第五章 微生物药物产生菌的菌种选育

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微生物菌种的选育方法

微生物菌种的选育方法

微生物菌种的选育方法菌种选育Loremreferentibus(英语:Strain selection 日语:ひずみの选択法语:la sélection des souches 俄语:Штаммвыбор 德语:Stammselektion )微生物菌种是决定发酵产品的工业价值以及发酵工程成败的关键,只有具备良好的菌种基础,才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想的发酵产品。

菌种用途广泛涉及食品、医药、工农业、环保等诸多领域。

自然选育自然选育的菌种来源于自然界、菌种保藏机构或生产过程,从自然界中选育菌种的过程较为复杂,而从生产过程或菌种保藏机构得到菌种的自然选育过程较为简单。

自然选育的步骤主要是:采样,增长培养,培养分离和筛选等。

采样筛选的菌种采集的对象以土壤为主,也可以是植物、腐败物品和某些水域等。

土壤是微生物的汇集地,从土壤中几乎可以分离到任何所需的微生物,故土壤往往是首选的采集目标。

微生物的营养需求和代谢类型与生长环境有很大关系。

富集培养由于采集样品中各种微生物数量有很大差异,若估计到要分离的菌种数量不多时,就要人为增加分离的概率,增加该菌种的数量,称为富集培养。

纯种培养尽管通过增长培养的效果很好,但是得到的微生物还是处于混杂状态,因为样品中本身含有许多种类的微生物。

所以,为了取得所需的微生物纯种,增殖培养后必须进行分离。

平板分离法由接种环以无菌操作沾取少许待分离的材料,在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线,微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少,并逐步分散开来。

如果划线适宜的话,微生物能一一分散,经培养后,可在平板表面得到单菌落。

分离方法有三种:即划线分离法、稀释法和组织分离法。

稀释分离法在溶液中再加入溶剂使溶液的浓度变小。

亦指加溶剂于溶液中以减小溶液浓度的过程。

浓溶液的质量×浓溶液的质量分数=稀溶液的质量×稀溶液的质量分数生产能力考察初筛一般通过平板稀释法获得单个菌落,然后对各个菌落进行有关性状的初步测定,从中选出具有优良性状的菌落。

微生物菌种选育实验指导

微生物菌种选育实验指导

《微生物菌种选育实验》是一门涉及食品理化分析、微生物学实验且由学生自行设计实验方案的综合性、设计性实验课程,集中三周时间开课。

一、实验目的通过本环节训练,加深对发酵工程上游技术中菌种筛选的认识;学会常规选种方法;掌握微生物诱变育种的方法;掌握常规工业微生物菌种保藏法;树立科学认真仔细的态度,培养科研协作精神。

二、实验内容实验一工业微生物菌种分离根据一定的生产目的如产酶、产酸、产酯等,建立不同的筛选模型,并从特定的样品如曲药、酸乳、土壤中筛选出高产适宜的菌株。

1、分离培养基的配制2、无菌器材的准备3、菌悬液的制备4、接种5、培养6、初步鉴定(1) 菌落形态(2) 个体形态7、斜面接种培养实验二工业微生物菌种复筛通过摇瓶培养对实验一所得的菌株的生产性能进行精确的定量测定。

1、发酵培养基的配制;2、目的菌株的摇瓶培养;3、发酵液的生理活性测定。

实验三微生物的诱变育种用紫外线对实验一所得的高产菌株进行诱变,并测定诱变后的菌株的生产能力。

1、单细胞(或单孢子) 悬液的制备;2、致死曲线的测定;3、诱变处理;4、初筛;5、复筛;6、菌种保藏。

三、实验要求1.学生自行设计具体实验方案,在教师指导下由学生自主完成实验。

2.实验结束后,要求学生完成一篇微型小论文。

论文的撰写应本着实事求是的原则,对所做实验过程和数据进行认真、严格的记录和处理,并进行独立分析,不得抄袭他人的数据。

四、考核办法1、考核内容:实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等。

2、考核办法:按照实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等内容综合考核学生,得到学生该门实验课程的成绩。

成绩考核采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分制。

3、考核标准:以实际操作技能和分析解决问题的技能为主,实验考核内容各单项所占分数比例为实验方案20%、实验态度10%、操作技能40%、实验报告30%。

微生物菌种选育概述微生物的菌种对进行微生物工作来讲是非常重要的。

没有“种”无法进行微生物的科学研究;没有良种,不能进行发酵工业的生产。

选育菌种的方法

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。

选育菌种的方法

选育菌种的方法

选育菌种的方法菌种的选育是微生物研究中的重要环节,合适的菌种对于实验结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。

