抗生素菌种选育的经验与窍门
菌种选育的常用途径
菌种选育的常用途径引言菌种选育是一种重要的微生物学研究领域,通过对不同菌种的筛选和改良,可以获得具有特定功能的菌株,应用于农业、医药、食品等领域。
本文将详细介绍菌种选育的常用途径,包括菌种筛选、遗传改良和代谢工程等方面。
菌种筛选菌种筛选是菌种选育的第一步,通过对大量的菌株进行筛选,找到具有特定功能的菌种。
常用的菌种筛选途径包括:1. 传统筛选法传统筛选法是指通过传统的培养基和培养条件,观察菌株在不同环境下的生长情况和代谢产物的产量,从中选出具有优良性状的菌株。
这种方法简单易行,但效率较低。
2. 高通量筛选法高通量筛选法是利用自动化设备和高通量平台,对大量的菌株进行快速筛选。
常用的高通量筛选方法包括微孔板筛选、流式细胞术和荧光素酶报告基因等。
这种方法高效快速,能够同时处理多个菌株。
3. 分子生物学筛选法分子生物学筛选法是通过对菌株的基因组进行分析,筛选出具有目标基因或特定代谢途径的菌株。
常用的分子生物学筛选方法包括PCR技术、基因芯片和下一代测序等。
这种方法能够准确地确定菌株的遗传特征,对于寻找具有特定功能的菌株具有重要意义。
遗传改良遗传改良是菌种选育的关键步骤,通过对菌株的基因进行改造或调控,使其具有更好的性状和功能。
常用的遗传改良途径包括:1. 诱变诱变是指通过物理或化学手段对菌株的基因进行改变,产生突变体。
常用的诱变方法包括辐射诱变和化学诱变。
诱变可以导致菌株的遗传多样性增加,从而增加筛选到具有特定功能的菌株的概率。
2. 基因工程基因工程是指通过外源基因的引入或菌株内部基因的改造,使菌株具有特定的性状和功能。
常用的基因工程方法包括基因克隆、基因敲除和基因表达调控等。
基因工程可以准确地改变菌株的遗传特征,实现对菌株的精确改良。
3. 重组DNA技术重组DNA技术是指通过DNA片段的重组和重排,实现对菌株基因组的改造。
常用的重组DNA技术包括PCR扩增、限制酶切和连接等。
重组DNA技术可以实现对菌株基因组的精确改造,为菌种选育提供了有力的工具。
抗生素生产菌株的筛选和鉴定方法介绍
抗生素生产菌株的筛选和鉴定方法介绍随着人口的增加和人类寿命的延长,抗生素的需求也不断地增加。
然而,由于人类过度使用和滥用抗生素,导致一些细菌在漫长的进化过程中逐渐变得对抗生素无效。
因此,开发和生产更多有效的抗生素已成为当今最迫切的医学需求之一。
在抗生素的开发和生产过程中,首先需要筛选和鉴定一些具有良好生产潜力的微生物菌株。
本文将简要介绍一些现代的筛选和鉴定方法。
一、筛选方法1、基于部位和病原性筛选在开发新型抗生素之前,需要先确定需要研究的微生物的种类和类型。
一些微生物部位和病原性较高的物种通常都具有良好的抗生素产生能力。
因此,在一些野外调查和实验室研究中,选择一些来源于人体、土壤或其他具有较高病原性的微生物菌株进行分类和筛选,可以提高竞争和筛选的成功率。
2、基于代谢能力筛选抗生素是由微生物在代谢过程中产生的一种物质。
因此,一些具有较高代谢能力的微生物也往往具有良好的抗生素生产能力。
通过对微生物进行代谢分析,筛选代谢物质含量较高的微生物,可以提高抗生素生产菌株的筛选效率。
3、基于遗传分类筛选通过比较不同微生物菌株的遗传差异,可以快速确定抗生素生产潜能较高的菌株。
实践中,通过基因组测序和系统进化分析,可以较准确地鉴定不同微生物的生物制剂学特点和属性。
二、鉴定方法筛选出抗生素生产菌株之后,需要对其进行鉴定。
鉴定微生物菌株的主要目的是为了确定其物种分类、生理特性和抗生素产量等信息。
以下是一些现代的鉴定方法。
1、基于生理和生化特性鉴定通过观察微生物生长特性和代谢能力,进行生理和生化鉴定,可以粗略地确定微生物的物种分类和菌株特性。
这些鉴定方法包括培养、染色、酸碱度测定和菌落形态分析等。
2、基于分子生物学特性鉴定分子生物学技术,如DNA测序和PCR分析等,可以准确地鉴定微生物的种类和组成,并确定其基因型和生物制剂学特性。
这些技术可以准确定位和分析微生物社群中的有益菌株,并提供基于遗传变异和合成生物学的抗生素遗传创新。
选育优良菌种的方法
选育优良菌种的方法
如何选育优良菌种:
一、筛选有利环境:
1.搜集不同地域不同时期的信息,并结合本地环境,筛选出有利的菌源;
2.对筛选出来的地域进行微生物调查分析;
3.比较等温滴虫、红螨等不同菌株的生长状况,根据客观数据选取稳健的菌种;
二、模拟适应土壤环境:
1.调查分析当地土壤成分,模拟土壤成分;
2.根据不同的营养液和施肥技术,选定优质菌种;
3.鉴定在该土壤条件下,菌株对病原因子的防护效果;
三、采用现代诊断技术:
1.检测菌株表征参数,核实其属种和类型;
2.运用基因测序技术,分析各菌株的遗传参数;
3.应用肿瘤细胞毒力实验和抗真菌、抗紫外、抗旱性等试验,了解菌株的适应性;
四、利用抗性强的优良菌株:
1.评价菌株抗药性、抗内毒素和危害生物毒素等;
2.运用合成细菌表面多肽技术,选育出抗性较强的菌株;
3.利用基因组学、代谢途径学和蛋白质组学等技术,筛选出优良菌株;
五、调节和分离菌株:
1.搜集真菌素、定殖菌素和合成腐植酸等抑制剂,精选优良菌株;
2.测定菌株有效期,并跟踪观测菌株的抗性情况;
3.对菌株进行浓度调节、分离分离,实现菌种的增殖和分布;
