第五章 微生物药物产生菌的菌种选育
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微生物菌种的选育方法菌种选育Loremreferentibus(英语:Strain selection 日语:ひずみの选択法语:la sélection des souches 俄语:Штаммвыбор 德语:Stammselektion )微生物菌种是决定发酵产品的工业价值以及发酵工程成败的关键,只有具备良好的菌种基础,才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想的发酵产品。
菌种用途广泛涉及食品、医药、工农业、环保等诸多领域。
自然选育自然选育的菌种来源于自然界、菌种保藏机构或生产过程,从自然界中选育菌种的过程较为复杂,而从生产过程或菌种保藏机构得到菌种的自然选育过程较为简单。
自然选育的步骤主要是:采样,增长培养,培养分离和筛选等。
采样筛选的菌种采集的对象以土壤为主,也可以是植物、腐败物品和某些水域等。
土壤是微生物的汇集地,从土壤中几乎可以分离到任何所需的微生物,故土壤往往是首选的采集目标。
微生物的营养需求和代谢类型与生长环境有很大关系。
富集培养由于采集样品中各种微生物数量有很大差异,若估计到要分离的菌种数量不多时,就要人为增加分离的概率,增加该菌种的数量,称为富集培养。
纯种培养尽管通过增长培养的效果很好,但是得到的微生物还是处于混杂状态,因为样品中本身含有许多种类的微生物。
所以,为了取得所需的微生物纯种,增殖培养后必须进行分离。
平板分离法由接种环以无菌操作沾取少许待分离的材料,在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线,微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少,并逐步分散开来。
如果划线适宜的话,微生物能一一分散,经培养后,可在平板表面得到单菌落。
分离方法有三种:即划线分离法、稀释法和组织分离法。
稀释分离法在溶液中再加入溶剂使溶液的浓度变小。
亦指加溶剂于溶液中以减小溶液浓度的过程。
浓溶液的质量×浓溶液的质量分数=稀溶液的质量×稀溶液的质量分数生产能力考察初筛一般通过平板稀释法获得单个菌落,然后对各个菌落进行有关性状的初步测定,从中选出具有优良性状的菌落。
《微生物菌种选育实验》是一门涉及食品理化分析、微生物学实验且由学生自行设计实验方案的综合性、设计性实验课程,集中三周时间开课。
一、实验目的通过本环节训练,加深对发酵工程上游技术中菌种筛选的认识;学会常规选种方法;掌握微生物诱变育种的方法;掌握常规工业微生物菌种保藏法;树立科学认真仔细的态度,培养科研协作精神。
二、实验内容实验一工业微生物菌种分离根据一定的生产目的如产酶、产酸、产酯等,建立不同的筛选模型,并从特定的样品如曲药、酸乳、土壤中筛选出高产适宜的菌株。
1、分离培养基的配制2、无菌器材的准备3、菌悬液的制备4、接种5、培养6、初步鉴定(1) 菌落形态(2) 个体形态7、斜面接种培养实验二工业微生物菌种复筛通过摇瓶培养对实验一所得的菌株的生产性能进行精确的定量测定。
1、发酵培养基的配制;2、目的菌株的摇瓶培养;3、发酵液的生理活性测定。
实验三微生物的诱变育种用紫外线对实验一所得的高产菌株进行诱变,并测定诱变后的菌株的生产能力。
1、单细胞(或单孢子) 悬液的制备;2、致死曲线的测定;3、诱变处理;4、初筛;5、复筛;6、菌种保藏。
三、实验要求1.学生自行设计具体实验方案,在教师指导下由学生自主完成实验。
2.实验结束后,要求学生完成一篇微型小论文。
论文的撰写应本着实事求是的原则,对所做实验过程和数据进行认真、严格的记录和处理,并进行独立分析,不得抄袭他人的数据。
四、考核办法1、考核内容:实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等。
2、考核办法:按照实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等内容综合考核学生,得到学生该门实验课程的成绩。
成绩考核采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分制。
3、考核标准:以实际操作技能和分析解决问题的技能为主,实验考核内容各单项所占分数比例为实验方案20%、实验态度10%、操作技能40%、实验报告30%。
微生物菌种选育概述微生物的菌种对进行微生物工作来讲是非常重要的。
没有“种”无法进行微生物的科学研究;没有良种,不能进行发酵工业的生产。
选育菌种的方法一、引言菌种的选育是微生物学研究中的重要环节,它对于促进农业、食品工业、医药领域的发展具有重要意义。
本文将介绍一些常用的选育菌种的方法,包括传统的筛选方法和基于分子生物学的筛选方法。
二、传统的筛选方法1. 随机筛选法随机筛选法是最常用的菌种选育方法之一。
其步骤包括:从自然环境中收集样品,如土壤、水体等,将样品制成适宜的培养基,然后进行培养。
在培养过程中,通过观察菌落的形态、颜色、生长速度等特征,筛选出具有特殊性状或功能的菌株。
2. 生理选育法生理选育法是根据菌株的生理特性进行选育的方法。
通过调节培养条件,如温度、pH值、氧气浓度等,筛选出适应特殊环境的菌株。
例如,有些菌株能够在高温或低温环境中生长,有些菌株能够在酸性或碱性环境中生长,这些菌株可以被应用于相关领域。
3. 抗性筛选法抗性筛选法是利用抗生素或其他抑制性物质来筛选菌株的方法。
通过将菌株培养在含有抗生素或抑制性物质的培养基上,只有具有抗性的菌株才能够生长并形成菌落。
这种方法可以筛选出具有抗生素抗性、耐酸碱或耐高温的菌株。
三、基于分子生物学的筛选方法1. PCR筛选法PCR筛选法是利用聚合酶链反应(PCR)技术来筛选菌株的方法。
通过设计特异性引物,扩增目标基因片段,然后通过电泳分析扩增产物,筛选出具有特定基因的菌株。
2. 基因克隆筛选法基因克隆筛选法是将目标基因插入表达载体中,然后转化到宿主菌中,通过观察宿主菌的表型变化来筛选菌株。
例如,将具有抗性基因的载体转化到宿主菌中,只有转化成功的菌株才能够生长在含有抗生素的培养基上。
3. 荧光筛选法荧光筛选法是利用荧光蛋白标记目标基因,通过观察菌株产生的荧光信号来筛选菌株。
例如,将荧光蛋白基因与目标基因融合,将融合基因转化到宿主菌中,通过观察菌株产生的荧光信号来筛选具有目标基因的菌株。
四、总结菌种的选育是微生物学研究中不可或缺的一环。
传统的筛选方法包括随机筛选法、生理选育法和抗性筛选法,它们通过观察菌株的形态、生长特性和抗性等来筛选菌株。
选育菌种的方法菌种的选育是微生物研究中的重要环节,合适的菌种对于实验结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常用的选育菌种的方法。
1. 采样菌种的选育首先需要进行采样,即从自然环境中获取潜在的菌种。
采样时需要选择合适的样品,如土壤、水样、植物表面等,以获取丰富的微生物资源。
采样时要注意避免污染和混杂,使用无菌工具和容器进行采样。
2. 前处理采样回来后,需要进行前处理,以去除不需要的杂质和其他微生物。
常用的前处理方法包括表面消毒、筛选、稀释等。
表面消毒可以使用酒精或含氯消毒剂对样品进行处理,以杀灭表面的细菌和真菌。
筛选可以通过过滤或离心等方法,以去除大颗粒的杂质。
稀释可以将样品进行适当的稀释,以分离出单个菌落。