本文将介绍几种常用的选育菌种的方法。

1. 采样菌种的选育首先需要进行采样,即从自然环境中获取潜在的菌种。

采样时需要选择合适的样品,如土壤、水样、植物表面等,以获取丰富的微生物资源。

采样时要注意避免污染和混杂,使用无菌工具和容器进行采样。

2. 前处理采样回来后,需要进行前处理,以去除不需要的杂质和其他微生物。

常用的前处理方法包括表面消毒、筛选、稀释等。

表面消毒可以使用酒精或含氯消毒剂对样品进行处理,以杀灭表面的细菌和真菌。

筛选可以通过过滤或离心等方法,以去除大颗粒的杂质。

稀释可以将样品进行适当的稀释,以分离出单个菌落。

3. 菌落分离菌种的选育需要从复杂的微生物群落中分离出单个菌落。

常用的方法有平板分离法和液体分离法。

平板分离法是将前处理后的样品均匀涂布在含有适宜培养基的琼脂平板上,通过菌落的形态、颜色等特征进行分离。

液体分离法是将前处理后的样品接种在含有适宜培养基的液体培养基中,通过菌落的沉降速度、浑浊度等特征进行分离。

4. 纯化与鉴定分离出的单个菌落需要进行纯化和鉴定。

纯化是指将单个菌落进行传代培养,使其形成纯种。

常用的方法有传代培养、穿刺法等。

鉴定是指对菌种进行鉴定和分类,常用的方法有形态学观察、生理生化特性检测、基因测序等。

鉴定的目的是确定菌种的物种分类、代谢特性和潜在应用价值。

5. 保存与培养选育出的菌种需要进行保存和培养,以便后续的研究和应用。

保存常用的方法有冷冻保存、干燥保存、液氮保存等。

培养则需要选择适宜的培养基和培养条件,以保证菌种的生长和繁殖。

通过以上几种方法,可以选育出适合研究和应用的菌种。

菌种的选育是微生物研究中的重要环节,只有选育出合适的菌种,才能保证实验结果的准确性和可靠性。

选育菌种需要耐心和细心,同时还需要对微生物的特性有一定的了解和认识,以便进行正确的操作和判断。

《菌种的选育》PPT课件

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1.抗噬菌体性状的稳定性实验 点滴法、双层琼脂法。
2.抗性菌株的产量实验 3.真正抗性和溶原性的区别
2.5.3 噬菌体的防治 噬菌体的危害:引起发酵液变稀,
引起菌丝体变形,消解,发酵终产物积累 停止甚至下降. 怎样防治? 1.正确判断 2.普及有关噬菌体的知识 3.选育抗噬菌体菌株 4.消灭噬菌体 5.收集和保存噬菌体
物理:紫外,快中子
{ 诱变剂 生物诱变剂 噬菌体 化学:硫酸二乙酯,亚硝基胍
2.4.2.1 诱变育种的一般步骤见 (p38) 整个流程主要包括:诱变和筛选. 诱变育种中的几个注意问题 1.出发菌株的选择
出发菌株标准:产量高、对诱变剂的 敏感性大、变异幅度大。
待处理的菌悬液应考虑微生物的生理 状态、悬液的均一性和环境条件。一般要 求菌体处于对数生长期,并采取一定的措 施促使细胞处于同步生长,这样有利于变 异率提高得到很好的重现性。
自然状态下,碱基对发生自然突变的机率为10-8~10-9
自然突变有两种情况:
一种是我们生产上所不希望看到的,表现为菌株的衰 退和生产质量的下降,这种突变成为负突变。
另一种是我们生产上希望看到的,对生产有利,这种突 变成为正突变。
自然选育在工业生产上的意义
问题: 高产菌株是正突变高,还是负突变高? 回复突变:高产菌株在传代的过程中,由于自然突变导致 高产性状的丢失,生产性能下降,这种情况我们称为回复 突变
营养缺陷性:微生物经诱变剂处理, 由于基因突变,失去了合成某种物质 的能力,不能在基本培养基上生长需 要补加一定种类的有机物质后才能 生长.
2.6.1 细菌的杂交育种
A-B+Lac-SMrT1s
A+B-Lac+SMsT1r
A-B+Lac-SMrT1s A-B-Lac+SMsT1r A+B+Lac+SMrT1r A+B+Lac+SMsT1s

微生物的菌种选育

微生物的菌种选育

理想的工业发酵菌种应符合以下要求:⑴遗传性状稳定⑵生长速度快,不易被噬菌体等污染⑶目标产物的产量尽可能接近理论转化率⑷目标产物最好能分泌到胞外,以降低产物抑制并利于产物分离⑸尽可能减少产物类似物的产量,以提高目标产物的产量并且有利于产物分离⑹培养基成分简单、来源广、价格低廉⑺对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感⑻对溶氧的要求低,便于培养以及降低能耗一、从自然界获得新菌种的步骤分离微生物新种的具体步骤大体可分为采样、增殖、纯化、性能测定。

采样菜园和耕作层土壤是有机质较多的土层,常以细菌和放线菌为主;果园数根土层中,酵母菌含量较高;动植物残体及霉腐土层中,分布着较多的霉菌。

豆科植物根系土中,往往存在根瘤菌;河流湖泊的淤泥中能分离到产甲烷菌;油田和炼油厂周围土层中常见分解石油的微生物等。

各种水体也是工业微生物菌种的重要来源,许多具有光合作用能力的微生物以及兼性或专性厌氧微生物都能从各种水体中筛选得到。

增殖才采集的样品中,一般待分离的菌种在数量上并不占优势,为提高分离的效率,常以投其所好和取其所抗的原则在培养基中添加特殊的养分或抗菌物质,使所需菌种的数量相对增加,这种方法称为增殖培养或富集培养。

纯化常用的菌种纯化方法很多,大体可将它们分为两个层次,一个层次较粗放,一般只能达到“菌落纯”的水平,从“种”的水平来说是纯的,其方法有划线分离法,涂布分离法和稀释分离法。

另一层次是较为精细的单细胞或单孢子分离法,它可达到细胞纯即“菌株纯”的水平。

具体操作方法很多,最简便的方法是利用培养皿或凹玻片等分离小室进行细胞分离。

也可以利用复杂的显微镜操作装置进行单细胞挑取。

性能测定菌种性能测定包括菌株的毒性试验和生产性能测定。

二、基因突变和微生物菌种选育基因是在生物体内具有自主复制能力的遗传功能单位,是一个具有特定核苷酸顺序的核酸片段,每个基因约有1000个碱基对。

基因是合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列(通常是指DNA序列)。

(生物工程)微生物菌种选育实验

(生物工程)微生物菌种选育实验

微生物菌种选育一、实验目的1.了解诱变育种的基本原理。

2.学习用诱变育种筛选高产菌株的基本方法。

二、实验内容:1、蛋白酶产生菌枯草芽孢杆菌的诱变选育2、淀粉酶产生菌枯草芽孢杆菌的诱变选育三、实验原理自然界中分离所得的野生菌株其发酵活力一般很低,必须经过人工选育得到突变株,或通过细胞或基因工程操作成为工程菌后才能用于工业化生产。

