微生物的遺傳變異和育種-資料下載頁

　　

【正文】 胞。使用最廣泛的是。 其次為枯草桿菌和釀酒酵母。 ? 以重組質粒作載體 ,用轉化方法； 以病毒DNA作重組載體 ,用感染方法。 ? 理想情況，重組載體進入受體細胞 ,通過自主復制而大量擴增 ,使受體細胞表達出供體基因所提供的部分遺傳性狀 ,受體細胞就成為“工程菌”。 基因工程的主要操作步驟 二、基因工程在微生物方面的應用 ? 提高代謝產物產量：例如所有的氨基酸合成酶基因都可以在不同系統中克隆與表達。其中蘇氨酸、色氨酸、脯氨酸和組氨酸等工程菌已達到工業化生產水平。蘇氨酸工程菌在前蘇聯和日本都已用于工業生產 ,蘇氨酸產量可達 60g/L以上，我國蘇氨酸產量可達 20g/L 。 二、基因工程在微生物方面的應用 ? 生產新的抗菌素 天藍鏈霉菌合成藍色的多酮肽抗菌素－放線紫紅素，麥迪霉素產生菌合成褐色的麥迪霉素。經過兩級克隆，麥迪霉素產生菌產生一種新的紫色化合物，是麥迪霉素與放線紫紅素的雜種化合物，為一種新的抗菌素 ,命名為 MederhodinA。 二、基因工程在微生物方面的應用 ? 改良工業酶生產菌株 ： 蛋白酶、木糖異構酶、纖維素酶、葡萄糖淀粉酶以及凝乳酶等均進行了研究。研究較多的是 α淀粉酶和青霉素酰化酶。 ? 1981年起 ， 在枯草桿菌或大腸桿菌中克隆和表達了來自枯草桿菌、淀粉液化芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等菌種的 α－ 淀粉酶基因 ，比野生株 最高的可達 30倍。目前美國已用基因工程菌生產。 ? 德國首先克隆大腸桿菌青霉素 G酰化酶基因。我國青霉素 G酰化酶的產量可達 3000單位 /L以上。 第五節 菌種保藏 ? 微生物受外界環境的影響會經常地發生小機率的變異，這種變異可能造成菌種生產性狀的劣化或自身死亡。 ? 要使菌種在生產中長期保持優良的生產性狀就必須設法減少菌種的退化和死亡，做好保藏工作。 一、菌種退化及其防治 ? （一）、菌種退化：生產菌株生產性狀的劣化或遺傳研究菌株遺傳標記的丟失。如產孢能力喪失、發酵液產物組成改變、主產物減少和副產物增加等。 ? 菌種退化是一個逐漸發展的過程，指細胞群體的變化，而不是指單個細胞的變化。自發變異的單個細胞與其它細胞一起接入新鮮培養基時，由于細胞生理、代謝調節及產生產物的不同，在某些培養條件下，發生自發變異退化細胞的數量可能逐漸增多，經過多次傳代能使此變異類型完全占優勢而導致細胞群體的退化。 一、菌種退化及其防治 ? 環境條件可以影響菌種退化的速率。不利環境往往加速突變型生產菌向野生型方向退化。單純環境條件如碳源、氮源、 pH、 溫度等造成生產性狀的下降是因批而異的，下一次發酵可以完全恢復正常，菌種本身并沒有變化，不是退化。由于雜菌污染導致生產性狀下降也不是退化，通過采取對設備的清洗、維修、重新殺菌等一系列措施，加強無菌操作，可以避免雜菌的繼續污染。只有菌株本身性狀的劣化，才是退化。 一、菌種退化及其防治 ? （二）、菌種退化的原因： ? 基因（負）突變。缺陷型基因發生頻率很低的回復突變，由于具有生長優勢，在傳代過程中，數量比例上升很快，就斜面菌種而言退化細胞還只是少數，但發酵過程中這些少數菌的存在會使退化性狀表現強烈，成為事實上退化菌種。 一、菌種退化及其防治 ? 非基因突變 。如構窠曲霉用分生孢子傳代，子囊孢子逐漸減少，表現出不產子囊孢子的“突變”；如果用子囊孢子傳代，則分生孢子逐漸減少。