六、结语:
选育优良菌种是一个复杂的过程,需要综合运用各种现代技术,根据土壤环境、地域信息以及防护效果等多方面综合分析,逐步搜索、筛选、繁衍和种植过程,才能找到适应于环境的优良菌种。
抗生素菌种筛选
• 所得菌种经过摇瓶液体发酵,测定发酵 所得菌种经过摇瓶液体发酵, 液或菌丝体内抗生素的含量, 液或菌丝体内抗生素的含量,选出生产 能力高的菌种。 能力高的菌种。另一方面对所提取的抗 生素进行结构分析、 生素进行结构分析、药理试验及临床试 验等,确为有效者,即可作为生产菌种。 验等,确为有效者,即可作为生产菌种。
菌种分离首先是从土壤或腐生植物 中收集含菌样品,用无菌水稀释后, 中收集含菌样品,用无菌水稀释后, 涂布于置有适宜细菌、 涂布于置有适宜细菌、放线菌或霉 菌生长的琼脂培养基平皿上, 菌生长的琼脂培养基平皿上,并将 其倒置于恒温箱中,培养一定时间, 其倒置于恒温箱中,培养一定时间, 平皿上长出的许多单个菌落( 平皿上长出的许多单个菌落(单一 微生物的集落) 微生物的集落)经分别分离后即为 各种纯种菌株,简称纯种 简称纯种,移种至试 各种纯种菌株 简称纯种 移种至试 管斜面培养基上, 管斜面培养基上,置4℃冰箱备用。 ℃冰箱备用。
抗生素产生菌种的筛选方案
菌种选育就是按照生产的要求, 菌种选育就是按照生产的要求,以微生 物遗传变异理论为依据, 物遗传变异理论为依据,采用人工方法 使菌种发生变异, 使菌种发生变异,再用各种筛选的方法 筛选出符合要求的目的菌种。 筛选出符合要求的目的菌种。 工业发酵的有用菌种, 菌种筛选 工业发酵的有用菌种,其筛 选步骤包括菌种分离、初筛和复筛,挑 选具有某种能力的有用菌种。 选具有某种能力的有用菌种。
选育菌种的方法
选育菌种的方法一、引言菌种的选育是微生物学研究中的重要环节,它对于促进农业、食品工业、医药领域的发展具有重要意义。
本文将介绍一些常用的选育菌种的方法,包括传统的筛选方法和基于分子生物学的筛选方法。
二、传统的筛选方法1. 随机筛选法随机筛选法是最常用的菌种选育方法之一。
其步骤包括:从自然环境中收集样品,如土壤、水体等,将样品制成适宜的培养基,然后进行培养。
在培养过程中,通过观察菌落的形态、颜色、生长速度等特征,筛选出具有特殊性状或功能的菌株。
2. 生理选育法生理选育法是根据菌株的生理特性进行选育的方法。
通过调节培养条件,如温度、pH值、氧气浓度等,筛选出适应特殊环境的菌株。
例如,有些菌株能够在高温或低温环境中生长,有些菌株能够在酸性或碱性环境中生长,这些菌株可以被应用于相关领域。
3. 抗性筛选法抗性筛选法是利用抗生素或其他抑制性物质来筛选菌株的方法。
通过将菌株培养在含有抗生素或抑制性物质的培养基上,只有具有抗性的菌株才能够生长并形成菌落。
这种方法可以筛选出具有抗生素抗性、耐酸碱或耐高温的菌株。
三、基于分子生物学的筛选方法1. PCR筛选法PCR筛选法是利用聚合酶链反应(PCR)技术来筛选菌株的方法。
通过设计特异性引物,扩增目标基因片段,然后通过电泳分析扩增产物,筛选出具有特定基因的菌株。
2. 基因克隆筛选法基因克隆筛选法是将目标基因插入表达载体中,然后转化到宿主菌中,通过观察宿主菌的表型变化来筛选菌株。
例如,将具有抗性基因的载体转化到宿主菌中,只有转化成功的菌株才能够生长在含有抗生素的培养基上。
3. 荧光筛选法荧光筛选法是利用荧光蛋白标记目标基因,通过观察菌株产生的荧光信号来筛选菌株。
例如,将荧光蛋白基因与目标基因融合,将融合基因转化到宿主菌中,通过观察菌株产生的荧光信号来筛选具有目标基因的菌株。
四、总结菌种的选育是微生物学研究中不可或缺的一环。
传统的筛选方法包括随机筛选法、生理选育法和抗性筛选法,它们通过观察菌株的形态、生长特性和抗性等来筛选菌株。
菌种筛选方法范文
菌种筛选方法范文菌种筛选是微生物学中的一项重要技术,用于从大量的菌株中筛选出具有特殊性状或功能的菌株。
菌种筛选方法可以根据筛选目的和筛选对象的特点进行选择,以下列举了常用的菌种筛选方法:1.外观筛选法:根据菌落的形态、颜色或大小等外观特征进行筛选。
这种方法适合于筛选出形态特殊的菌株,如颜色较深或较浅的菌株。
2.抗生素抗性筛选法:将菌株培养在含有不同抗生素的培养基上,观察菌株的生长情况,筛选出对其中一种或几种抗生素具有抗性的菌株。
这种方法适合于筛选出耐受抗生素的菌株,如耐药菌株。
3.发酵产物筛选法:筛选产生特定发酵产物的菌株。
如筛选产生抗生素、酶类或有机酸等特殊代谢产物的菌株。
这种方法适合于筛选具有特定功能的菌株。
4.pH、温度耐受筛选法:在不同pH值或温度条件下,培养菌株并观察其生长情况,筛选出对酸碱度或温度变化具有耐受性的菌株。
这种方法适合于筛选出耐受极端环境的菌株。
5.发酵特性筛选法:通过观察菌株在发酵过程中的产物、产率或变化等特性,筛选具有优良发酵特性的菌株。
这种方法适合于筛选工业发酵过程中需要的菌株。
6.代谢产物筛选法:通过检测菌株代谢产物的生物活性或化学特性,筛选具有特定代谢能力的菌株。
如筛选具有抗菌活性的菌株。
这种方法适合于筛选具有特殊生物活性的菌株。
7.遗传筛选法:通过引入特定基因标记,并利用特定基因的表达产物对菌株进行筛选。
如筛选具有目标基因表达的菌株。
这种方法适合于筛选具有特定基因功能的菌株。