突变可自发产生,也可诱发产生,但自发突变的频率往往很低,而诱发突变可大大提高突变频率。

所谓诱变就是用物理或化学诱变剂处理均匀分散的细胞群,促使其突变频率大幅度提高,然后采用简便、快速和高效的筛选方法从中挑选少数符合育种目的的突变株,以供生产实践或科学实验之用。

诱变可由化学或物理因素引起,其中紫外线是一种最简单、最常用的物理诱变剂,它能使DNA 链中两个相邻的嘧啶核苷酸形成二聚体而影响DNA的正常复制,从而造成基因突变。

诱变育种时应遵循以下几个原则:(1)选择简便有效的诱变剂;(2)挑选优良的出发菌株,如生产中选育过的自然变异菌株,或是有利性状多的菌株;(3)处理单孢子或单细胞悬液,以使诱变剂接触均匀,避免长出不纯菌落;(4)选用合适生理状态的细胞,细菌一般以对数期为好,孢子以稍加萌发后为好;(5)选用合适的诱变剂量,凡在高诱变率的基础上既能扩大变异幅度,又能促使变异移向正变范围的剂量就是最适剂量,对质量性状的诱变拟采用高致死剂量(95%~99%的致死率),而对产量性状,一般认为正变常出现在偏低剂量(75%~80%的致死率)中;(6)利用复合处理的协同效应,两种或多种诱变剂先后或同时使用,或同一种诱变剂重复使用;(7)设计和采用高效筛选方案;(8)创造和利用形态、生理与产量间的相关指标,以提高筛选效率。

物理诱变因子中以紫外线辐射的使用最为普遍,其他物理诱变因子则受设备条件的限制,难以普及。

一般用于诱变育种的物理因子有快种子、60Co、γ-射线和高能电子流β-射线等。

紫外线作为物理诱变因子用于工业微生物菌种的诱变处理具有悠久的历史,尽管几十年来各种新的诱变剂不断出现和被应用于诱变育种,但到目前为止,对于经诱变处理后得到的高单位抗生素产生菌种中,有80%左右是通过紫外线诱变后经筛选而获得的。

《微生物的菌种选育》课件

《微生物的菌种选育》课件

诱变育种
总结词
诱变育种是一种通过使用物理、化学或生物诱变剂,诱发微生物发生基因突变,从而获得所需性状的育种方法。
详细描述
诱变育种通常需要处理少量材料,因为诱变剂可以直接诱发基因突变。该方法效率较高,可以快速获得所需的突 变体。常用的物理、化学诱变剂包括紫外线、X射线、化学诱变剂等。生物诱变剂则包括某些细菌或病毒等。
培养条件控制
法规与伦理问题
微生物的生长和代谢受到培养条件的影响 ,如温度、pH、氧气浓度等,这些条件的 细微变化可能导致实验结果的波动。
在某些应用领域,如药物和食品工业,微 生物菌种选育可能面临严格的法规和伦理 要求,需要遵循相关规定和标准。
未来的发展方向
高通量筛选技术 随着高通量筛选技术的发展,未 来可以更快地筛选到具有优良性 状的微生物菌种,提高选育效率 和成功率。
基因组编辑技术
总结词
基因组编辑技术是一种通过精确地编辑微生物的基因组序列,从而获得所需性状的育种方法。
详细描述
基因组编辑技术包括CRISPR-Cas9等基因编辑技术,可以精确地编辑和修改微生物的基因组序列,从 而获得具有优良性状的菌株。该方法需要一定的基因组编辑技术基础,但具有高效率和精确性等优点 。
在医药领域的应用
抗生素生产
许多抗生素是由微生物产生的,通过 菌种选育可以获得高产抗生素的菌株 ,用于治疗各种疾病。
疫苗生产
疫苗的生产也需要用到菌种选育技术 ,通过选育具有特定抗原性的菌株, 可以生产出预防各种疾病的疫苗。
在环境保护中的应用
生物治理
通过菌种选育可以获得具有高效降解能力的 菌株,用于处理各种环境污染,如废水处理 、土壤修复等。例如,通过选育能够降解有 机污染物的细菌和真菌,可以有效治理水体 和土壤污染。