3. 菌落分离菌种的选育需要从复杂的微生物群落中分离出单个菌落。
常用的方法有平板分离法和液体分离法。
平板分离法是将前处理后的样品均匀涂布在含有适宜培养基的琼脂平板上,通过菌落的形态、颜色等特征进行分离。
液体分离法是将前处理后的样品接种在含有适宜培养基的液体培养基中,通过菌落的沉降速度、浑浊度等特征进行分离。
4. 纯化与鉴定分离出的单个菌落需要进行纯化和鉴定。
纯化是指将单个菌落进行传代培养,使其形成纯种。
常用的方法有传代培养、穿刺法等。
鉴定是指对菌种进行鉴定和分类,常用的方法有形态学观察、生理生化特性检测、基因测序等。
鉴定的目的是确定菌种的物种分类、代谢特性和潜在应用价值。
5. 保存与培养选育出的菌种需要进行保存和培养,以便后续的研究和应用。
保存常用的方法有冷冻保存、干燥保存、液氮保存等。
培养则需要选择适宜的培养基和培养条件,以保证菌种的生长和繁殖。
通过以上几种方法,可以选育出适合研究和应用的菌种。
菌种的选育是微生物研究中的重要环节,只有选育出合适的菌种,才能保证实验结果的准确性和可靠性。
选育菌种需要耐心和细心,同时还需要对微生物的特性有一定的了解和认识,以便进行正确的操作和判断。
理想的工业发酵菌种应符合以下要求:⑴遗传性状稳定⑵生长速度快,不易被噬菌体等污染⑶目标产物的产量尽可能接近理论转化率⑷目标产物最好能分泌到胞外,以降低产物抑制并利于产物分离⑸尽可能减少产物类似物的产量,以提高目标产物的产量并且有利于产物分离⑹培养基成分简单、来源广、价格低廉⑺对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感⑻对溶氧的要求低,便于培养以及降低能耗一、从自然界获得新菌种的步骤分离微生物新种的具体步骤大体可分为采样、增殖、纯化、性能测定。
采样菜园和耕作层土壤是有机质较多的土层,常以细菌和放线菌为主;果园数根土层中,酵母菌含量较高;动植物残体及霉腐土层中,分布着较多的霉菌。
豆科植物根系土中,往往存在根瘤菌;河流湖泊的淤泥中能分离到产甲烷菌;油田和炼油厂周围土层中常见分解石油的微生物等。
各种水体也是工业微生物菌种的重要来源,许多具有光合作用能力的微生物以及兼性或专性厌氧微生物都能从各种水体中筛选得到。
增殖才采集的样品中,一般待分离的菌种在数量上并不占优势,为提高分离的效率,常以投其所好和取其所抗的原则在培养基中添加特殊的养分或抗菌物质,使所需菌种的数量相对增加,这种方法称为增殖培养或富集培养。
纯化常用的菌种纯化方法很多,大体可将它们分为两个层次,一个层次较粗放,一般只能达到“菌落纯”的水平,从“种”的水平来说是纯的,其方法有划线分离法,涂布分离法和稀释分离法。
另一层次是较为精细的单细胞或单孢子分离法,它可达到细胞纯即“菌株纯”的水平。
具体操作方法很多,最简便的方法是利用培养皿或凹玻片等分离小室进行细胞分离。
也可以利用复杂的显微镜操作装置进行单细胞挑取。
性能测定菌种性能测定包括菌株的毒性试验和生产性能测定。
二、基因突变和微生物菌种选育基因是在生物体内具有自主复制能力的遗传功能单位,是一个具有特定核苷酸顺序的核酸片段,每个基因约有1000个碱基对。
基因是合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列(通常是指DNA序列)。
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。
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。
菌种选育的常用途径菌种选育是指通过对微生物菌株的筛选、培养、改良等一系列措施,以提高其在特定应用领域中的产量、质量或其他相关性状。
菌种选育在农业、食品工业、医药领域等具有重要应用价值。