总之,菌种筛选方法是根据筛选目的和筛选对象的特点,选取适合的筛选方法进行。
不同的菌株筛选方法可以相互结合使用,以提高筛选效果。
通过合理的筛选方法,可以高效地从大量菌株中筛选出具有特殊性状或功能的菌株,并在工业发酵、医药、食品等领域中得到应用。
菌种选育的方法与思考
《发酵工程的实用理论与技术》系列讲座之六
防止菌种退化的方法
控制继代培养特别是产孢子继代培养次数 用正常单菌落进行继代培养 利用不易退化的细胞形态如菌丝或营养细胞进行继 代培养 采用有效的菌种保藏方法(超低温或冷冻干燥) 定期进行分离纯化(自然复壮) 利用恒化器淘汰生长速率下降的退化细胞 加强菌种选育,并在选育过程要诱变筛选与自然复 壮相结合 筛选和培养过程中给与选择压力(人没有压力不进 步,物种没有压力不进化)
《发酵工程的实用理论与技术》系列讲座之六
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抗性菌株的筛选
抗氨基酸类似物和核苷酸类似物菌株在生产氨 基酸和核苷酸方面起着重要作用。 对抑制核酸合成和蛋白质合成的抗生素具有抗 性的菌株,往往有较高的抗生素生物合成能力。 对多种抗生素具有抗性的菌株往往比单一抗性 更能提高抗生素生产能力。 获得抗性的菌株还有可能产生新的活性代谢产 物,并对环境化学毒性的抵抗力增强。 由于抗性基因与抗生素生物合成基因通常在一 条基因簇上,因此抗性基因的激活也常常伴随 着抗生素生物合成基因的激活。
《发酵工程的实用理论与技术》系列讲座之六
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各种诱变剂引起弗氏链霉菌突变的频率
注:Spont/自发突变,UV/紫外线,HA/羟胺,EMS/甲 磺酸乙酯,MMS/甲磺酸甲酯,NQO/4-硝基喹啉-1-氧化 物,MNNG/N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍,CM/氯霉素
《发酵工程的实用理论与技术》系列讲座之六
《发酵工程的实用理论与技术》系列讲座之六
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灭活原生质体融合
采用热、紫外线、电离辐射、化学药物等温和 处理一个或多个亲株,使其部分灭活而失去再 生能力,由此获得的不能单独再生的原生质体 称为灭活原生质体。 这种灭活原生质体经融合后,由于损伤部位的 互补,可以产生具有再生能力的融合子。 采用双灭活亲株的原生质体融合,勿须对亲株 进行诱变标记,即省略了操作步骤,又避免了 由诱变造成的遗传损害。 灭活处理的条件应尽量温和,以保持亲株细胞 的遗传功能与重组再生能力。
抗生素产生菌株的筛选与改造
抗生素产生菌株的筛选与改造抗生素的产生与筛选及菌株改造引言:抗生素是用于治疗和预防细菌感染的重要药物,它们通过干扰细菌的生长和复制过程来发挥作用。
然而,随着时间的推移,细菌对抗生素的耐药性不断增强,逐渐威胁到人类健康。
因此,发现新的抗生素和改造抗生素菌株的研究变得尤为重要。
一、抗生素产生菌株的筛选:1. 采集环境样本:抗生素产生菌株可以从土壤、水、植物及动物等多种环境中分离得到。
科学家往往选择具有高潜力的样本,如土壤富含有机物质的地区、植物的根系等。
2. 分离纯种菌株:从采集的样本中分离出单一的菌株是关键步骤。
这可以通过对样本进行稀释并在富含营养物质的琼脂培养基上进行菌落分离得到。
3. 抗生素活性筛选:将分离得到的菌株进行抗生素活性筛选。
最常用的方法是通过纸片扩散法。
这种方法通过在琼脂培养基上放置含有不同抗生素的纸片,观察菌株对抗生素的敏感性。
敏感的菌株周围的细菌生长受到抑制,形成清晰的抑制圈。
4. 鉴定和培养优良菌株:筛选出具有抗生素活性的菌株后,进行进一步的鉴定和培养。
鉴定工作包括对其形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列进行分析,以确定菌株的分类和物种鉴定。
同时,通过大规模培养和优化培养条件,提高抗生素的生产量。
二、抗生素产生菌株的改造:1. 自然突变:通过自然突变可以获得具有新抗生素活性的菌株。
这种突变可以通过辐射、类似病毒的转位子和基因组重组等方式诱导。
2. 基因工程:通过基因工程技术可以改造抗生素产生菌株,并提高其产量和活性。
常见的方法包括插入外源基因、删除或沉默内源基因等。
例如,将关键抗生素合成途径的酶基因转入细菌中,以提高抗生素产量。
3. 代谢工程:代谢工程可以改变细菌的代谢途径,以增强特定抗生素的生产。
这可能涉及到调控菌株的代谢网络,增加生产抗生素所需合成途径的中间物和酶的产量。
4. 抗药基因探索:通过抗药基因探索可以发现新的抗生素靶标和抗生素作用机制。
科学家可以对已知的抗生素靶标基因库进行大规模筛选,以发现新的抗药基因,从而提供了开发新型抗生素的靶点。
五种菌种选育的方法
五种菌种选育的方法1. 筛选优良菌株:通过对菌种进行筛选,选出具有较高产量、快速生长、稳定性等良好性状的菌株。
可以通过观察菌株的形态特征、生长速度以及产物产量等指标进行初步筛选。
2. 交配选育:将具有不同有益特征的两个菌株进行交配,产生具有更优秀性状的杂种,进一步提高菌种的产量和品质。
