酵母菌杂交育种

酵母菌杂交育种
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酵母菌简介
酵母菌（yeast）是低等真核 微生物，分属于子囊菌纲、半知菌 纲和担子菌纲。大多数酵母菌为单 细胞，一般呈卵圆形、圆形或圆柱 形。细胞结构类似于高等生物，细 胞壁的主要成分为葡聚糖和甘露糖， 此外还有蛋白质和脂类等。酵母细 胞除细胞壁之外还有细胞核、核膜、 核仁等结构。大多数酵母的菌落和 细菌相似，只是比细菌的
培养基,发酵一段时间后补加10 %的葡萄糖。于 30 ℃静置培养, 每隔24 h 测CO2 失重。发酵结 束后测定发酵液的酒精度和残糖含量。根据产 酒精能力选出发酵性能优良的单倍体菌株。
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5. 单倍体杂交及杂交株的检出 将a 型与α型单倍体菌株混合接种于YEPD
液体培养基中, 于30 ℃摇床培养, 观察接合子的 形成情况,培养20 h 后收集菌体, 涂布YEPD 平 板, 挑取较大的单菌落, 在微量元素培养基上鉴 定菌株的产孢能力, 能够产孢的菌株为二倍体杂 交株, 编号保存。
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落呈色的深浅判断酵母的产酒精能力, 颜色较深 的菌落 为产酒精性能好的菌株。将M1 的单倍 体菌株分别接种到装有麦汁的试管中( 内装杜氏 管, NaCl 含量为13 %) ,于30 ℃培养, 以亲本菌 株作对照, 产气速度快、产气量多的酵母为耐渗 性好的菌株。
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4. 单倍体菌株发酵性能的筛选 菌株活化后, 进行种子培养, 然后接入发酵
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3.单倍体菌株的筛选 取装有麦汁的试管( 内装杜氏管) , 加入无水
乙醇,使麦汁中酒精含量为16 %, 混匀。将AY- 1 5 的单倍体菌株分别接入麦汁中, 于30 ℃培养, 根据产气情况判断酵母的耐酒精性能, 选出耐性 好的菌株。然后利用TTC平板进行复筛。菌株 点接到TTC 平板下层培养基上, 于30 ℃培养2～ 3 d, 待菌落长大后, 倒入TTC 上层培养基, 覆盖 原有的菌落, 在30 ℃下避光培养2～3 h, 由菌
在啤酒酿造中，用上面酵母和下面酵母杂 交，得出的杂种可生产出浓度和香味更好的啤 酒等。以上这些酵母均具有不同的交配型，因 而都是通过有性杂交获得。对于无典型有性生 殖的酵母菌如假丝酵母，可通过准性生殖过程 进行杂交。但是酵母菌的杂交育种中大多数为 有性杂交。
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二、酵母菌有性杂交技术 1. 有性杂交 一般指性细胞间的接合和随之发生
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• 结论 对杂交株的耐性筛选发现, 与亲本相比, 部分杂 交株的耐酒精性能和耐渗性能显著提高。杂交 育种可以通过基因的分离、移动和重排进行重 新分布, 有可能改善酿酒酵母的发酵特性。本试 验中,杂交株的产酒精能力和耐渗性均比亲株有 所提高, 通过此方法可以达到合并工业菌株特性 的目的。
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YEPD高渗培养基(用于酵母原生质体融 合) :酵母粉10g, 蛋白胨20g，葡萄糖20g， 蒸馏水1000mL, pH6.0，115℃湿热灭菌20 min。
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菌落大而厚，菌落表面湿润、粘稠并多呈乳白 色，少数为红色。
酵母菌是真核生物中最简单的单细胞微 生物 ，具有真核生物所有的共性，染色体结 构、功能和高等生物细胞相类似。存在单倍体 和二倍体的生活史，二倍体生活力强，生产能 力高，可通过杂交得二倍体来育种。
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酵母菌的杂交育种
一、概述 杂交育种 是指将两个基因型不同的菌株的
有性孢子或无性孢子及其细胞，互相联结、细 胞核融合，随后细胞核进行减数分裂或有丝分 裂，遗传性状出现分离和重新组合的现象，产 生具有各种新性状的重组体，然后经分离和筛 选，获得符合要求的生产菌株。由此可见，微 生物的杂交现象包括有性杂交及菌体细胞重组 两个方面。
