、射线、快中子等；化学诱变剂包括烷化剂(如甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝基乙基脲、乙烯亚胺及氮芥等)、天然碱基类似物、脱氨剂(如亚硝酸)、移码诱变剂、羟化剂和金属盐类(如氯化锂及硫酸锰等)；生物诱变剂包括噬菌体等。

物理诱变剂因其价格经济，操作方便，所以应用最为广泛；化学诱变剂多是致癌剂，对人体及环境均有危害，使用时须谨慎；生物诱变剂应用面窄，其应用也受到限制。

现今，诱变育种已取得了显著的成果，如青霉素生产菌的青霉素产量在40年内增加了近万倍，达到lO万u／ml左右；谷氨酸产生菌经紫外诱变处理，产酸率提高了3l％；用亚硝酸钠、紫外线等物化方法诱变产碱性蛋白酶的地衣芽孢杆菌，使其从原来的以玉米粉为碳源转变为以大米为碳源进行发酵产酶，后用紫外诱变，最终筛选出F一8014菌株，产酶量提高了37％。

原核细胞型微生物1. 菌落：单细胞接种到固体培养基形成的一个肉眼可见的细胞群体。

2.荚膜：某些细菌在一定营养条件下可向细胞壁表面分泌一层松散透明，粘度极大的胶状物质。

3.鞭毛：起源于细胞质膜内侧的基粒，穿过细胞壁而生出于菌体外的纤细、弯曲、能收缩的丝状物。

4.芽孢：有许多细菌发育到某个阶段，在细胞内形成一个圆形或椭圆形的，对不良环境条件具有抗性的特殊结构称为芽孢，又称内生孢子。

5. 质粒：细菌细胞中尚存有染色体外的遗传因子。

为分子量较小的环状DNA分子，能自我复制。

6. 菌胶团：多个细菌的荚膜连在一起的，其中包含着许多细菌。

7.微荚膜：有些细菌的荚膜很薄（20nm）就称为微荚膜。

8. 微生物：肉眼看不见的，必须借助于显微镜才能看见的微小生物。

9. 微生物学：是研究微生物生命活动规律的学科。

10、蓝细菌：是一类进化历史悠久、无鞭毛、含叶绿素a、进行产氧性光合作用的大型的原核生物。

真核细胞型微生物1. 子实体：大型真菌的产孢结构。

2. 同宗接合：接合发生在相同类型的菌丝细胞之间。

3. 异宗接合：接合发生在不相同类型的菌丝细胞之间。

4. 初生菌丝：由担孢子萌发形成的单核菌丝。

5. 次生菌丝：性别不同的两条初生菌丝结合形成的双核菌丝。

6. 有隔菌丝：菌丝管腔中有横隔膜。

7. 无隔菌丝：菌丝管腔中无横隔膜、为一个细胞，内有多个核。

8. 假菌丝：有些酵母菌的芽体成熟后并不脱离母体细胞，而是在成熟的芽体上进一步出芽，形成藕节状的细胞连接体，期间以狭小的面积相连，称之为假菌丝。

9. 吸器：有些寄生性真菌的菌丝在侵入寄主细胞后形成的伸入细胞吸收营养的旁支10. 菌核：高等真菌菌丝形成的抵抗不良环境的颗粒休眠体11. 菌索：菌丝平行排列形成的绳索状结构12. 假根：根霉属真菌的匍匐丝与基质接触分化形成的固着和吸收作用的根状菌丝非细胞型微生物1. 噬菌斑：指在细菌培养平板上接种噬菌体后，出现的透明的溶菌空斑。

2. 噬菌体：侵染细菌的病毒。