3. 基因工程改良:通过基因工程技术对菌株的基因进行修改和调整,强化其有益性状,例如提高产量、耐逆性或产物纯度。
4. 微生物育种:利用微生物的自然变异、诱变或基因重组等方法,通过筛选和选育,培育出具有优良性状的菌株。
5. 隔离培养:从自然环境或特定寄主体内分离出有良好性状的菌株,单独培养并进行繁殖,以保持其稳定性和纯度。
6. 高通量筛选:利用高通量技术,如高通量测序、高通量筛选装置等,对大量菌株进行快速筛选和检测,以选取具有优良性状的菌株。
7. 环境适应培养:通过将菌株暴露在不同环境条件下,如不同温度、盐度、pH值等,挑选出能适应多种环境的菌株,提高其应用广泛性和稳定性。
8. 选择性培养基:根据特定的性状需求,调配选择性培养基,利用特定生理功能或代谢产物的需求,筛选出具有目标性状的菌株。
9. 抗菌素筛选:利用抗菌素对菌株进行筛选,选择出对某种特定抗菌素敏感或耐药的菌株,为后续应用提供基础。
10. 应激培养:通过暴露菌株于适宜剂量的外界应激因子,如氧化应激、低温应激等,筛选出对应激因子具有较高耐受能力的菌株。
11. 连续培养:通过在连续培养系统中进行菌株的增殖和筛选,选出适应此种培养方式的优良菌株。
12. 自动化选育:利用自动化系统对菌株进行快速筛选、监控和评价,提高选育效率和可控性。
13. 发酵条件优化:通过改变发酵条件中的温度、pH值、气体供应等参数,优化菌株的生长和产物产量,提高其应用效果。
14. 组合选育:将具有不同优势特征的菌株进行组合,形成互补优势,从而提高整体产量和产品品质。
15. 代谢工程优化:通过调整和改变菌株的代谢途径和代谢产物分布,来增强产物的产量和纯度。
食用菌类栽培中的菌种选育与培育技巧
食用菌类栽培中的菌种选育与培育技巧食用菌是一种营养丰富且具有药用价值的食品。
随着人们对健康食品的需求增加,食用菌的栽培也逐渐成为一种具有广阔发展前景的产业。
在食用菌栽培过程中,菌种的选育与培育技巧是非常重要的环节。
本文将介绍一些常见的菌种选育与培育技巧,以帮助读者掌握相关知识。
一、菌种选育技巧1. 选择适合的母菌在菌种选育过程中,首先需要选择适合的母菌。
母菌是指具有良好菌株特性的菌株,能够提供所需的基因和生物学特性。
选择母菌时,应根据所需的菌株特性进行筛选,例如产量、品质、抗病性等。
2. 保持菌株的纯度保持菌株的纯度是选育优良菌种的关键一步。
为了保持菌株的纯度,可以采取常规的无菌培养技术,使用无菌操作台进行培养。
此外,还可以利用菌株的生物学特性,如产孢方式、菌丝形态等,进行鉴定,确保选育出的菌种达到要求。
3. 利用遗传改良技术遗传改良技术可以改良菌株的性状,提高产量和品质。
常用的遗传改良技术包括基因突变、遗传重组和转基因等。
通过这些技术,可以改良菌株的抗病性、适应性和产量等,从而提高菌种的优质性。
二、菌种培育技巧1.选择适合的培养基不同的菌种对培养基的要求不同,因此选择适合的培养基非常重要。
培养基应包含充足的营养物质,如碳源、氮源和矿质盐等。
此外,培养基的pH值和温度也需要根据菌种的要求来进行调节,以促进菌丝的生长和子实体的发育。
2. 优化培养条件通过优化培养条件,可以提高菌种的培养效果。
例如,调节培养箱的湿度和通风条件,以创造适宜的生长环境。
此外,还可以选择适当的光照条件和喷水量等,以提高培养效果。
3. 避免病虫害的发生病虫害是菌种培育中常见的问题之一。
为了避免病虫害的发生,可以在培养基中添加适量的抗生素、杀菌剂或杀虫剂等,以防止细菌、真菌和虫害的侵袭。
此外,适时清除培养容器周围的垃圾和杂物,保持培养环境的清洁和卫生。
总结:食用菌类栽培中的菌种选育与培育技巧非常重要。
通过选择适合的母菌、保持菌株的纯度以及利用遗传改良技术,可以选育出优良的菌种。
抗生素菌种选育的研究发展
抗前体及其结构类似物突变株的筛选 抗自身及其结构类似物突变株的筛选 抗分解代谢物阻遏突变株的筛选 代谢障碍突变株的筛选 目前推理选育最常用方法 链霉素抗性突变株的筛选 形态突变株的筛选 磷酸盐抗性突变株的筛选 膜透性突变株的筛选 金属离子抗性突变株的筛选
二、原生质体融合技术
三、基因工程技术 简介
随着分子克隆技术的发展,已形成大量有用的载体系 列,对抗生素产生菌的基因表达调控研究几及抗生素生 物合成的分子遗传学研究不断深入,目前已有多种抗生 素的生物合成基因获得成功克隆和表达,其生物合成机 理研究也已比较深入和全面。
三、基因工程技术
基因工程技术的核心是DNA重组技术,即
其他辅助方法如DNA含量测定、同 工酶电泳电镜观察、利用毒力差异等也 常和上述方法配合使用。
二、原生质体融合技术 小结
目前用于抗生素菌种选育的原生质体融合技术相当成熟, 已形成原生质体诱变、灭活原生质体融合、电诱导原生 质体融合、原生质体再生、原生质体转化等一系列技术。 利用这些技术不仅可以改善菌种的遗传性状,提高抗生 素的产量和改变抗生素的组分,而且可以综合不同菌株 的代谢途径,产生新的抗生素。
优缺点:
较为可靠,不管种子或发酵过程的生产条件、生理条件如何, 都与发酵罐生产条件比较接近,可以模拟进行,但随机性大,需 要进行大量筛选。
一、诱变育种 (目前最常用的育种技术)
(2)推理选育(Rational selection)