本文将介绍菌种选育的常用途径。
1. 野生菌株的筛选和收集野生菌株是从自然环境中采集到的未经人工干预的微生物。
通过对不同环境样品(如土壤、水体、植物组织等)进行采集和分离,可以获得大量潜在有用的菌株。
筛选出具有特定特性或功能的野生菌株,是进行菌种选育的第一步。
2. 菌株的培养和保存为了保持菌株的纯度和活力,需要对筛选得到的菌株进行培养和保存。
常见的培养方式包括液体培养和固体培养。
液体培养适用于大规模生产,而固体培养则适用于分离纯化和鉴定菌株。
还可以利用冷冻保存、低温冷冻保存和干燥保存等方法对菌株进行长期保存,以备后续的选育和应用。
3. 菌株特性的评价和筛选菌株特性的评价是判断菌株是否具有选育潜力的重要依据。
常见的评价指标包括产量、活力、稳定性、抗逆性、产物质量等。
通过对大量菌株进行系统的评价和筛选,可以找到具有优良特性的菌株,并进一步进行深入研究和选育。
4. 菌株改良菌株改良是指通过基因工程、诱变、融合等方法对已有菌株进行遗传改造,以获得更好的性状或功能。
基因工程技术可以通过引入外源基因或调控内源基因的表达来改变菌株的代谢途径或产物合成能力。
诱变则通过物理或化学手段诱导突变,从而获得新的遗传变异体。
融合是将两个不同亲本菌株进行杂交,以获得具有双亲优点的后代。
菌株改良是提高菌株性状和功能的重要手段。
5. 发酵工艺的优化发酵工艺的优化是在选育过程中不可或缺的一环。
通过调节培养基成分、培养条件(温度、pH值、氧气供应等)和发酵参数(搅拌速度、通气量等),可以促进菌株的生长和代谢产物的积累。
还可以利用统计学方法对发酵过程进行建模和优化,以提高发酵效率和产量。
6. 菌株应用评价菌种选育的最终目标是将优良菌株应用于实际生产中。
对菌株应用性能进行评价至关重要。
微生物选育的方法一、自然选育。
1.1 概念与原理。
自然选育啊,就是在自然条件下,微生物群体中会有一些个体发生自然变异。
这就像是在一群学生里,总有几个孩子会有些与众不同的想法或者能力。
微生物的这种自然变异是随机发生的,然后我们根据微生物的不同特性,比如说生长速度啊、对环境的适应能力啊等等,来挑选出我们想要的菌株。
这就好比从一群各有特色的小动物里,挑出最机灵、最健康的那几只。
1.2 操作方法。
这操作起来也不复杂。
我们先从自然界中采集微生物样本,像从土壤里、水里或者动植物的体表。
然后把这些样本放到合适的培养基里培养。
在培养过程中,微生物就会生长繁殖。
我们就仔细观察,看哪些菌落长得快、长得壮,或者有一些特殊的表现,像产生特殊的颜色、气味之类的。
就像我们挑水果一样,看着个大、色泽好的挑。
二、诱变选育。
2.1 诱变的概念。
诱变选育呢,就像是给微生物来一场“特训”。
我们利用物理或者化学的方法,像用紫外线照射微生物,这就好比给微生物来个“日光浴”,不过这个“日光浴”可有点特殊,它能让微生物的基因发生突变。
还有化学诱变剂,就像是给微生物吃了一种特殊的“药”,让它们的基因发生改变。
这种改变是人为诱导的,目的就是让微生物产生我们想要的特性。
2.2 物理诱变。
物理诱变里,紫外线诱变是比较常用的。
我们把微生物放到紫外线下照射一段时间,就像把东西放在太阳下晒一会儿。
但是这个照射时间得把握好,时间短了可能没效果,时间长了微生物可能就被“晒死”了,也就是失去活性了。
照射之后,再把微生物放到合适的培养基里培养,然后从这些变异的微生物里挑选出符合要求的。
2.3 化学诱变。
化学诱变剂就像前面说的是一种特殊的“药”。
比如说亚硝酸,它能和微生物的DNA发生反应,让基因发生变化。
不过使用化学诱变剂得小心,就像摆弄危险的化学药品一样,要严格控制剂量。
剂量小了,诱变效果不明显;剂量大了,微生物可能就被毒死了,根本没法产生我们想要的变异。
三、杂交选育。