微生物诱变育种技术及其应用研究 - yzxzcom.DOCVIP

微生物诱变育种技术及其应用研究 周游1,2，郑雪芳2，刘波2(，朱育菁2，车建美2 福建师范大学生命科学学院，福建 福州 350008；2.福建省农业科学院农业生物资源研究所，福建 福州 350003） 摘 要：本文介绍了国内外微生物诱变育种领域的研究新进展，对诱变的机理进行了总结， 并从物理诱变、化学诱变、复合诱变及生物诱变四个方面对微生物诱变育种的研究 进展进行了概述。介绍了微生物诱变育种的应用及展望。 关键字：诱变 育种 机理 前言 近年来，随着基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，微生物在人类的衣食住行等问题中，正显露出越来越重要且不可代替的独特作用。为了更好的应用功能微生物，传统的自然随机选育已经收到限制，在自然条件下微生物的突变率很低，人们采用了很多物理、化学甚至生物的方法来人为地提高微生物的突变率，使微生物的代谢产物朝向人们所希望的方向，改变细胞内基因序列，优化遗传性状，获得所需要的高产、优质和低能的菌种。本文旨在将目前微生物的诱变育种技术及其应用的进展做一介绍。 2.微生物诱变技术的研究进展 2.1 物理诱变 物理诱变是使用各种射线对微生物进行诱变操作，其中包括紫外线、激光、微波、X射线、γ射线、快中子、Co60和离子注入等。该种方法所用的仪器设备比较简单，育种效果较好。 2.1.1 紫外线 紫外诱变技术是诱变优良菌株的常规育种方法，设备简单，诱变率高，操作安全等特点，已经广泛应用于。在抗性育种选育方面，杨合同等人2004）通过对绿色木霉紫外诱变处理，获得了抗低温以及对多菌灵具有抗性的突变株。吕明波（2010）利用紫外线诱变方法，以鼠李糖乳杆菌为初始菌株，筛选到了9株耐高温高产乳酸菌产酸能力也有较大的提高。枯草芽孢杆菌2.1.2 微波 方法安全，对身体没有危害，所以此方法在微生物育种较为广泛[6-9]。Sasaki等李剑峰（2009）用苜蓿根瘤菌L-5为原始菌株，通过微波诱变（600w30s）处理，得到5株具备较高溶磷能力能力，耐卡那霉素和青霉素的突变菌株。王玲（2006）波(50,100 s)处理小麦纹枯病生防菌株S 02，可选育出高效菌株涂璇（2010）采用微波诱变（750W；2450MHz；30s）处理的方法，处理高产链霉菌702，致死率可达70.53％，抗药性突变率高达23.13％。 2.1.3 辐射 由于具有很强的穿透能力，用Co60 γ射线诱变的方法处理高产丁二酮菌株。突变菌株丁二醇的产量分别是原始菌株倍和倍。许晓鹏（2008）经过X射线辐射诱变的黑曲霉，产的仔葡萄糖苷酶活力提高了18U/ mL。 2.1.4 激光 激光是一种光量子流，又称光微粒，激光和普通光在本质上都是电磁波。在亮度、方向性和相干性等方面，具有普通光所无法比拟的优异特性，大大提高了诱变效果，所以发展快、应用广。，可以直接或间接地影响生物有机体，引起细胞DNA或RNA、质粒、染色体畸变效应、酶的激活或钝化以及细胞分裂和细胞代谢活动的改变。 彭义强（2002）通过激光诱变筛选高产植酸酶黑曲霉菌株，筛选到了一株酶活提高达3.75倍的单个变异菌株。刘真真（2008）对野生菌株绿色木霉Tr-02进行辐照诱变，在适宜条件下培养，比初始菌株聚糖酶活力增长31.83％。 激光诱变因具有高效、稳定、定向突变率高、辐射损伤轻等优点，逐渐受到研究人员的关注。运用He-Ne激光辐产气肠杆菌结果筛选到一株遗传性状稳定的高产氢突变株，具有良好的耐酸性 2.1.5 离子束 离子束是一种新的诱变源，其突变频率比较高，突变谱广并且对生物具有损伤轻好等特点，在诱变育种方面发展极为迅速。离子注入诱变育种的机理主要是能量沉积效应，动量传递、质量沉积和中和与交换效应。 能量沉积效应主要指离子注入生物大分子，注入的离子发生一系列碰撞，失去能量，并将离子的能量逐步转移到生物大分子里，获得的能量使生物大分子发生建断裂、原子被击出位，使生物大分子突变。质量沉积效应主要指注入的离子与生物大分子形成新的分子，使生物体产生死亡、染色体或DNA突变等生物学效应。余增亮（1994）将N+ 注入a-萘乙酸，a一萘乙酸分子本身由C，H，O三种元素组成，不含N。注入后从中检出稳定的含氮产物。 离子束与X射线、γ射线辐射相比，具有传能线密度高，突变率高、突变谱广、死亡率低，可修复性较小等特点。郭慧女（2011）通过离子束注入技术对产β-葡萄糖苷酶菌株进行诱变，突变株与原茵株相比，酶活提高了53％。谢传晓（2003），研究了离子束诱发大肠杆菌利福平抗性突变，并且证明低能氮离子注入具有损伤轻而突变率较高的特点。赵洪英（2001）等用N+束注入庆大霉素产生菌进行诱变经筛选得到了高产抗突变菌种产抗能力可提高27.39%成果显著 2.2 化学诱变