根据抗生素生物合成和代谢调控机制来指导和设计的育种方案。 是诱发突变与理性化筛选方法相结合的一种育种方法。
由于链霉菌(Streptomyces griseus)是合成天然抗生素 的最重要的生物,因此基因工程育种技术在链霉菌中应 用最为广泛。20世纪80年代,链霉菌遗传转化系统的 建立和运用实现了链霉菌基因的克隆,1983年Hopwood 等首次利用链霉菌宿主-载体系统克隆到抗生素的生物 合成基因。此后链霉菌的分子生物学发展很快,已形成 了以变铅青链霉菌(Streptomyces lividans)为主的外源 基因克隆表达系统。
菌种选育的常用途径
菌种选育的常用途径菌种选育是指通过对微生物菌株的筛选、培养、改良等一系列措施,以提高其在特定应用领域中的产量、质量或其他相关性状。
菌种选育在农业、食品工业、医药领域等具有重要应用价值。
本文将介绍菌种选育的常用途径。
1. 野生菌株的筛选和收集野生菌株是从自然环境中采集到的未经人工干预的微生物。
通过对不同环境样品(如土壤、水体、植物组织等)进行采集和分离,可以获得大量潜在有用的菌株。
筛选出具有特定特性或功能的野生菌株,是进行菌种选育的第一步。
2. 菌株的培养和保存为了保持菌株的纯度和活力,需要对筛选得到的菌株进行培养和保存。
常见的培养方式包括液体培养和固体培养。
液体培养适用于大规模生产,而固体培养则适用于分离纯化和鉴定菌株。
还可以利用冷冻保存、低温冷冻保存和干燥保存等方法对菌株进行长期保存,以备后续的选育和应用。
3. 菌株特性的评价和筛选菌株特性的评价是判断菌株是否具有选育潜力的重要依据。
常见的评价指标包括产量、活力、稳定性、抗逆性、产物质量等。
通过对大量菌株进行系统的评价和筛选,可以找到具有优良特性的菌株,并进一步进行深入研究和选育。
4. 菌株改良菌株改良是指通过基因工程、诱变、融合等方法对已有菌株进行遗传改造,以获得更好的性状或功能。
基因工程技术可以通过引入外源基因或调控内源基因的表达来改变菌株的代谢途径或产物合成能力。
诱变则通过物理或化学手段诱导突变,从而获得新的遗传变异体。
融合是将两个不同亲本菌株进行杂交,以获得具有双亲优点的后代。
菌株改良是提高菌株性状和功能的重要手段。
5. 发酵工艺的优化发酵工艺的优化是在选育过程中不可或缺的一环。
通过调节培养基成分、培养条件(温度、pH值、氧气供应等)和发酵参数(搅拌速度、通气量等),可以促进菌株的生长和代谢产物的积累。
还可以利用统计学方法对发酵过程进行建模和优化,以提高发酵效率和产量。
6. 菌株应用评价菌种选育的最终目标是将优良菌株应用于实际生产中。
对菌株应用性能进行评价至关重要。
菌种选育原理
菌种选育原理
菌种选育原理是指通过对不同菌株进行筛选、培养和繁殖,最终选出具有优良性状的菌株,用于生产和应用的过程。
这一过程是微生物学和生物技术领域中的重要研究方向,也是现代生物工程技术的基础之一。
菌种选育的原理主要包括以下几个方面:
1. 选择合适的菌株:菌种选育的第一步是选择合适的菌株。
这需要根据生产和应用的需要,选择具有优良性状的菌株,如高产、高效、高质等。
同时,还需要考虑菌株的生长特性、适应性和稳定性等因素。
2. 筛选和鉴定:在选择合适的菌株后,需要进行筛选和鉴定。
这一过程主要是通过对菌株进行培养和繁殖,观察其生长情况、代谢产物和生物学特性等方面的表现,以确定其是否具有优良性状。
3. 培养和繁殖:在确定具有优良性状的菌株后,需要进行大规模的培养和繁殖。
这一过程需要考虑菌株的生长条件、培养基的配方和培养方式等因素,以保证菌株的生长和繁殖。
4. 优化和改良:在菌种选育的过程中,还需要进行优化和改良。
这一过程主要是通过对菌株进行基因工程和遗传改良等技术手段,以进一步提高其生产和应用的效果。
菌种选育是一项复杂而重要的工作,需要综合考虑多种因素,以确保选出的菌株具有优良性状,并能够在生产和应用中发挥最大的作用。
随着生物技术的不断发展,菌种选育的技术和方法也在不断创新和改进,为生产和应用带来了更多的可能性和机遇。
抗生素菌种选育的小经验与小窍门
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菌种选育工作的一些技术窍门(二)
• 用平板梯度法筛选抗性菌种
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菌种选育工作的一些技术窍门(三)
• 用西林小瓶法快速初筛(一)
用西林小瓶代替摇瓶初筛,菌落直接投入小瓶,置摇 床上振荡发酵,用专用工具直接取发酵液做生物效价。 12×6孔 塑胶板 72根玻璃棒 容积15~20 ml,培养基 装量3~5 ml 的72个西林 小瓶 带12×6孔 盖的特制 不锈钢小 瓶盒,小 瓶之间插 入薄胶 皮,瓶口 覆盖8层纱 布 28
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灭活原生质体融合
• 采用热、紫外线、电离辐射、化学药物等处理一 个或多个亲株,使其灭活而失去再生能力,由此 获得的不能单独再生的原生质体称为灭活原生质 体。 • 这种灭活原生质体经融合后,由于损伤部位的互 补,可以产生具有再生能力的融合子。 • 采用双灭活亲株的原生质体融合,勿须对亲株进 行诱变标记,即省略了操作步骤,又避免了由诱 变造成的遗传损害。 • 灭活处理的条件应尽量温和,以保持亲株细胞的 遗传功能与重组再生能力。
• 常用化学诱变剂
盐酸羟胺(HA) 亚硝酸(HNO2) 甲磺酸甲酯(MSM) 甲磺酸乙酯(ESM) N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍(MNNG) 亚硝基甲基脲(NMU)
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诱变剂的使用剂量
• 不同的菌种和菌株以及同一菌株的营养细 胞和孢子对各种诱变剂的耐受程度有很大 差异,因此使用剂量也会有一定的差异。 • 使用剂量一般控制诱变后的细胞或孢子死 亡率在70%~90%以内。 • 因此,诱变前后的细胞活计数是必不可少 的操作步骤。
抗生素生产菌选育和培养
③ 酶浓度
代谢旺盛,细胞壁对酶解最为敏感。
④ 酶解温度 一般控制在20~40℃。
抗生素生产菌选育和培养
土壤中采集样本
土壤由于具备了微生物所需的营养、空气和水分,是 微生物集中的地方。
土壤中含细菌数量最多,每克土壤:细菌(108)>放 线菌(107)>霉菌(106)>酵母(105)>藻类(104) >原生动物(103) 根据土壤特点采样
有机质含量和通气情况
土壤酸碱度和植被情况
抗生素生产菌选育和培养
(5)突变基因的表型
菌种的发酵产量决定于菌种的遗传特性和菌种的培养条件。 突变株的遗传特性改变了,其培养条件也应该作出相应的改变。 在菌种选育过程的每个阶段,都需不断改进培养基和培养条件,以 鉴别带有新特点的突变株,使高产基因能在生产规模下得以表达。
抗生素生产菌选育和培养
第三节 生产菌种的改良
大量稀释
甘氨酸或大量 稀释
硫代硫酸钠或 大量稀释 大量稀释
大量稀释
大量稀释
B、影响诱变效果的因素
① 出发菌株的遗传特性; ② 诱变剂; ③ 菌种的生理状态; ④ 被处理菌株的预培养和后培养条件; ⑤ 诱变处理时的外界条件等。
抗生素生产菌选育和培养
(3)突变的诱发
A、诱变剂接触DNA分子
B、DNA损伤的修复 C、从前突变到突变
抗生素生产菌选育和培养
合适的剂量:能增加变异幅度,又能促 使变异向正变范围移动的剂量。 剂量的选择和诱变因素的使用随菌种的 不同而异,因此需从工作中总结、摸索 来确定。
抗生素生产菌选育和培养
诱变剂
各种化学诱变剂常用的剂量和处理时间
诱变剂的剂量
处理时间
缓冲剂
兽用抗生素生产中的微生物育种方法
养殖与饲料2020年第08期功能的影响[J].南京农业大学学报,2016,39(2):297-304.[4]安凯,孔惠萍,邢小勇,等.兔出血症病毒GS/YZ 分离株VP60截段基因的原核表达及免疫效力评价[J].农业生物技术学报,2018,26(5):861-870.[5]熊梅,穆亚芳,刘家森,等.与兔出血症病毒VP60蛋白相互作用蛋白的初步鉴定[J].中国预防兽医学报,2007,32(6):479-481.[6]李传山,任力刚,李维英,等.兔出血症病毒YL 株衣壳蛋白VP60基因在原核系统中的高效表达[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(11):24-28.[7]张帅,谭菲菲,王妍,等.兔出血症病毒VP60蛋白在杆状病毒表达系统中的表达优化[J/OL].中国动物传染病学报(网络首发),2019.(2019-04-29)./p-4069176733886.html.[8]原冬伟,刘家森,郭东春,等.兔出血症病毒VP60基因真核表达质粒的构建及初步评价[J].中国兽医学报,2011,31(11):1582-1586.[9]张夏兰.兔出血症病毒VP60蛋白真核表达及其免疫原性研究[J].中国动物传染病学报,2012,20(4):28-31.[10]陈柳,云涛,刘光清,等.兔出血症病毒衣壳蛋白VP60在杆状病毒表达系统中的表达及细胞内定位[J].浙江农业学报,2010,22(2):135-139.[11]向华,宣华,王文成,等.兔出血症病毒CD 株衣壳蛋白(VP60)基因的克隆、核酸及氨基酸序列比较分析[J].中国兽医学报,2004,24(4):323-325.[12]田浪,王红宁,李建文,等.一株无血凝性兔出血症病毒的分离鉴定及其衣壳蛋白VP60基因的克隆和序列分析[J].畜牧兽医学报,2006,37(10):1078-1083.[13]陈铭,程方俊,宋振辉,等.兔出血症病毒RC 株VP60基因扩增与序列分析[J].四川畜牧兽医,2009(3):31-33.【责任编辑:刘少雷】兽用抗生素生产中微生物育种在发酵工业中具有不可替代的地位。
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原生质体融合育种的一般程序
19
原生质体融合程序图示
带标记的 亲株细胞
原生质体
各种融合子
20
原生质体融合育种的操作步骤
① 诱变、筛选标记菌株并进行稳定性验证 ② 分别培养和收集两个或多个亲株对数生长期的 营养细胞 ③ 将细胞悬浮在高渗溶液中加入溶菌酶、蜗牛酶 或纤维素酶破壁获得原生质体 ④ 两个或多个亲株的等量原生质体加聚乙二醇或 在脉冲电场作用下促进融合 ⑤ 涂布于高渗再生培养基上,再生出菌落 ⑥ 在选择性培养基上划线分离培养,挑取同时具 有两亲株标记的融合子进一步试验、保藏 ⑦ 生产性能测定、筛选
