2第二章 菌种的来源

第二章：发酵工业菌种 一、常用的工业微生物 二、发酵工业菌种筛选的原则与基本技术 三、发酵工业菌种改良
对产物进行菌种筛选时，有两条经验： 对产物进行菌种筛选时，有两条经验：
进化上向上兼容 次生代谢在进化上后移， 次生代谢在进化上后移，芽孢菌以上才有 筛选意义。 筛选意义。
最常用的工业微生物
细菌
醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌 醋杆菌属的醋化醋杆菌、 乳酸杆菌 枯草杆菌 丙酮丁醇梭菌 大肠杆菌 谷氨酸棒状杆菌
2. 分离筛选工作在实际中应用的几个方面
从被污染的生产及科研用菌中分离目的菌； 从被污染的生产及科研用菌中分离目的菌； 生产中长期使用的菌种的定期分离筛选 ； 从各种育种方法处理的微生物材料中分离筛选适于工 业目的的优良菌株 ； 从已知菌种和大自然中分离新菌株 寻找新的发酵产品的产生菌； 寻找新的发酵产品的产生菌； 寻找老产品的新的优良菌株。 寻找老产品的新的优良菌株。 从保藏机构获取菌种进行分离筛选有两个好处： 从保藏机构获取菌种进行分离筛选有两个好处： 经济性 指导性
设计筛选方案时必须考虑两个要点 选择性 灵敏度
3. 新种分离与筛选的步骤
样品采集
→样品的预处理→目的菌富集培养
→菌种初筛→菌种复筛→菌种发酵性能鉴定 →菌种保藏。 菌种保藏。
3. 新种分离与筛选的步骤
查阅资料） 调查研究（查阅资料）
菌种纯化
试验方案设计
所需微生物？） 样品采集（所需微生物？）
初 筛
A
µ
B
S0
基质浓度对A、 两种菌的比生长速率 两种菌的比生长速率（ ） 基质浓度对 、B两种菌的比生长速率（µ）的影响
富集什么菌株？ 当S<S0时，富集什么菌株？ 富集什么菌株？ 当S>S0时，富集什么菌株？

第三节 优良菌种的选育
2、突变菌株的筛选
抗反馈阻遏和抗反馈抑制突变菌株的筛选
抗阻遏和抗反馈突变型都是由于代谢失调所造成的，在细胞中已 经有大量最终代谢产物时仍然继续不断地合成这一产物。
选育结构类似物抗性突变株 结构类似物是指一些和细菌体 内氨基酸、嘌呤、维生素等代 谢产物结构相类似的物质
主要用于末端产物的积累
时间
1943 1943 1943 1945 1947 1955 1971 1977 目前
发酵单位(u/ml)
100 250 500 ～850 ～850 ～8000 ～2万 ～5万 5～10万
从青霉素产量看诱变育种
第三节 优良菌种的选育
二、 诱 变 育 种
原理 理论基础就是基因突变，所谓突变是指由于染色体和基 因本身的变化而产生的遗传性状的变异。主要包括染色 体畸变和基因突变两大类。 诱发突变：用各种物理、化学因素人工诱发的基因突变。 诱变剂：化学诱变剂、物理诱变剂、生物诱变剂 基本方法：诱变 + 筛选
第三节 优良菌种的选育
2、突变菌株的筛选
抗性突变株的筛选 条件抗性突变（条件致死突变） 菌株突变后在特定条件下能生长，而在原来条件下不能繁殖而 被致死；而野生型在两种温度均能增殖。 最主要的是温度敏感突变株，其常可提高产物的产量。 敏感突变 突变株对某些抑制剂等物质更加敏感，而对野生型没什么大的 影响。
•诱导抑制剂法：加入某些诱导抑制剂阻止相应的某些诱导酶的合成。 •显色反应法：即用不含诱导物的平板培养菌株，而后加入适当的底 物（常用经酶解后有颜色变化的底物），以便快速检测出组成型菌 落。
第三节 优良菌种的选育
2、突变菌株的筛选
抗性突变株的筛选 抗生素抗性突变 •在抗生素产生菌选育中，通过筛选抗生素抗性突变可提高抗 生素产量。 •抗生素抗性突变株除能提高抗生素的产量外，还能提高其它 代谢产物的量。 抗噬菌体菌株的选育 先诱变处理，再用高浓度的噬菌体平板筛选抗性菌株。

透明圈的大小不能完全作为选择高产菌的依据， 因为在深层培养中的产酶单位与平板上圈的大小之 间并不完全成正比。 但作为初筛的手段是有意义的
2、变色圈法
对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在 底物平板中加入指示剂或显色剂，使目的微生物菌 落周围呈现变色圈，从而能被快速鉴别出来。
如： 筛选果胶酶产生菌
通常用于分离筛选氨基酸、核苷酸 和维生素的产生菌 工具菌（指示菌）是一些相对应的营养缺陷型菌株
将待检菌涂布于高浓度工具菌并缺少所需营养物的平板上进 行培养，若某菌株能合成平板所需的营养物，在该菌株的菌 落周围便会形成一个混浊的生长圈 如：嘌呤营养缺陷型大肠杆菌与不含嘌呤的琼脂混合倒平 板，在其上涂布含菌样品保温培养，周围出现生长圈的菌 落即为嘌呤产生菌
三、含微生物样品的采集
较复杂；应根据分离目的灵活掌握 土壤（丰富、 5-25cm、土质、酸碱度、植被状况、地理条件、季节）
食品 、海水、动物、植物、极端环境
根据微生物的营养类型采样
森林土中有相当多枯枝落叶和腐烂的木头，富含纤维素， 肉类加工厂附近、饭店排污沟，易分离到蛋白酶和脂肪酶 适合利用纤维素作碳源的纤维素酶产生菌生长。 产生菌。 根据微生物的生理特性采样 面粉加工厂等场所易分离到产淀粉酶、糖化酶的菌 筛选高温酶产生菌通常从温泉、火山爆发处、堆肥等采样； 筛选产低温酶的微生物，可从冰窖、南极、深海等采样
A
μ
B
S0
基质浓度对A、B两种菌的比生长速率（μ）的影响
当S<S0时，富集什么菌株？ 当S>S0时，富集什么菌株？
连续富集培养技术分离菌株的优点
• 分离的菌株特别适合连续发酵生产过程 • 有利于分离具有某种工业生产特性的菌株 • 可以筛选出能共生的稳定混合培养物

BCRC 台湾生物资源保藏研究中心，台湾新竹
长江大学生科院生物工程系
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国外菌种保藏机构
ATCC(American Type Culture Collection）美 国典型菌种保藏中心 NBRC (NITE Biological Resource Center)日本 技术评价研究所生物资源中心 NRRL (Agricultural Research Service Culture Collection) 美国农业研究菌种保藏中心 CBS (Centraalbureauvoor Schimmelcultures) 荷兰微生物菌种保藏中心 UKNCC (The United Kingdom National Culture Collection ) 英国国家菌种保藏中心
2018年10月18日星期四
ISF 中国农业科学院土壤肥料研究所 CACC 抗菌素菌种保藏管理中心 SIA 四川抗菌素工业研究所 AS 中国科学院微生物研究所 CFCC 林业微生物菌种保藏管理中心 CICC 工业微生物菌种保藏管理中心 CMCC 医学微生物菌种保藏管理中心 NICPB 卫生部药品生物制品监察所 CVCC 兽医微生物菌种保藏管理中心 YM 云南省微生物研究所 CCTCC 中国典型培养物保藏中心 CMBGCAS 海洋微生物中心 CUHK 香港中文大学保藏中心
国内菌种保藏机构27
ACCC 中国农业微生物菌种保藏管理中心 SH 上海市农业科学院食用菌研究所 IA 中国医学科学院抗菌素研究所 CGMCC 普通微生物菌种保藏管理中心 AS-IV 中国科学院武汉病毒研究所 CAF 中国林业科学院菌种保藏管理中心 IFFI 轻工业部食品发酵工业科学研究所 ID 中国医学科学院皮肤病研究所 IV 中国医学科学院病毒研究所 CIVBP 中国兽医药品监察所 GIMCC 广东省微生物研究所微生物菌种保藏中心 CCDM 华中农业大学菌种保藏中心 HKUCC 香港大学保藏中心