第四章 菌种退化和复壮及保藏
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微生物育种及工业菌种退化复壮和保藏方法一、代谢调控育种Metabolic Control Breeding1.营养缺陷型突变株(auxotroph mutant)•酶缺陷,结果造成中间产物积累;•解除协同反馈,使另一分支末端产物积累;•渗漏型突变(酶未完全丧失活性,下降),末端产物少,中间产物积累。
2.抗反馈调节突变株(regulation defective mutant)突变株筛选•调节基因或操纵基因突变,产生的阻遏蛋白与不能结合或结合;•结合,但不发生作用;•结构基因突变,使结构酶无结合能力但有催化活性;方法:末端产物结构类似物筛选;营养缺陷型回复突变株筛选.3.组成型突变株(constitutive mutant)筛选•突变发生在调节基因或操纵基因,解除对诱导物的依赖,可获组成型突变株。
•筛选方法:设计条件使组成型优势生长,或通过菌落分辨。
①加诱导酶合成抑制物②交替培养法③显色反应法4.抗(敏感)性突变株(resistant mutant)筛选•包括:抗生素、金属离子、温度、噬菌体①抗生素抗性突变:提高产量②抗噬菌体突变:消除噬菌体污染③条件抗性突变:如温度,可提高产量④物敏突变:如氟乙酸敏感突变型,顺乌头酸酶活性极低,异柠檬酸产量少,柠檬酸积累。
二、基因重组育种(gene recombination breeding)基因重组育种的定义:是指采用接合、转化、转导、原生质体融合、有性杂交及准性生殖等遗传学方法和技术,使微生物细胞内发生基因重组,以增加优良性状的组合或者导致多倍体的出现,从而获得优良菌株的一种育种方法。
(P24第2段)1.原核生物的基因重组育种(1)接合(conjugation)定义;大肠杆菌的4种不同接合型菌株:F+、F-、Hfr菌株和F’菌株(2)转导(transduction)转导、转导子(transductant)、转导噬菌体(3)转化(transformation)转化、转化子(transformant)、感受态(competence)2.真核微生物的基因重组育种主要有有性杂交、准性杂交、原生质体融合和转化等形式。
菌种为什么会退化?如何防止菌种退化以及复壮菌种呢?在食用菌生产中,由于各种原因,常使菌种遗传物质发生变异,进而出现优良性状减退或消失、产量降低、质量下降等现象,这就是菌种退化。
(一)菌种退化:1.菌种退化的实质:菌种退化的实质是遗传物质发生了可遗传的变异。
菌种退化是一个从量变到质变的渐变过程,当发生有害变异的个体在群体中显著增多,以致占据优势时才会表现出来。
对于群体来说,个别细胞的退化变异会随着细胞的分裂而逐步增加,使衰退的个体逐渐增多,最后使整个群体发生严重的衰退。
虽然菌种退化现象普遍存在,但可以采取适当措施延缓其退化进程,将群体的退化控制在最低限度。
尽管个体的变异可能是一个瞬时的过程,但菌种退化却需要较长的时间。
因此,在退化的菌种中,经常有少数尚未退化的个体,这是菌种复壮的基础。
2.菌种退化的原因与表现:菌种退化的主要原因是交叉感染、自体杂交、基因突变、培养条件不适等,病毒感染也会引起菌种退化。
食用菌菌种感染病毒后,病毒数量不仅会随着菌丝体的扩大繁殖而增加,而且还会通过带毒的孢子传给下一代。
当菌种携带一定浓度的病毒粒子时,在栽培中就会表现出产量降低、质量下降等退化现象。
菌种退化除了与其自身的遗传特性和所处的环境密切相关之外,还受转管次数、机械创伤等外界因素影响。
菌种退化的主要表现是理想的优良性状逐渐丧失,继而出现菌丝生长势弱、代谢能力下降、产量降低、易受病虫害感染等。
3.防止菌种衰退的措施:在某种意义上,菌种退化是必然发生的现象,但依然可以采取多种措施防止菌种过早衰退。
(1)控制母种转管次数:从理论上讲,菌种可以进行多次转接;但由于在操作中菌丝受机械创伤等影响,会使菌种产生突变,而多数突变对菌种是不利的。
因此在可能的情况下,尽量减少转管次数。
实践证明,生产上用的菌种转接控制在5代范围内较为合适。
(2)防止菌种混杂在菌种转接、出菇管理等过程中,加强品种隔离管理,减少品种间相互混杂的机会,防止不同品种的孢子四处传播,以保证优良品种的遗传特性相对稳定。