2
菌种退化的表象
• • • • • • • • • 菌落和细胞形态改变 表面培养产生的可溶性色素改变 生长速度减慢 产孢子或芽胞数量减少甚至缺失 沉没培养细胞分化能力减弱 对氮代谢的活力下降 对抗生素及其他有毒物质的抗性减弱 对外界不良环境条件的抵抗力下降 代谢产物生产能力下降
3
防止菌种退化的方法
• 初筛只需看相对抑菌圈的大小,如果是复试, 则要求由抑菌圈直径计算出抗生素浓度。 • 要想由抑菌圈直径得出抗生素的效价(浓度),必 须用抗生素标准品制作标准曲线,即抗生素浓 度(效价)与抑菌圈直径之间的相关关系曲线。 • 标准曲线的制作一般以2倍的等比级数取5个不 同的抗生素浓度,用标准检菌平板反复测量其 抑菌圈,中间浓度的抑菌圈直径应为19~20 mm, 抗生素浓度的对数与抑菌圈直径之间应呈线性 相关,相关系数应大于0.999。
抗生素菌种选育的经验与窍门
河北科技大学生物科学与工程学院 徐亲民 2008年9月
1
为什么要进行菌种选育
• 由于环境因素的影响,抗生素产生菌在继代培养 和保藏过程中容易发生自发突变。在自发突变的 菌落中,约有5%~10%不产抗生素,25%~30%产 量下降, 60%~70% 维持正常产量,产量提高者 不到1% 。 • 因此,日常的菌种选育工作,按快节奏做是走一 步退半步;按慢节奏做是走一步退一步,结果是 不进不退;不去做则只退不进。也就是说,菌种 选育必须作为日常工作快节奏地不停地去做—— 与退化赛跑。
21
灭活原生质体融合
• 采用热、紫外线、电离辐射、化学药物等处理一 个或多个亲株,使其灭活而失去再生能力,由此 获得的不能单独再生的原生质体称为灭活原生质 体。 • 这种灭活原生质体经融合后,由于损伤部位的互 补,可以产生具有再生能力的融合子。 • 采用双灭活亲株的原生质体融合,勿须对亲株进 行诱变标记,即省略了操作步骤,又避免了由诱 变造成的遗传损害。 • 灭活处理的条件应尽量温和,以保持亲株细胞的 遗传功能与重组再生能力。
• 控制继代培养特别是产孢子继代培养次数 • 用正常单菌落进行继代培养 • 利用不易退化的细胞形态如菌丝或营养细胞进行 继代培养 • 采用有效的菌种保藏方法(超低温或冷冻干燥) • 定期进行分离纯化(自然复壮) • 加强菌种选育,并在选育过程要诱变筛选与自然 复壮相结合 • 筛选和培养过程中给与选择压力(人没有压力不 进步,物种没有压力不进化)
• 每个月自然分离一次,每次不少于100个菌落。
• 每季度诱变处理或原生质体融合一次,每次筛 选菌落不少于100个。 • 每半年复筛一次,复筛斜面不少于30支,每支 重复试验3次。
• 复筛挑出的斜面要求做冷冻干燥管或液氮管保 藏,每株5支(确定上生产的菌株不少于10支)。 • 每年对冷冻干燥或液氮管保藏的每个菌种随机 抽取1支接斜面进行复试,淘汰不良菌种。
22
培养和收集放线菌菌丝体的简易方法
在琼脂培养基表面覆盖事先 灭菌的孔径0.45 μm 微孔滤膜, 将斜面菌种孢子悬浮液接种到滤 膜上,置适温下培养,孢子穿透 滤膜发芽,在滤膜上生长出大量 菌丝,揭下滤膜,即可获得纯粹 的菌丝体。
培养皿 0.45 μm微孔滤膜
琼脂培养基
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对菌种选育工作量的最低要求
• 常用化学诱变剂
盐酸羟胺(HA) 亚硝酸(HNO2) 甲磺酸甲酯(MSM) 甲磺酸乙酯(ESM) N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍(MNNG) 亚硝基甲基脲(NMU)
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诱变剂的使用剂量
• 不同的菌种和菌株以及同一菌株的营养细 胞和孢子对各种诱变剂的耐受程度有很大 差异,因此使用剂量也会有一定的差异。 • 使用剂量一般控制诱变后的细胞或孢子死 亡率在70%~90%以内。 • 因此,诱变前后的细胞活计数是必不可少 的操作步骤。
容纳6个4× 4拉丁方的 玻璃大盘 含检菌的检 定培养基 96个 抑菌圈
30 30
菌种选育工作的一些技术窍门(四)
• 用菌落琼脂块法快速初筛
橡皮头
金属或 玻璃管
取菌落琼 脂块工具
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由牛津杯滴样得到的抑菌圈
所得抑菌圈边沿应该清晰,以便测量。不清 晰的抑菌圈测量误差大。
32
生物测定标准曲线的制作
28
菌种选育工作的一些技术窍门(三)
• 用西林小瓶法快速初筛(二) 将用玻璃棒蘸取的发酵液移到玻璃大盘检定 平板上,置适温下培养过夜,测量抑菌圈直径。
12×6孔 塑胶板
小瓶在拉丁 方内的排列 及点样顺序
1 2 3 3 1 2 2 3 1
72根 玻璃棒
玻璃大盘
含检菌 的检定 培养基
72个 抑菌圈
29 29
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对菌种选育工作的技术要求