第五章微生物药物产生菌的菌种选育.pptx

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浅蓝菌素(cerulenin) 通过抑制聚酮体的前体 (也是脂肪酸前 体)小分子酸类的合成而抑制聚酮体类抗生素的产生,因此 筛选在适当浓度的浅蓝菌素琼脂平板上的生长菌落即可能 获得高产菌株。
将道诺霉素产生菌在一定浓度的浅蓝菌素琼脂平板上生长 后,长出的菌落大多数因抗生素的生物合成被抑制而表现 为无色,呈现红色的即为产生抗生素的菌落,这样获得高 产菌株的机率就得到提高。
国外正在试验用转基因技术提高水稻中铁元素的含量, 以减少亚洲妇女常见的贫血症;将玉米基因转入水稻中, 大幅度提高水稻的产量和改良稻米的品质等。
2009年,中国颁发了具有自主知识产权的一个转植酸酶基因玉 米品种,以及两个转抗虫基因水稻品种(世界上首次)的生产 应用安全证书。
引发公众转基因食品安全性大争论。
自发突变因素: ❖ 宇宙射线 ❖ 环境中的低浓度物质 ❖ 温度的改变
自发突变的机理之互变异构效应假说
腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C)的第六位可以氨基或亚氨基形式出现,而 鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)的第六位可以酮式或烯醇式出现。平衡 一般倾向与氨基和酮基配对,即DNA双链一般以AT ,GC为主。
如果A以亚氨基形式出现,在DNA合成到达这一位置的 瞬间,通过DNA多聚酶的作用,新合成的DNA链上的 相对位置就是C,而不是T 。
2004年1月13日,沃尔夫农业奖由中国的袁隆平与美国康 奈尔大学的塔克斯莱(Steven Tanksley)分享,以表彰他们“对 杂交水稻所做出的开创性研究和发现杂交优势的基因原理”。
袁隆平从实践及推理中突破了水稻为自花传粉植物而无 杂种优势的经典观念的束缚, 成为继陈省身(沃尔夫数学奖)及 吴健雄(沃尔夫物理学奖) 之后第三个中国人。
我们完全可以利用现有的资源,创造出奇迹。

5微生物的菌种选育2

5微生物的菌种选育2
工业微生物
5.2.2 基因突变和诱变育 种
基因突变 诱变育种
一、基因突变(genemutation)
一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变 简称突变,是变异的一种,泛指细胞内(或病毒 粒内)遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传
的变化,可自发或诱导产生。
突变几率一般很低(10-6~10-9)
(7)可逆性
野生型菌株某一性状可发生正向突变(forward mutation),也可发生相反的回复突变(reverse mutation或back mutation ,也称回变)。
(四)基因突变自发性和不对应性
的实验证明
如何证明基因突变的非对应性?
三个经典实验
变量实验、涂布实验、影印实验
证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系!
均可为初筛工作中估计某突变株代谢产物量的“形态”指标 。
(7)设计高效筛选方案 设计简便、高效的科学筛选方案。
初筛
以量为主(选留较多有生产潜力的菌株)
筛选工作
复筛
以质为主(对少量潜力大的菌株的代谢产物量作精确测定)
常用的筛选方案
野生型菌株(wild type strain)
从自然界分离到的菌株,简称野生型。
突变株(mutant)
野生型经突变后形成的带有新性状的菌株, 又称突变体或突变型。
(一)突变类型
选择性突变株(selective mutant)
凡能用选择性培养基(或其他选择性 培养条件)快速选择出来的突变株。
非选择性突变株(non-selective mutant)
碱基的置换只涉及一对碱基被另一对碱基所置换, 属于典型的点突变(pointmutation)。
染色体的微小损伤(microlesion)

微生物的生长与控制—微生物的菌种选育(食品微生物学课件)

微生物的生长与控制—微生物的菌种选育(食品微生物学课件)

微生物的诱变育种
微生物的诱变育种
目录/Contents
0
诱变育种的概念
10
诱变育种的环节
20
诱变育种的步骤
30
诱变育种的注意事项
4
01 诱变育种的概念
诱变育种就是利用物理的或化学诱变剂处理均匀分散的微生物群体, 促进其突变频率大幅度提高,从中挑选少数符合育种目的的突变菌 株,以供生产实践或科学实验之用。
02 菌种选育的步骤
(1)采样 由于土壤是微生物生活的大本营,其中包括各种各样的微生物,因 此,如果我们不知道生产某种产品的微生物属类及某些特征时,一般 都可以土壤为样品进行分离。一般离表层5~15cm深处的微生物数量 最多。 如果我们知道所需菌种的明显特征,则可直接采样。例如分离啤酒酵 母可直接从酒厂的酒糟中采样;分离抗噬菌体的新菌株可以从污染噬 菌体的发酵液中采样;分离能利用糖质原料、耐高渗的酵母菌可以采 集加工蜜饯、糖果、蜂蜜的环境土壤等。
04 诱变育种的注意事项
(4)诱变剂选择与诱变剂剂量确定
②剂量的选择
最适剂量:在提高突变率的基础上,既能扩大变异幅度,又能使变异 向正突变范围移动的剂量。 突变率随剂量的增加而提高,但到达一定程度后,再提高剂量, 反而 会使突变率下降。正变较多出现在偏低剂量中,而负变较多出现在偏 高剂量中。
在产量变异工作中,常采用相对杀菌率为70~75%, 甚至30~70%的 剂量。
04 诱变育种的注意事项
(5)分离和筛选
②根据平板颜色反应直接挑选
透明圈法(蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶); 抑菌圈法(抗生素); 变色圈法(柠檬酸)、显色圈(氨基酸); 沉淀圈法(外毒素)
透明圈直径(H)/菌落直径(C):产量高低

微生物菌种的选育方法(两篇)

微生物菌种的选育方法(两篇)