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尽管一些优良菌种的选育主要是采用诱变 育种的方法，但是某一菌株长期使用诱变剂处 理后，其生活能力一般要逐渐下降，如生长周 期延长、孢子量减少、代谢减慢、产量增加缓 慢等。而杂交育种是选用已知性状的供体和受 体菌种作为亲本，因此不论在方向性还是自觉 性方面，都比诱变育种前进了一大步，所以它 是微生物菌种选育的另一重要途径。但由于杂 交育种的方法复杂，工作进度慢，因此还很难 象诱变育种那样得到普遍的推广和应用。
养基中于28 ℃培养48 h, 离心洗涤, 弃上清液, 将 酵母泥接种于微量元素培养基平板上, 于25 ℃ 培养5 d, 在显微镜下可以观察到有子囊孢子的 形成, 收集平板培养基上的菌体。制备菌悬液 ( 106) , 用2 %的蜗牛酶于30 ℃水浴处理60 min, 然后于50 ℃水浴振荡处理10 min, 杀死二倍体营 养细胞, 将粘连的孢子打散后
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涂布YEPD 培养基平板, 挑取小菌落点接在生 孢培养基上, 于25 ℃培养6d 后镜检, 不生孢子 者为单倍体, 将单倍体分别挑至斜面, 统一编号, 于4 ℃下保存。
2. 单倍体接合能力及接合型的鉴定
将获得的单倍体菌株分别与标准a 型、α型 菌株混合培养, 与a 型菌株形成哑铃形接合子的 待测菌株为α型, 与标准α型菌株接合的待测菌 株为a 型, 与a 型、α型菌株均不接合的为不育 型菌株。
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酵母菌的育种在食品工业中占有极其重要 的地位。它的杂交育种工作也开展得较早，也 取得有益的成果。例如在面包酵母种间进行杂 交，获得了许多生产性能良好的菌株，它们的 繁殖能力和发酵能力比亲本菌株强；采用面包 酵母和酒精酵母杂交，其杂交种的酒精发酵能 力没有下降而发酵麦芽糖的能力却比亲本菌株 高。
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的染色体重组，并产生新遗传型后代的过程。 借助有性重组，使不同菌株的遗传物质得以交 换（获优良性状集中的重组体）。凡是能产生 有性孢子的酵母菌或霉菌，原则上都能采用与 高等动、植物杂交育种相似的有性杂交方法进 行育种。
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准性生殖 是一种类似于有性生殖但比它更原 始的一种生殖方式。它可使同一种生物的两个 不同来源的体细胞经融合后，不经过减数分裂 和接合的交替，不产生有性孢子和特殊的囊器， 仅导致低频率的基因重组，重组体细胞和一般 的营养体细胞没有什么不同。准性生殖多见于 一般不具典型有性生殖的酵母和霉菌。
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2. 杂交方式：孢子与孢子；孢子与单倍体细胞； 单倍体细胞间。
源自文库
3. 酵母菌通过有性杂交进行杂交育种主要包括子
囊孢子的形成
子囊孢子的分离
酵
母杂交种的获得三个步骤。
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酵母菌有性杂交程序
亲本的单倍化 ↓
有性杂交 ↓
杂交后代的检出 ↓
筛选优良性状个体
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高耐性酿酒酵母的杂交育种
1.单倍体的制备 将酿酒酵母AY- 15, M1 分别于YEPD 液体培
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7. 杂交菌株发酵性能检测 将筛选得到的菌株活化后, 进行种子培养, 转
入耐盐发酵培养基, 于30 ℃静置培养, 每隔24 h 测CO2 失重, 用CO2 失重来衡量酵母的发酵速度。 发酵结束后测定发酵液的酒精度和残糖含量, 比 较不同菌株的产酒精能力, 选出在高渗条件下发 酵性能优良的酵母菌株。
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6. 杂交菌株的筛选 利用耐酒精和耐渗杜氏管试验对杂交菌株进
行筛选。首先将菌株分别接入含有酒精的麦汁 中, 于30 ℃温培养, 根据产气情况判断酵母的耐 酒精性能, 选出耐酒精性能良好的菌株。将选出 的菌株接入含有氯化钠的麦汁中, 于30 ℃培养, 根据菌株的产气情况判断其耐渗性, 选出耐渗性 能较好的菌株。