• 对复筛数据要进行统计分析,包括t-检验和方差 分析。 • 对准备上生产的新菌种,要做代谢曲线,包括 菌浓、pH、糖、氮随时间变化的曲线,同时做 显微镜检细胞形态随时间变化的图像记录,有 摇瓶的,也有小试验罐的。 • 对准备上生产的新菌种,要做发酵条件试验, 包括最适温度、pH、种龄、最适C、N源、C/N 比、无机磷、微量元素等。
注:每个平板上的菌落控制在30~300个较适合于计数
17
原生质体融合育种
• 原生质体融合育种的优点
1. 杂合频率高:放线菌和霉菌的融合频率可达103~101, 细菌和酵母为106~103。 2. 融合范围广:可以在种间甚至属间进行两种或两种以上 亲株的融合,且不受结合型或致育性的限制。 3. 融合子种类多:融合的亲株间可发生多重交叉基因重组, 获得各种不同类型的重组融合子。 4. 遗传物质的传递更完善:在正常融合中遗传物质不易丢 失,不造成遗传缺陷,从而可保留亲株各自的优良性状。 5. 选择性较强:利用药物处理、加热或紫外线照射方法使 一种亲株的原生质体灭活或钝化,可以使融合子中另一种 亲株的遗传性状占优势。
9
抗药性——最低抑(杀)菌浓度的确定
抗生素产生菌孢子或细胞定量接种
培养基+某 种抗生素 抗生素浓度 振荡培养 1~3天 读取MIC 转种到无 抗生素琼 脂培养基 读取MBC MIC = 1mg/L 培养 3~5天 MBC = 2mg/L
10
诱变育种的一般程序
出发菌株斜面
制备细胞或孢子悬浮液 离心收集菌体 离心洗涤 玻璃珠振荡分离√ 过滤分离细胞或孢子
细胞或孢子悬浮液 诱变剂处理 细胞活计数
细胞活计数 初筛摇瓶发酵 初筛高产斜面 复筛摇瓶发酵
突变株单菌落分离 斜面 斜面
复筛高产斜面 保藏
菌种特性及生产能力试验
11 11
诱变育种常用的诱变剂
• 常用物理诱变剂
紫外线(UV)——采用波长2537Å、功率30~40W的紫外灯 X射线——采用医用X光机 Γ射线——以60Co或137Cs为射线源
7
白色链霉菌抗性突变株提高盐霉素产量
注: SAM-X/ 无抗性亲株, str/ 抗链霉素突变株,gen/ 抗庆大霉素突 变株, rif/ 抗利福霉素突变株,str-gen/ 链霉素和庆大霉素双抗突变 株,str-gen-rif/链霉素、庆大霉素和利福霉素三抗突变株。
8
一些链霉素抗药突变株的抗生素产率
14
各种诱变剂引起弗氏链霉菌突变的频率
注:Spont/自发突变,UV/紫外线,HA/羟胺,EMS/甲 磺酸乙酯,MMS/甲磺酸甲酯,NQO/4-硝基喹啉-1-氧化 物,MNNG/N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍,CM/氯霉素
15
孢子(细胞)悬浮液系列稀释法
菌悬液
稀释:
16
孢子(细胞)平板活计数法
25
菌种选育工作的一些技术窍门(一)
• 用稀薄培养基短发酵周期初筛获得前期发 酵高单位菌种,这样的菌种更容易放大到 生产。 • 用大装量摇瓶筛选获得需氧量少亦即耗糖 少的菌种,放大生产后有利于节约能源和 原材料成本。 • 用透明的平板分离培养基便于观察菌落形 态和色素,积累高产菌株形态学方面的知 识和经验。
4
菌种选育的目标
• 目标代谢产物产量高 • 代谢产物中同系物少 • 单位生物量的代谢耗糖少,相应地耗氧和代谢 热也少 • 生长速度快 • 对原材料的选择范围广 • 对高温和不良环境的耐受力强 • 沉没培养菌丝粗短,不结球,流变学性能好, 有利于混合及氧的传递 • 代谢产物向胞外分泌性能好
5
高产菌种的一般特性
26
菌种选育工作的一些技术窍门(二)
• 用平板梯度法筛选抗性菌种
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菌种选育工作的一些技术窍门(三)
• 用西林小瓶法快速初筛(一)
用西林小瓶代替摇瓶初筛,菌落直接投入小瓶,置摇 床上振荡发酵,用专用工具直接取发酵液做生物效价。 12×6孔 塑胶板 72根玻璃棒 容积15~20 ml,培养基 装量3~5 ml 的72个西林 小瓶 带12×6孔 盖的特制 不锈钢小 瓶盒,小 瓶之间插 入薄胶皮, 瓶口覆盖8 层纱布
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抗生素生物测定标准曲线举例
抗生素浓度的对数
抑菌圈直径(mm)
对链霉 筛选抗链霉 亲株产生的 高产抗链霉 检出最 素的 素突变株的 抗生素及产 素突变株的 高产率 MIC 链霉素浓度 率(mg/ml) 检出频率(%) (mg/ml) S. chattanoogensis 1 30 Fredericamy46/100 260 cin/10 S. Antibioticus 1 5 2/50 63 放线菌素/12 . lavendulae 1 5 Formycin/25 2/60 130 Pyrrolnitrin/1.5 P. pyrrocinia 100 300 30/100 15 FR900493 (76) B. cereus 1 3 9/70 550 B. subtilisa 1 5 7/240 380 抗生素/8 1 400 37/194 80 抗生素/8 抗生素产生菌