引言:微生物菌种的选育是一项重要的研究领域,其在农业、医药、环境保护等多个领域具有广泛的应用价值。

本文结合相关研究成果,探讨了微生物菌种选育的方法,旨在为相关领域的科研工作者提供参考。

概述:微生物菌种的选育是指通过对微生物的筛选和培养,选择出具有特殊功能或者优良特性的微生物菌株。

其方法包括了菌种筛选、培养条件优化等多个环节。

本文将以此为主线,结合实际案例,详细阐述微生物菌种选育的方法。

正文内容:1. 菌种筛选1.1 传统筛选方法传统筛选方法包括菌落形态观察、生理生化指标检测、抗性测定等。

通过对菌落形态和生理生化特性的观察,可以初步确定菌株的特性。

同时,通过对菌株的抗性测定,可以筛选出具有耐药或者耐环境逆境特性的菌株。

1.2 分子生物学方法分子生物学方法可以应用PCR等技术,快速检测目标菌株的特定基因或者特性。

这些特定基因可能与目标菌株的优良性状相关,通过筛选出含有这些特定基因的菌株,可以更加精确地进行微生物菌种的选育。

2. 菌种培养条件优化2.1 培养基配方优化培养基是微生物菌种培养的基础,其配方的优化对于菌种的生长和代谢具有重要影响。

通过调整培养基中的碳源、氮源、矿质元素等成分,可以优化菌株的生长条件。

2.2 培养条件控制培养条件的控制对于微生物菌株的生长和产生特定代谢产物等方面具有重要影响。

温度、pH值、培养时间等因素的调控,可以使菌株在适宜的环境中进行生长和代谢,从而保证其优良特性的表达。

3. 菌株遗传改良3.1 重组DNA技术重组DNA技术可以通过将目标基因导入到菌株中,使其具有特定的功能特性。

通过引入外源基因,可以使菌株产生特定的代谢产物,或者具有特定的酶活性等特性。

3.2 融合技术融合技术是指将两个或者多个菌株进行融合,从而形成新的菌株。

融合后的菌株可能具有不同菌株的优点,如抗性能力、代谢能力等,从而提高菌株的综合性能。

4. 菌株功能验证4.1 体外实验通过在实验室中建立靶点验证体系,对选育出的菌株进行功能验证。

菌种选育的常用途径

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。

微生物选育的方法

微生物选育的方法

微生物选育的方法一、自然选育。

1.1 概念与原理。

自然选育啊,就是在自然条件下,微生物群体中会有一些个体发生自然变异。

这就像是在一群学生里,总有几个孩子会有些与众不同的想法或者能力。

微生物的这种自然变异是随机发生的,然后我们根据微生物的不同特性,比如说生长速度啊、对环境的适应能力啊等等,来挑选出我们想要的菌株。

这就好比从一群各有特色的小动物里,挑出最机灵、最健康的那几只。

1.2 操作方法。

这操作起来也不复杂。

我们先从自然界中采集微生物样本,像从土壤里、水里或者动植物的体表。

然后把这些样本放到合适的培养基里培养。

在培养过程中,微生物就会生长繁殖。

我们就仔细观察,看哪些菌落长得快、长得壮,或者有一些特殊的表现,像产生特殊的颜色、气味之类的。

就像我们挑水果一样,看着个大、色泽好的挑。

二、诱变选育。

2.1 诱变的概念。

诱变选育呢,就像是给微生物来一场“特训”。

我们利用物理或者化学的方法,像用紫外线照射微生物,这就好比给微生物来个“日光浴”,不过这个“日光浴”可有点特殊,它能让微生物的基因发生突变。

还有化学诱变剂,就像是给微生物吃了一种特殊的“药”,让它们的基因发生改变。

这种改变是人为诱导的,目的就是让微生物产生我们想要的特性。

2.2 物理诱变。

物理诱变里,紫外线诱变是比较常用的。

我们把微生物放到紫外线下照射一段时间,就像把东西放在太阳下晒一会儿。

但是这个照射时间得把握好,时间短了可能没效果,时间长了微生物可能就被“晒死”了,也就是失去活性了。

照射之后,再把微生物放到合适的培养基里培养,然后从这些变异的微生物里挑选出符合要求的。

2.3 化学诱变。

化学诱变剂就像前面说的是一种特殊的“药”。

比如说亚硝酸,它能和微生物的DNA发生反应,让基因发生变化。

不过使用化学诱变剂得小心,就像摆弄危险的化学药品一样,要严格控制剂量。

剂量小了,诱变效果不明显;剂量大了,微生物可能就被毒死了,根本没法产生我们想要的变异。

三、杂交选育。

微生物的菌种选育PPT教案

微生物的菌种选育PPT教案
抗性质粒在细菌间的传递是细,R1(94kb)和R100(89.3kb)等。
R100质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属 具有抗性: 汞(mercuric ion ,mer) 四环素(tetracycline,tet ) 链霉素(Streptomycin, Str)、 磺胺(Sulfonamide, Su)、 氯霉素(Chlorampenicol, Cm) 夫西地酸(fusidic acid,fus) 并且负责这些抗性的基因是由降解一系列复杂有机物的酶编码,所以在污水处 理、环境保护等方面发挥作用。 只在假单胞菌属(Pseudo命名, 例如, CAM(樟脑)质粒, OCT(辛烷)质粒, XYL(二甲苯)质粒, SAL(水杨酸)质粒, MDL(扁桃酸)质粒, NAP(萘)质粒, TOL(甲苯)质粒等
微生物的菌种选育
会计学
1
5. 微生物的菌种 选育牛牛文档分享理想发酵工业用菌要求
1、遗传性状稳定; 2、生长速度快,不易被噬菌体等异种微生物污染; 3、目标产物的产量尽可能接近理想转化率; 4、最好是胞外产物; 5、尽可能减少产物类似物的生成; 6、培养基简单、来源广、价格低; 7、对T、pH、离子强度、剪切力不敏感; 8、smid)
又称R因子(R factor)、抗性因子
( resisitrance plasmid )。
NA片段组成
抗性转移因子(resistance transfer factor,RTF)
发酵pH、T、通风、搅拌、无菌程度、适应性、 副产品和对低劣廉价原料的利菌 种选育牛牛文档分享遗传变异的物质基础
一、3个经典实验
(一)经典转化试验
转化 最早进行
(transformation)实验的是F. Griffith(1928年),

