抗生素菌种选育的研究发展.pptx

一、诱变育种 （目前最常用的育种技术）
主要包括两个环节：
1）以合适的诱变方法处理大量分散的微生物细胞悬浮液，
在引起绝大多数细胞致死的同时，使存活个体中的变异频率
大大提高。
常用诱变方法
物理方法
采用的诱变剂有紫外线（UV）、X-射线、α-
射线、β-射线、γ-射线、激光和低能离子注入
等。
化学方法
采用的诱变剂有天然碱基类似物、烷化剂、羟 化剂、移码诱变剂及抗生素类诱变剂等。
优点：大大减少筛选的盲目性，提高筛选效率。
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。
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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。
融合子的筛选是原生质体融合技术的关键。
失活原生质体供体法 荧光染色标记 抗药性标记 营养缺陷型遗传标记
二、原生质体融合技术
常用的融合子筛选方法：
另外，温度敏感型、糖发酵和同化 性能、呼吸缺陷和形态等亲本标记选择 方法也用于融合子的筛选，克服了营养 缺陷型和抗药性标记等的缺点，而且更 适合于远缘杂交。
（化学诱变剂在诱变微生物菌种时造成的突变率通常较高、相对经济， 但大多是致癌剂或极毒药品，使用时须谨慎。物理诱变法设备简单、操 作方便、诱变效果好，但正变率低、筛选工作量大。）
一、诱变育种 （目前最常用的育种技术）
2）设计一种有效的筛选方法淘汰负变菌株，并把正变菌株 中少数变异幅度最大的具有优良性状菌株巧妙的挑选出来。
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。
制作者： 二零零五级 生物技术系 冉兴鑫 81050616
概述
现代，抗生素(antibiotics)作为重要临床应用药物在防治 疾病和保障人类健康方面起了极其重要的作用。同时，在 农业病虫害的防治方面，以其高效、低毒和易分解等优点 日益受人们关注。菌种是抗生素生产的基础，因此，菌种 的选育就显得尤为重要了。目前，抗生素菌种选育技术已 从传统的诱变育种发展到原生质体融合技术和基因工程技 术，并且以基因工程技术为主的多元化的育种方式将是今 后抗生素菌种选育的主导方向。
二、原生质体融合技术
发展简史：
1978年国际工业微生物遗传学讨论会提出原生质体的 融合问题，使这一技术迅速推广到了育种领域。
1979年P首先发表了融合育种提高青霉素产量的报告， 从而开创了原生质体融合技术在抗生素育种改良工作中 的应用。
二、原生质体融合技术
包括：遗传标记的筛选
原生质体的制备 融合与再生 融合子的鉴定
常用筛选方法
随机筛选（random selection） 推理选育（rational selection）
一、诱变育种 （目前最常用的育种技术）
（1）随机筛选（Random selection）
诱变育种技术中一直采用的初筛方法，它是将诱变处理后形成 的各单细胞菌株，不加选择地随机进行发酵并测定其单位产量， 从中选出产量最高者进一步复试。
利用供体生物的遗传物质，或人工合成的基因， 经过体外或离体的限制性内切酶切割后与适当 的载体在连接酶作用下连接起来形成重组DNA 分子，然后再将重组DNA分子导入受体细胞或 受体生物构建转基因生物，该种生物就可以按 人类事先设计好的蓝图表现出新的遗传特征。
发展简史：
起源于20世纪60年代：1960年法国Karski研究小组在 2种不同类型的动物细胞混合培养中发现了自发融合现 象，同时日本Okada发现艾氏腹水瘤细胞易被灭活的仙 台病毒诱导融合，从而开始了细胞融合的探索。
1974年Kao等在研究植物原生质体融合时发现聚乙二 醇（PEG）能有效促进融合，且融合频率显著提高。 PEG诱导融合的作用被证明同样适用于微生物原生质体， 从而微生物原生质体融合技术迅速建立起来，在酵母、 放线菌、霉菌、细菌等多种微生物的种内、种间、属间 以至科间很快形成了实验体系，解除了很多技术障碍。
由于原生质体融合技术具有遗传信息传递量大，能克服 遗传障碍，实现远缘杂交，重组频率高等优点，为遗传 育种提供了一种有效手段，所以不论是方向性还是自觉 性，原生质体融合技术均比诱变育种前进了一大步，而 且可以消除某一菌株在诱变处理后所出现的产量上升缓 慢的现象。
三、基因工程技术 简介
从20世纪70年代起逐步建立起来的基因工程技术， 使基因或一些具有特殊功能的DNA片段的分离变得十 分容易。