02 工业发酵菌种选育.pptVIP

第二章 工业发酵菌种选育 工业发酵生产水平取决于 第一节 工业发酵生产菌种 一、微生物代谢产物的类型 细菌（bacteria）：常用的有枯草芽孢杆菌醋酸杆菌、乳酸菌、棒状杆菌、短杆菌等。 霉菌（mould）：喜偏酸性环境。可用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等。 第二节 工业发酵生产菌种来源 自然选育操作流程 以微生物的自然变异作为基础的生产选种的机率很低，一个基因的自然突变频率仅10-6～10-10左右。 以诱发突变为基础的育种，是国内外提高菌种产量、性能的主要手段。 确定出发菌株 ↓ 菌种的纯化选优 ↓←出发菌株的性能鉴定 同步培养 ↓ 制备单细胞（或单孢子）悬液 ↓←活菌浓度测定 诱变剂的选择与确定诱变剂量的预试验 ↓ 诱变处理 ↓ 平板分离 ↓计形态变异的菌落数，计算突变率 挑取疑似突变菌落纯培养 ↓ 突变体的初步筛选 ↓←用简单快捷的方法 重复筛选 ↓←摇瓶发酵试验 选出突变体（根据情况进行生产试验或重复诱变处理） 指两个不同基因型的菌株通过接合或原生质体融合使遗传物质重新组合，再从中分离筛选具有新性状的菌株。 基因重组过程 把外源DNA分子结合到任何病毒、质粒、或其它载体系统中，组成新的遗传物质，并转入宿主细胞内进行繁殖的过程。 微生物菌种的衰退 菌种的复壮 菌种的保藏 一、菌种的衰退 菌种的自发突变或回复突变，引起菌体本身的自我调节和DNA的修复 细胞质中控制产量的质粒脱落或核内DNA和质粒复制不一致 移接代数越多，发生突变的概率越高 不良的培养和保藏条件 二、菌种的复壮 菌种复壮的方法：纯种分离（自然选育） 生产菌种 发酵工艺 提取工艺 内因 内因 外因 1.初级代谢产物：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。 2.次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。如抗生素、毒素、激素、色素等。 二、工业化菌种的要求 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高 效地合成产物 菌种可以在要求不高，易于控制的培养条件下迅 速生长和发酵。 生产菌种要纯粹，不易感染其它微生物或噬菌 体，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质 量的稳定性。 生产菌及其产物的毒性必须考虑 三、 工业上常用菌种 酵母菌（yeast）：属单细胞真核生物，主要分布于含糖较多的酸性环境中。常用的有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等。 放线菌 放线菌（actionmycetes）：原核微生物类群。在含有机质丰富的微碱性土壤中分布较为广泛。主要用于生产多种抗生素。 微生物（包括动、植物细胞）几乎可以生产我们所需的一切产品，但是涉及到工业化生产对于某一种特定的产品，只有特定的微生物才具有大量表达的潜力。 问题： 生产抗生素的微生物能不能用于生产氨基酸？ 礼来(Eli lilly),花了10年的时间从40万株微生物中，发现了三种有潜力的新抗生素。 例： 发酵工业符合要求的菌种可从如下途径获得： （1）从自然界分离筛选。 （2）从菌种保藏机构获得。 （3）从生产过程中已有菌种中 筛选发生正突变的优良菌种。 菌种选育 经验育种 自然选育 诱变育种 主要通过突变 和筛选来育种 定向育种 杂交育种 分子育种 常规的杂交育种 原生质体融合 通过DNA重 组技术来育种 菌种选育方法主要包括： （一）自然选育 定义：在生产过程中，不经过人工诱变处理，利 用菌种的自发突变而进行菌种筛选的过 程，叫做自然选育或自然分离。 自然选育的菌种来源：自然、菌种保藏机构或生 产过程。 采 样 增殖培养 纯种分离 纯培养 生产性能测定 方法、地点、时间和周围环境记录 1．稀释分离法 2．平板划线分离法 测定代谢产物或其它目的性状 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物 （二）诱变育种 诱变育种定义：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，称为诱变育种。 诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂 诱变剂 物理：紫外线，快中子，X射线，γ射线，激光 化学：碱基类似物、与碱基反应的物质 { 诱变育种操作流程 （三）杂交育种 融合 生长快、产量高 菌B生长快，产量低 菌A生长慢，产量高 （四）分子育种 目标DNA片段的获得 与载体DNA分子的连接 重组DNA分子引入宿主细胞 筛选含有所需重