微生物菌种选育

微生物菌种选育

×100
致死率(%)= 对照每毫升cfu数 处理后每毫升cfu数 ×100 对照每毫升cfu数
2、诱变育种几个原则
1. 选择简便、有效的诱变剂 – 物理诱变剂:UV、激光;X射线、γ射线和快中子 – 化学诱变剂:烷化剂、碱基类似物和丫啶类化合物
紫外线(UV):一种最常用的物理诱变因素,功率15W,照 射距离30cm。 – 作用机理:使DNA双链之间或同一条链上两个相邻的胸腺 嘧啶形成二聚体,阻碍双链的分开、复制和碱基的正常配 对,从而引起突变。紫外线照射引起的DNA损伤,可由光 复活酶的作用进行修复,使胸腺嘧啶二聚体解开恢复原状。 因此,为了避免光复活作用,用紫外线照射处理时以及处 理后的操作应在红光下进行,并将照射处理后的微生物放 在暗处培养。
4. 选用最适的诱变剂量 – 各类诱变剂剂量的表达方式不同 紫外线的剂量指强度与作用时间之乘积 化学诱变剂的剂量指在一定外界条件下,以诱变剂的浓 度与处理时间来表示。 在育种实践中,通常以杀菌率作为诱变剂的相对剂量, 多采用杀菌率为70~75%甚至更低(30~70%)的相对剂 量。 – 在产量性状的诱变育种中,凡在提高诱变率的基础上,既 能扩大变异幅度,又能促使变异移向正变范围的剂量,就 是合适的剂量。
定向培育:一种利用微生物的自发突变,并采用特定的选择 条件,通过对微生物群体不断移植以选育出较优良菌株的古 老方法。
例如:卡介苗是牛型结核分支杆菌的减毒活菌苗,可提高人 体尤其是儿童对结核分支杆菌的免疫力,对预防肺结核具有 显著效果。法国的A.Calmette和C.Guerin曾把牛型结核杆菌接 种在含牛胆汁和甘油的马铃薯培养基上,前后花了13年功夫, 连续移种了230多代,直至1923年获得成功。
5.充分利用复合处理的协同效应

菌种选育

菌种选育

自然选育是一种简单易行的选育方法,它可以达到 纯化菌种,防止菌种衰退、稳定生产、提高产量的目 的。但是自然选育的最大缺点是效率低、进展慢。因 此,经常把自然选育和诱变育种交替使用,这样可以 收到良好的效果。
自然选育(自然分离)的一般程序,是把菌种制备 成单孢子悬浮液,经过适当的稀释以后,在固体平板 上进行分离,挑取部分单菌落进行生产能力的测定, 经反复筛选,以确定生产能力更高的菌株代替原来的 菌株。
2.2.2诱变育种
2.2.2.l 诱变育种的基本原理
诱变育种的理论基础是基因突变,所谓突变是指由 于染色体和基因本身的变化而产生的遗传性状的变异。 突变主要包括染色体畸变和基因突变二大类。 诱发突变是在诱变剂作用下,变异幅度大大提高。
常用的诱变剂分物理,化学和生物诱变剂。紫外线、 快中子、激光等是物理诱变剂;碱基类似物(嘌啉、 嘧啶等)、与碱基反应的物质(亚硝基胍、羟胺等)、 是化学诱变剂;噬菌体等是生物诱变剂。
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2.2菌种选育
菌种选育是一门应用科学技术,其理论基础是微 生物遗传学、生物化学等,而其研究目的是微生物产 品的高产优质和发展新品种为生产不断地提供优良菌 种,从而促进生产发展。
所以,育种工作者要充分掌握微生物学、生物化 学、遗传学的基本原理和国内外有关的先进科学技术, 灵活而巧妙地将其运用到育种中去,使菌种选育技术 不断更新和发展。 目前菌种选育常采用自然选育和诱变育种等方法, 带有一定的盲目性,尚属于经典育种的范畴。随着微 生物学、生化遗传学的发展,出现了转化、转导、原 生质体融合、代谢调控和基因工程等较为定向的育种 方法。
D 亚硝酸
亚硝酸是一种常用的有效诱变剂,其诱变作用主 要是脱去碱基中的氨基。例如A、C、G分别被脱去 氨基而成为次黄嘌呤(H)、尿嘧啶(U)、黄嘌呤 (Ⅹ)等。复制时,它们分别与C、A、C配对。前 两种情况可以引起碱基对的转换而造成突变。此外, 亚硝酸还会引起DNA两条链之间的交联而造成DNA 结构上的缺失。
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菲律宾的国际水稻研究所已开发出的“ 金大米” 菲律宾的国际水稻研究所已开发出的 “ 金大米 ” , 通过转基因技术让水稻制造β胡萝卜素 维生素 通过转基因技术让水稻制造 胡萝卜素(维生素 的前 胡萝卜素 维生素A的前 有助于消灭在亚洲地区广泛存在的维生素A缺乏 体), 有助于消灭在亚洲地区广泛存在的维生素 缺乏 症。 2005.3, 英国剑桥先正达种子公司 英国剑桥先正达种子公司(Syngenta Seeds)报 报 道了第二代转基因“金大米” 胡萝卜素 防止失 胡萝卜素(防止失 道了第二代转基因“金大米” 明)含量增加了 倍。” 含量增加了20倍 含量增加了 国外正在试验用转基因技术提高水稻中铁元素的含量, 国外正在试验用转基因技术提高水稻中铁元素的含量, 以减少亚洲妇女常见的贫血症;将玉米基因转入水稻中, 以减少亚洲妇女常见的贫血症;将玉米基因转入水稻中, 大幅度提高水稻的产量和改良稻米的品质等。 大幅度提高水稻的产量和改良稻米的品质等。

五、根据产物特点而设计实验 β内酰胺类抗生素可与某些金属离子螯合而降低其抗菌 作用。筛选对高浓度金属离子有抗性的突变株,意味着 作用。筛选对高浓度金属离子有抗性的突变株, 提高浓度的β内酰胺类抗生素解除了金属离子的毒性, 提高浓度的β 内酰胺类抗生素解除了金属离子的毒性, 即得到了高产菌株。 即得到了高产菌株。
突变株的筛选方案的设计
高产突变株的筛选: 高产突变株的筛选: 形态突变株的筛选: 形态突变株的筛选: 自身耐药突变株的筛选: 自身耐药突变株的筛选:
化合物抗菌活性的琼脂块法 去除色素, 去除色素,孢子等 产量越高, 产量越高,对自身的抗性就越强
营养缺陷型突变株的筛选:去除反馈抑制 营养缺陷型突变株的筛选: 结构类似物或前体类似物的筛选:选择对其抗性水平高的变 结构类似物或前体类似物的筛选:选择对其抗性水平高的变 对其抗性水平高的 可解除反馈抑制而提高产量。 而提高产量 株,可解除反馈抑制而提高产量。
浅蓝菌素(cerulenin) 通过抑制聚酮体的前体 (也是脂肪酸前 通过抑制聚酮体的前体 浅蓝菌素 小分子酸类的合成而抑制聚酮体类抗生素的产生 产生, 体)小分子酸类的合成而抑制聚酮体类抗生素的产生,因此 筛选在适当浓度的浅蓝菌素琼脂平板上的生长 菌落即可能 筛选在适当浓度的浅蓝菌素琼脂平板上的 生长菌落即可能 生长 获得高产菌株。 获得高产菌株。 高产菌株 道诺霉素产生菌在一定浓度的浅蓝菌素琼脂平板上生 产生菌在一定浓度的浅蓝菌素琼脂平板上生长 将 道诺霉素 产生菌在一定浓度的浅蓝菌素琼脂平板上生 长 后 , 长出的菌落大多数因抗生素的生物合成被抑制而表现 为无色, 呈现红色的即为产生抗生素的菌落, 这样获得高 为无色 , 呈现红色的即为产生抗生素的菌落 , 产菌株的机率就得到提高。 产菌株的机率就得到提高。
诱变育种两个主要的环节:诱变( 诱变育种两个主要的环节:诱变(induction)、筛选(screening) ) 筛选( )
出发菌株的选择: 出发菌株的选择:处理细胞一般为单孢子悬液 诱变剂的选择: 诱变剂的选择:简便有效 诱变剂的种类:物理诱变剂,化学诱变剂, 诱变剂的种类:物理诱变剂,化学诱变剂,拟辐射物质 诱变剂量的选择
如果A以亚氨基形式出现,在DNA合成到达这一位置的 如果 以亚氨基形式出现, 合成到达这一位置的 以亚氨基形式出现 瞬间,通过 多聚酶的作用, 瞬间,通过DNA多聚酶的作用,新合成的 多聚酶的作用 新合成的DNA链上的 链上的 相对位置就是C,而不是 相对位置就是 ,而不是T 。 如Τ以稀有的烯醇式形式出现,则错配G,而不是 。 以稀有的烯醇式形式出现, 错配 ,而不是A
2009年 2009年,中国颁发了具有自主知识产权的一个转植酸酶基因玉 米品种,以及两个转抗虫基因水稻品种(世界上首次) 米品种,以及两个转抗虫基因水稻品种(世界上首次)的生产 应用安全证书。 应用安全证书。 引发公众转基因食品安全性大争论。 引发公众转基因食品安全性大争论。 中国工程院院士范云六: 中国工程院院士范云六:转植酸酶基因玉米可以提高饲料的利 用效率,减少饲料中磷酸氢钙的添加量,降低饲养成本; 用效率,减少饲料中磷酸氢钙的添加量,降低饲养成本;减少 动物粪、尿中植酸磷的排泄,减轻环境污染,有利于环境保护。 动物粪、尿中植酸磷的排泄,减轻环境污染,有利于环境保护。 此外,利用农业种植方式生产植酸酶,还具有节能、环保、 此外,利用农业种植方式生产植酸酶,还具有节能、环保、低 成本的优势。 成本的优势。 中国工程院院士张启发: 中国工程院院士张启发:转抗虫基因水稻不仅能有效控制螟虫 等鳞翅目害虫危害,保障水稻增产,还能减少80% 80%的化学农药 等鳞翅目害虫危害,保障水稻增产,还能减少80%的化学农药 用量。 用量。
杂交和转基因 杂交是同种或近似种之间的交配, 杂交是同种或近似种之间的交配,两亲不同但不至于差得太 是同种或近似种之间的交配 这里关于种的定义是经典的生殖隔离, 远。这里关于种的定义是经典的生殖隔离,但是不必拘泥这 骡子就是异种杂交的例子。 个,骡子就是异种杂交的例子。杂交的特征是遗传物质都是 在亲本中已经存在的,不同的组合造成不同的性状。 在亲本中已经存在的,不同的组合造成不同的性状。 转基因在本质上不同 转基因在本质上不同 。以BT(Bacillus thuringiensis产生的可 ( 产生的可 抵抗水稻抵抗螟虫等虫害的一种毒性蛋白,对人体无害) 抵抗水稻抵抗螟虫等虫害的一种毒性蛋白,对人体无害)为 没有任何亲本中有这个遗传物质,而是人为加入的。 例,没有任何亲本中有这个遗传物质,而是人为加入的。这 个不是靠时间长短能由自然界替代的过程。 个不是靠时间长短能由自然界替代的过程。有异种之间遗传 物质传递的现象,但是很少,也不可预期。 物质传递的现象,但是很少,也不可预期。 自然条件下,作物一般不能获得转基因的特性。 自然条件下,作物一般不能获得转基因的特性。