培養和保藏條件可以從多方面影響菌種的退化。如陳舊的培養物中可能積累對微生物有毒害作用的物質而提高突變率，溫度上升也有利于突變，某些營養成分的不足可促進野生型回復突變株的生長優勢。泡盛曲霉變異菌株糖化酶產生株在馬鈴薯葡萄糖培養基上傳代酶產量降低極少，在麥汁酵母膏培養基上傳到第 10代，產酶能力降至 1/4。 一、菌種退化及其防治 ? （三）、菌種退化的防治： ? 菌種選育方法 使用單核細胞；采用較高劑量使單鏈突變而使另一單鏈喪失作為模板的能力，減少分離回復。誘變處理后進行充分的后培養及分離純化，以保證保藏菌種純粹，不再發生分離回復。 ? 菌種保藏方式 溫度影響自發突變及細胞活力。斜面保藏于 4℃ 時，突變的可能性大，且斜面保藏一般每 3個月到半年需傳代 1次，對菌種不利。作為生產菌株需同時采用斜面保藏和其它的保藏方式如冷凍干燥孢子、砂土管及液氮保存等。保藏所用的斜面培養基組成應根據不同菌種的特性加以選擇。 一、菌種退化及其防治 ? 菌種培養條件 ①給予營養 缺陷型菌適當的營養必需成分降低回復突變頻率；②給予抗性菌以一定濃度的藥物，使回復的敏感型菌株的生長受到抑制，而生產菌能正常生長；③控制培養基中氮源或碳源的性質，使之有利于生產菌株而不利于退化菌株的生長，從而限制退化菌株的數量上升；④改變培養 pH、 溫度等條件防止退化。如棲土曲霉 ，培養溫度由 28～ 30℃提高到 30 ～ 34℃ 防止了產孢子能力的衰退。避免使用陳舊的培養物作為種子。 一、菌種退化及其防治 ? 菌種管理措施 定期針對性地進行分離純化。純化可以用劃線分離、稀釋分離、單孢子分離等方法，所得單菌落需作生產性狀測試，以保證性能優良。利用生產菌株的遺傳標記，如營養缺陷型及抗性等，進行生長譜平板檢查、藥物濃縮或抗性平板生長等也是純化的方法。使已部分退化的菌種接觸一些惡劣環境，如藥物、低溫及高溫等，汰弱留強。絲狀菌采用孢子移種避免菌絲傳代，交替使用分生孢子和子囊孢子傳代等也可防止退化。 二、菌種復壯 ? （一）、純種分離：從退化菌種的細胞群體中分離出保持原有典型性狀的單細胞，擴大培養，恢復原菌株的典型性狀。稀釋、單細胞分離等。 ? （二）、通過寄主體進行復壯：寄生性退化菌株，回接到相應寄主體上，以恢復或提高其寄生性能。 ? （三）、淘汰衰退個體：例如對 “ 5406” 放線菌的分生孢子 ， 采用 10～ 30℃ 5～ 7天 ， 死亡率達80%， 在抗低溫的存活個體中 ， 留下了未退化的健壯個體。 三、菌種保藏 ? （一）、菌種保藏原理：選擇典型菌種的優良純種，最好采用它們的休眠體 (如分生孢子、芽孢等 )；創造有利休眠的環境條件，如干燥、低溫、缺氧、避光、缺乏營養以及添加保護劑等。保持原種的優良性狀不變，同時考慮方法的通用性和簡便性。 三、菌種保藏 ? （二）、菌種保藏的方法： ? 斜面菌種低溫保藏法 把斜面菌種、固體穿刺培養物或菌懸液等，直接放入 4～ 5℃ 冰箱中。保藏時間一般不超過 3個月，到時必須進行移接傳代，再放回冰箱。 ? 砂土管保藏法 將干燥砂粒與細土混合后滅菌制成砂土管，然后接種保藏 。若把砂土管放在低溫或抽氣后密封，效果更佳。此法適用于產孢子及芽孢菌種的保藏。保藏期 1～ 10年。 三、菌種保藏 ? 石蠟油封藏法 向培養好的菌種斜面上加入滅菌石蠟油，高出斜面 1cm， 然后蠟封管口，立放在冰箱中。該法既可防止培養基水分蒸發，又能使菌種與空氣隔絕。