第二章 微生物菌种选育(笔记类)

微生物菌种选育一、实验目的1．了解诱变育种的基本原理。

2．学习用诱变育种筛选高产菌株的基本方法。

二、实验内容：1、蛋白酶产生菌枯草芽孢杆菌的诱变选育2、淀粉酶产生菌枯草芽孢杆菌的诱变选育三、实验原理自然界中分离所得的野生菌株其发酵活力一般很低，必须经过人工选育得到突变株，或通过细胞或基因工程操作成为工程菌后才能用于工业化生产。

突变可自发产生，也可诱发产生，但自发突变的频率往往很低，而诱发突变可大大提高突变频率。

所谓诱变就是用物理或化学诱变剂处理均匀分散的细胞群，促使其突变频率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法从中挑选少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学实验之用。

诱变可由化学或物理因素引起，其中紫外线是一种最简单、最常用的物理诱变剂，它能使DNA 链中两个相邻的嘧啶核苷酸形成二聚体而影响DNA的正常复制，从而造成基因突变。

诱变育种时应遵循以下几个原则：(1)选择简便有效的诱变剂；(2)挑选优良的出发菌株，如生产中选育过的自然变异菌株，或是有利性状多的菌株；(3)处理单孢子或单细胞悬液，以使诱变剂接触均匀，避免长出不纯菌落；(4)选用合适生理状态的细胞，细菌一般以对数期为好，孢子以稍加萌发后为好；(5)选用合适的诱变剂量，凡在高诱变率的基础上既能扩大变异幅度，又能促使变异移向正变范围的剂量就是最适剂量，对质量性状的诱变拟采用高致死剂量(95％~99％的致死率)，而对产量性状，一般认为正变常出现在偏低剂量(75％~80％的致死率)中；(6)利用复合处理的协同效应，两种或多种诱变剂先后或同时使用，或同一种诱变剂重复使用；(7)设计和采用高效筛选方案；(8)创造和利用形态、生理与产量间的相关指标，以提高筛选效率。

物理诱变因子中以紫外线辐射的使用最为普遍，其他物理诱变因子则受设备条件的限制，难以普及。

一般用于诱变育种的物理因子有快种子、60Co、γ-射线和高能电子流β-射线等。

紫外线作为物理诱变因子用于工业微生物菌种的诱变处理具有悠久的历史，尽管几十年来各种新的诱变剂不断出现和被应用于诱变育种，但到目前为止，对于经诱变处理后得到的高单位抗生素产生菌种中，有80％左右是通过紫外线诱变后经筛选而获得的。

（生物科技行业）第二章微生物菌种选育(笔记类)第二章工业微生物基础●知识要点和教学要求1）、了解微生物的特点2）、了解常见的工业微生物3）、掌握工业微生物菌种的分离和选育4）、掌握工业微生物菌种的改良5）、掌握工业微生物菌种的保藏6）、掌握工业微生物菌种的扩大培养●能力培养要求通过本章节的学习，学生能掌握工业微生物菌种的分离和选育、改良和保藏方法，以及菌种扩大培养的基本工艺。

●教案内容2.1微生物的特点（1）种类多，分布广目前已发现的微生物在10万种以上。

不同种类的微生物具有不同的代谢方式，能分解各式各样的有机物质和无机物质，当前国内外积极利用微生物来防治公害，分解三废中许多毒性强、结构复杂的物质。

另一方面，不同微生物在生化过程中积累不同的代谢产物，所以发酵工业上常利用各种微生物来生产各种产品，如酒类、酒精、丙酮丁醇、抗生素、酶制剂、有机酸、氨基酸、核酸、维生素、菌体蛋白、医药产品和化工产品等到。

（2）高面积-体积比，代谢能力强（3）生长迅速，繁殖快（4）适应性强，容易培养（5）易变性2.2常见的工业微生物广义的微生物包括病毒、立克次氏体、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、单细胞藻类、原生动物和支原体等。

在发酵工业中经常遇到的是细菌、放线菌、酵母菌、霉菌及危害、放线菌生长的噬菌体。

微生物工业的范围微生物工业越来越深地同国民经济各部门发生关系，涉及的范围十分广泛，而且越来越大，大致可分为下列14类：（1）酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒等）（2）食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳等）（3）有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇等）（4）抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等）（5）酶制剂发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）（6）酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）（7）氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）（8）核苷酸类物质发酵工业肌苷酸、肌苷等）（9）维生素发酵工业（维生素B2、维生素B12等）（10）生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）（11）微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白等）（12）微生物环境净化工业（利用微生物处理废水、污水等）（13）生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质）（14）微生物冶金工业（利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等）2.3工业微生物菌种的分离和选育2.3.1微生物菌种的分离从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤；采样、增殖培养、纯种分离和性能测定等几个步骤。

第二章工业微生物基础●知识要点和教学要求1）、了解微生物的特点2）、了解常见的工业微生物3）、掌握工业微生物菌种的分离和选育4）、掌握工业微生物菌种的改良5）、掌握工业微生物菌种的保藏6）、掌握工业微生物菌种的扩大培养●能力培养要求通过本章节的学习，学生能掌握工业微生物菌种的分离和选育、改良和保藏方法，以及菌种扩大培养的基本工艺。

●教案内容2.1微生物的特点（1）种类多，分布广目前已发现的微生物在10万种以上。

不同种类的微生物具有不同的代谢方式，能分解各式各样的有机物质和无机物质，当前国内外积极利用微生物来防治公害，分解三废中许多毒性强、结构复杂的物质。

另一方面，不同微生物在生化过程中积累不同的代谢产物，所以发酵工业上常利用各种微生物来生产各种产品，如酒类、酒精、丙酮丁醇、抗生素、酶制剂、有机酸、氨基酸、核酸、维生素、菌体蛋白、医药产品和化工产品等到。

（2）高面积-体积比，代谢能力强（3）生长迅速，繁殖快（4）适应性强，容易培养（5）易变性2.2常见的工业微生物广义的微生物包括病毒、立克次氏体、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、单细胞藻类、原生动物和支原体等。

在发酵工业中经常遇到的是细菌、放线菌、酵母菌、霉菌及危害、放线菌生长的噬菌体。

微生物工业的范围微生物工业越来越深地同国民经济各部门发生关系，涉及的范围十分广泛，而且越来越大，大致可分为下列14类：（1）酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒等）（2）食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳等）（3）有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇等）（4）抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等）（5）酶制剂发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）（6）酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）（7）氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）（8）核苷酸类物质发酵工业肌苷酸、肌苷等）（9）维生素发酵工业（维生素B2、维生素B12等）（10）生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）（11）微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白等）（12）微生物环境净化工业（利用微生物处理废水、污水等）（13）生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质）（14）微生物冶金工业（利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等）2.3工业微生物菌种的分离和选育2.3.1微生物菌种的分离从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤；采样、增殖培养、纯种分离和性能测定等几个步骤。

引言：微生物菌种的选育是一项重要的研究领域，其在农业、医药、环境保护等多个领域具有广泛的应用价值。

本文结合相关研究成果，探讨了微生物菌种选育的方法，旨在为相关领域的科研工作者提供参考。

概述：微生物菌种的选育是指通过对微生物的筛选和培养，选择出具有特殊功能或者优良特性的微生物菌株。

其方法包括了菌种筛选、培养条件优化等多个环节。

本文将以此为主线，结合实际案例，详细阐述微生物菌种选育的方法。

正文内容：1. 菌种筛选1.1 传统筛选方法传统筛选方法包括菌落形态观察、生理生化指标检测、抗性测定等。

通过对菌落形态和生理生化特性的观察，可以初步确定菌株的特性。

同时，通过对菌株的抗性测定，可以筛选出具有耐药或者耐环境逆境特性的菌株。

1.2 分子生物学方法分子生物学方法可以应用PCR等技术，快速检测目标菌株的特定基因或者特性。

这些特定基因可能与目标菌株的优良性状相关，通过筛选出含有这些特定基因的菌株，可以更加精确地进行微生物菌种的选育。

2. 菌种培养条件优化2.1 培养基配方优化培养基是微生物菌种培养的基础，其配方的优化对于菌种的生长和代谢具有重要影响。

通过调整培养基中的碳源、氮源、矿质元素等成分，可以优化菌株的生长条件。

2.2 培养条件控制培养条件的控制对于微生物菌株的生长和产生特定代谢产物等方面具有重要影响。

温度、pH值、培养时间等因素的调控，可以使菌株在适宜的环境中进行生长和代谢，从而保证其优良特性的表达。

3. 菌株遗传改良3.1 重组DNA技术重组DNA技术可以通过将目标基因导入到菌株中，使其具有特定的功能特性。

通过引入外源基因，可以使菌株产生特定的代谢产物，或者具有特定的酶活性等特性。

3.2 融合技术融合技术是指将两个或者多个菌株进行融合，从而形成新的菌株。

融合后的菌株可能具有不同菌株的优点，如抗性能力、代谢能力等，从而提高菌株的综合性能。

4. 菌株功能验证4.1 体外实验通过在实验室中建立靶点验证体系，对选育出的菌株进行功能验证。

02 菌种选育本章内容：第一节菌种的来源2.1.1 生物物质产生菌的筛选2.1.1.1 M—生物产物的来源M是各种生物活性产物的丰富资源，要获得所需生物特性的新产物，关键是：①、选择M；②、筛选方案(检测系统)。

M细胞内含物及其培养基成分极其复杂，且所需的产物可能每毫升只有微克到毫克，在选择筛选方法时必须考虑选择性和灵敏度两个方面，即需灵敏度很高的专一性检测方法。

2.1.1.2 待筛选样品的性质寻找新产物的产生菌可用固体或液体培养基筛选。

但次级代谢物的大规模生产是用沉没培养法进行的，由于在固体培养基和液体培养基中产生的次级代谢物的方式不一样，因此有些研究人员以液体培养法为惟一的筛选手段。

2.1.1.3 筛选方案的设计基本上可利用以下三种不同的筛选方法：①、整体生物；②、完整细胞；③、亚细胞制剂。

2.1.2 M选择性分离的原理和方法大多数抗生素均由放线菌产生。

下面介绍放线菌为主的分离方法原理的发展。

选择性分离方法大致可分为五个步骤：①、含M材料的选择；②、材料预处理；③、所需菌种分离；④、菌种培养；⑤、菌种选择和纯化。

以上任何一个阶段都可引人选择压力。

2.1.2.1 含M材料的选择在选择菌种来源时，存在一些选择标准。

对于天然材料，如土壤的选择，来源越是广泛的样品，含有目的类型的M的可能性越大，获得新菌种的可能性越高；另一方面，可寻找已适应相当苛刻的环境压力的M类群。

这种方法已获得某些成功(见表2-1)。

从被污染的实验室培养基中分离出嗜盐菌(Actinopolyspora halophila)，从盐场分离出嗜盐链霉菌，说明在富盐环境中存在一类尚待开发的放线菌。

酸性土壤圈的放线菌类群与其紧接下层的中性圈的放线菌类群有很大不同。

因此，也有可能利用同一生态环境内的不同环境条件分离出更多种类的菌株。

自然环境的菌群可因人类的活动而改变。

于土壤中加入去莠津(atrazine)会导致放线菌菌群数量的增加。

如诺卡氏菌属能生长在Carboxanilide杀真菌剂中。

第二章工业微生物根底●知识要点和教学要求1〕、了解微生物的特点2〕、了解常见的工业微生物3〕、掌握工业微生物菌种的别离和选育4〕、掌握工业微生物菌种的改进5〕、掌握工业微生物菌种的保藏6〕、掌握工业微生物菌种的扩大培养●能力培养要求通过本章节的学习，学生能掌握工业微生物菌种的别离和选育、改进和保藏方法，以与菌种扩大培养的根本工艺。

●教案内容2.1微生物的特点〔1〕种类多，分布广目前已发现的微生物在10万种以上。

不同种类的微生物具有不同的代谢方式，能分解各式各样的有机物质和无机物质，当前国内外积极利用微生物来防治公害，分解三废中许多毒性强、结构复杂的物质。

另一方面，不同微生物在生化过程中积累不同的代谢产物，所以发酵工业上常利用各种微生物来生产各种产品，如酒类、酒精、丙酮丁醇、抗生素、酶制剂、有机酸、氨基酸、核酸、维生素、菌体蛋白、医药产品和化工产品等到。

〔2〕高面积-体积比，代谢能力强〔3〕生长迅速，繁殖快〔4〕适应性强，容易培养〔5〕易变性2.2常见的工业微生物广义的微生物包括病毒、立克次氏体、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、单细胞藻类、原生动物和支原体等。

在发酵工业中经常遇到的是细菌、放线菌、酵母菌、霉菌与危害、放线菌生长的噬菌体。

微生物工业的X围微生物工业越来越深地同国民经济各部门发生关系，涉与的X围十分广泛，而且越来越大，大致可分为以下14类：〔1〕酿酒工业〔啤酒、葡萄酒、白酒等〕〔2〕食品工业〔酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳等〕〔3〕有机溶剂发酵工业〔酒精、丙酮、丁醇等〕〔4〕抗生素发酵工业〔青霉素、链霉素、土霉素等〕〔5〕酶制剂发酵工业〔柠檬酸、葡萄糖酸等〕〔6〕酶制剂发酵工业〔淀粉酶、蛋白酶等〕〔7〕氨基酸发酵工业〔谷氨酸、赖氨酸等〕〔8〕核苷酸类物质发酵工业肌苷酸、肌苷等〕〔9〕维生素发酵工业〔维生素B2、维生素B12等〕〔10〕生理活性物质发酵工业〔激素、赤霉素等〕〔11〕微生物菌体蛋白发酵工业〔酵母、单细胞蛋白等〕〔12〕微生物环境净化工业〔利用微生物处理废水、污水等〕〔13〕生物能工业〔沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质〕〔14〕微生物冶金工业〔利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等〕2.3工业微生物菌种的别离和选育2.3.1微生物菌种的别离从自然界别离新菌种一般包括以下几个步骤；采样、增殖培养、纯种别离和性能测定等几个步骤。