2004年1月13日,沃尔夫农业奖由中国的袁隆平与美国康 年 月 日 奈尔大学的塔克斯莱(Steven Tanksley)分享,以表彰他们“对 分享, 奈尔大学的塔克斯莱 分享 以表彰他们“ 杂交水稻所做出的开创性研究和发现杂交优势的基因原理” 杂交水稻所做出的开创性研究和发现杂交优势的基因原理” 。 袁隆平从实践及推理中突破了水稻为自花传粉植物而无 杂种优势的经典观念的束缚, 成为继陈省身(沃尔夫数学奖 及 杂种优势的经典观念的束缚 成为继陈省身 沃尔夫数学奖)及 沃尔夫数学奖 吴健雄(沃尔夫物理学奖 之后第三个中国人。 吴健雄 沃尔夫物理学奖) 之后第三个中国人。 沃尔夫物理学奖
第五章 微生物药物的菌种选育
育种(strain improvement) 是指为改善种质对原 育种 ( ) 出发菌株(作物)进行的遗传操作。 出发菌株(作物)进行的遗传操作。
微生物药物菌种选育的目的: 微生物药物菌种选育的目的: 菌种选育的目的 提高产量 组份优化 新化合物的获取
基因突变是一切突变的内因。 基因突变是一切突变的内因。 任何代谢产物的生成均由遗传因素所决定,产生菌 任何代谢产物的生成均由遗传因素所决定, 遗传物质的任何变化, 遗传物质的任何变化,都有可能改变其产物的产量 和性质。 和性质。 微生物的生理条件、培养条件、 微生物的生理条件、培养条件、发酵条件等在育种 发面也有着重要作用。 发面也有着重要作用。
经典(常规 育种 经典 常规)育种:诱变育种 常规 育种: 诱变育种 (induced mutation): 利用物理或化学诱变剂 ) (mutagen)处理均匀分散的微生物细胞群,促进其突变率 处理均匀分散的微生物细胞群, 处理均匀分散的微生物细胞群 大幅度提高,然后设法采用简便、快速、 大幅度提高 , 然后设法采用简便、 快速 、高效的筛选方 从中挑选少数符合目的的突变株(mutant), 以供生 法 , 从中挑选少数符合目的的突变株 , 产科研之用。 产科研之用。 步骤:出发菌株→诱变→初筛→复筛→放大→获得优良变异株。 步骤:出发菌株→诱变→初筛→复筛→放大→获得优良变异株。
诱变处理的兴起 诱变处理的兴起 1927年,美国遗传学家缪勒 年 美国遗传学家缪勒 美国遗传学家缪勒(H.J.Muller,1890—1967) 首次发现用X射线照射果蝇精子后 首次发现用 射线照射果蝇精子后,果蝇后代发生突变 射线照射果蝇精子 的个体数大大增加。同年 又有科学家用 射线和γ 又有科学家用X射线和 的个体数大大增加。同年,又有科学家用 射线和γ射线 照射玉米和大麦的种子,也得到了类似的结果。 照射玉米和大麦的种子,也得到了类似的结果。 第二次世界大战期间, 第二次世界大战期间,科学家发现了第一个化学诱 变剂——芥子气,开辟了化学诱变的新途径。 芥子气,开辟了化学诱变的新途径。 变剂 芥子气 从此, 从此,利用各种物理的和化学的手段进行人工诱变 的工作在世界范围内广泛开展起来。 的工作在世界范围内广泛开展起来。
我们完全可以利用现有的资源,创造出奇迹。 我们完全可以利用现有的资源,创造出奇迹。
自发突变(spontaneous mutation):自然条件下 菌株也 自发突变 :自然条件下, 会发生遗传或生理上的变化而造成产量的改变。 会发生遗传或生理上的变化而造成产量的改变。突变有 着正向和反向的差别。 着正向和反向的差别。 在无性繁殖的细菌中,突变率是用每一个细胞世代中每 在无性繁殖的细菌中 突变率是用每一个细胞世代中每 个细菌发生突变的概率, 个细菌发生突变的概率,即用一定数目的细菌在一次分 裂过程中发生突变的次数表示, 裂过程中发生突变的次数表示 约 10-8 。 不同生物和同 一生物个体的不同基因的自发突变率不同。 一生物个体的不同基因的自发突变率不同。 自发突变因素 自发突变因素: 因素 宇宙射线 环境中的低浓度物质 温度的改变
丘成桐, 丘成桐, 2010 沃尔夫数学奖
袁隆平屡获国际大奖在于水稻是一种极为重要的农作物, 袁隆平屡获国际大奖在于水稻是一种极为重要的农作物, 是由于其重大的经济价值, 是由于其重大的经济价值,并不意味着中国在生物技术的 开发和理论研究方面已走到了世界的前列。 开发和理论研究方面已走到了世界的前列。 恰恰相反, 恰恰相反,在这些方面我们还与发达国家存在相当大的差 距。袁隆平因为发现水稻杂种有优势,进而培育、推广杂 袁隆平因为发现水稻杂种有优势,进而培育、 交水稻,但是杂交水稻为什么会有优势? 交水稻,但是杂交水稻为什么会有优势?水稻杂交优势的 遗传基础是什么? 遗传基础是什么? 这些更根本性的理论研究成果却是坦克斯利做出的。 这些更根本性的理论研究成果却是坦克斯利做出的。这种 理论研究具有更为重大的学术价值, 理论研究具有更为重大的学术价值,将会对未来的应用开 发产生深远的影响。 发产生深远的影响。
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