保藏期 1～ 2年 。 ? 真空冷凍干燥法 在低于 15℃ 下，快速將細胞凍結，并保持細胞完整，然后在真空中使水分升華致干。使生長代謝暫時停止，不易發生變異，可長時間保存，一般為 5～ 10年，最多可達 15年。 三、菌種保藏 ? （二）、國內外菌種保藏部分情況： ? 我國 1979年 7月成立中國微生物菌種保藏管理委員會 (CCCCM) ， 亞洲第一，有 14000余株各種微生物，三種保藏方法（斜面．凍干．液氮）下設 5個菌種保藏管理中心。 ? 普通微生物菌種保藏管理中心 (CCGMC)中科院微生物所，北京 (AS)， 真菌、細菌；中科院武漢病毒研究所，武漢 (ASIV)， 病毒。 三、菌種保藏 ? 農業微生物菌種保藏管理中心 (ACCC) 中國農業科學院土壤肥料研究所，北京 (ISF)。 ? 工業微生物菌種保藏管理中心 (CICC) 輕工業部食品發酵工業科學研究所，南京 (ID)，真菌；衛生部藥品生物制品檢定所，北京(NICPBP)， 細菌；中國醫學科學院病毒研究所，北京 (IV)， 病毒。 三、菌種保藏 抗菌素菌種保藏管理中心 (CACC)中國醫學科學院抗菌素研究所，北京 (IA)； 四川抗菌素工業研究所，成都 (SIA)， 新抗菌素菌種；華北制藥廠抗菌素研究所，石家莊 (IANP)， 生產用抗菌素菌種。 ? 獸醫微生物菌種保藏管理中心 (CVCC) 農業部獸醫藥品監察所 ， 北京 (CIVBP) 。 ? 除了上述保藏中心外 ， 從事微生物研究并保藏有一定數量各類專業用微生物菌種的科研單位、大專院校還有近百所。 三、菌種保藏 ? 美國“美國典型菌種收藏所” (ATCC)。 ? 美國“農業研究服務部菌種收藏所” (ARS)設立“北方地區研究室” (NRRL)。 ? 荷蘭“真菌中心收藏所” (CBS)。 ? 日本“大阪發酵研究所” (IFO)。 ? 法國“里昂巴斯德研究所” (IPL)。 ? 西德“柯赫研究所” (RKI)。 ? 蘇聯“蘇聯科學院微生物研究所” (IM)。 三、菌種保藏 ? ATCC僅采用兩種最有效的方法，即保藏期 5～ 15年的冷凍干燥保藏法和 20年以上的液氮保藏法，以最大限度地減少傳代次數和避免菌種衰退。 ? 保藏措施 :當菌種保藏單位收到合適菌種時，先將原種制成若干液氮保藏管作為保藏菌種；然后再制一批冷凍干燥保藏菌種作為分發用。經 5年后，假定第1代 (原種 )的冷凍干燥保藏菌種已分發完畢，就再打開一瓶液氮保藏原種。至少在 20年內，凡獲得該菌種的用戶，至多只是原種的第 2代，可以保證所保藏和分發菌種的原有性狀。 三、菌種的保藏 ? 根據世界菌種保藏聯合會調查 ， 55個國家的菌種保藏機構共有 352個 ，許多大學及研究所都有自己的保藏機構。 復習思考題 ? 證明核酸是遺傳變異物質基礎的經典實驗有幾個 ?請詳細說明實驗的過程。 ? 3個著名實驗者選用了微生物作為研究對象 ? ? 存在方式。 ? ?它有哪些特點 ? ? ?基因突變可分哪幾類 ? 復習思考題 ? ，說明突變的分子機制。 ? 因重組形式 ? ? F＋ 、 F－ 、 Hfr和 F′菌株的異同，并圖示它們的相互關系。 ? ，有哪些環節 ? ? ? 復習思考題 ? ? ? ?它的基本操作步驟是什么 ? ? ?菌種退化的原因有哪些 ? ? 哪些 ? ? ? 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH