第七章诱变育种
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章诱ห้องสมุดไป่ตู้育种
②筛选工作有一定的盲目性：由于数量性状的变异是连续的， 选育高产菌株往往缺乏明确的正负效应，造成筛选工作具有一 定的盲目性。 ③诱变育种工作难度较大：产量突变是许多细微突变的多次积
累，高产菌株选育中多采用多步叠加累积诱变选育法。一般 很难一次性得到产量大幅度提高的菌株；单个诱变阶段产量 提高幅度不高，一般仅5－15％，这一幅度与亲本群体的生 产能力波动范围差不多，加上操作误差也很大，有时甚至超 过5－15％，所有这些都增加了诱变育种工作的难度。
微生物诱变育种是用人工诱变方法诱发微生物基因 突变，通过随机筛选，从多种多样的突变体中筛选 出产量高、性能优良的突变体，并找出突变体的最 佳培养基和培养条件，使突变体在最适环境条件下 大量合成目的产物。因此，诱变、筛选和改变环境 因素是诱变育种的三个重要环节，三者相辅相成， 缺一不可。
生产选种的局限性：以微生物的自然变异作为基础 的生产选种的机率并不很高，一个基因的自然突变 频率仅10-6-10-10左右。
通常生物体系的变化程度大致处于正态分布中，这是一种理 想的数学分布，它给出经典的钟形曲线，平均值s的区间内包括 68.3％的个体测量值，平均值1.96s的区间内包括95％的个体 测量值。
4.高产菌株的诱变育种特点：
①筛选工作量大：由于产量性状受多基因控制，其诱变过程十 分复杂，诱变后产生高产突变株的频率很低，因此需要从大 量群体中去筛选高产菌株。
2.改善菌种特性，提高产品质量：
通过诱变育种可以改进产品质量，提高有效组 分含量，还可以改善菌种特性，选育出更适合于发 酵工业的突变株。
3.开发新产品：通过诱变育种，可以获得各种突变株，
其中有些能改变产业结构，有些能去除多余的代谢
产物，有些能改变原有代谢途径，合成新的代谢产
物。
第七章诱变育种
二、高产菌株诱变育种的特点
(2)对这一特定菌种的遗传和生物化学方面认识 的明了程度；
(3)经济费用。
如果对特定菌种的基本性状及其工艺知晓甚
少，则多半采用随机诱变、筛选及选育等技术：
如果对其遗传及生物化学方面的性状已有较深的 认识，则可选择基因重组等手段进行定向育种。
第七章诱变育种
工业菌种改良方法
(1)解除或绕过代谢途径中的限速步骤：通过增加 特定基因的拷贝数或增加相应基因的表达能力来 提高限速酶的含量；在代谢途径中引伸出新的代 谢步骤，由此提供一个旁路代谢途径。
第七章诱变育种
第二节 诱变育种前的准备工作
因此，数量性状也被称为多因子、多基因或多基因座性状。 3.特殊性状：除了质量性状和数量性状外的另一类性状，它的 表型差异是不连续的，但它的控制却是数量的（连续的）。遗 传因子和环境因子结合使得某第些七章诱个变育体种 从一个表型状态达到另一 个表型状态的界限。糖尿病和癌症就是这样的例子，基因型带
来潜在的危险，但基因型和环境的共同作用促使某些个体越过 由健康到患病的界限。 数量性状及其特点：由他们的平均数（mean）和方差 （variance）来描述。平均数通常记作x： X＝∑(Xi）／n 分布的n范围称为方差，记作s2或V。方差的平方根s称为标准 差（standard deviation）。 S2＝V＝ ∑（Xi－x）／（n－1）
诱变育种：以诱发突变为基础的育种，是迄今为止 国内外提高菌种产量、性能的主要手段。
第七章诱变育种
诱变
物理、化学或生物诱变方法
第七章诱变育种
一、诱变育种的作用
诱变育种的作用主要有以下几个方面：
1.提高有效产物的产量：通过诱变育种可以提高代谢
产物的产量。新分离菌株必需多次诱变育种才能获得 高产，生产菌种也需经过诱变育种提高产量，降低 成本。
第七章 诱变育种
第七章诱变育种
花菇
第一节 诱变育种的作用和特点 第二节 诱变育种前的准备工作 第三节 诱 变 第四节 筛选 第五节 常见突变株的筛选 第七章诱变育种
带图象分析系统的微生物菌种 显微观察装置
第七章诱变育种
工业菌种的育种方针
工业菌种的育种： 是运用遗传学原理和技术对某个用于特定
生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通 过改造，可使现存的优良性状强化，或去除不 良性质或增加新的性状。
工业菌种育种的方法
诱变 基因转移 基因重组
第七章诱变育种
育种过程
包括下列3个步骤： (1)在不影响菌种活力的前提下，有益基因型的
引入。 (2)希望基因型的选出。 (3)改良菌种的评价(包括实验规模和工业生产规
模)。
第七章诱变育种
选择育种方法时综合考虑的因素
(1)待改良性状的本质及与发酵工艺的关系(如批 式或连续发酵试验)；
(2)增加前体物的浓度。
(3)改变代谢途径，减少无用副产品的生成以及提 高菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前体或产 品的耐受力。
(4)抑制或消除产品分解酶。
(5)改进菌种外泌产品的能力。
(6)消除代谢产品的反馈抑制。如诱导代谢产品的 结构类似物抗性。
第七章诱变育种
提高特定基因的表达水平
(1)引入强转录及翻译信号，可通过在一高效表达 载体上克隆靶基因；在靶基因的上游引入强启动 子；修改现有表达信号，提高基因效力等。
(2)诱导解除基因表达抑制的突变。
改进菌种的生长效率
提高菌株对底物的利用率方法： (1) 通过确定并改变代谢中的耗能部分; (2) 由另一菌株的高效低能代谢途径代谢来实现。 (3) 赋予菌种对多种底物，特别是价廉而丰富的底 物的利用能力，由此可降低操作费用。
第七章诱变育种
第一节 诱变育种的作用和特点
诱变育种的主要目标是选育某种代谢产物合成能力强的高 产突变株，代谢产物生产能力强弱是一种数量性状。 1.遗传变异的质量性状：大多数典型的遗传性状是不连续的， 即不同的基因型产生相当不同的表型，相互之间没有重叠。如 孢子的颜色，形状；荚膜有无等形态特征，营养缺陷型等生理 特征。 2.遗传变异的数量性状：①是一个连续分布内的变化，例如抗 生素、氨基酸、有机酸、核苷酸等微生物代谢产物的生产能力 从高到低的差异是连续性差异。②数量性状是由多个基因的积 累作用所控制，每个基因所起的作用是有限的，③环境条件在 决定表型上起着很大的作用。
②筛选工作有一定的盲目性：由于数量性状的变异是连续的， 选育高产菌株往往缺乏明确的正负效应，造成筛选工作具有一 定的盲目性。 ③诱变育种工作难度较大：产量突变是许多细微突变的多次积
累，高产菌株选育中多采用多步叠加累积诱变选育法。一般 很难一次性得到产量大幅度提高的菌株；单个诱变阶段产量 提高幅度不高，一般仅5－15％，这一幅度与亲本群体的生 产能力波动范围差不多，加上操作误差也很大，有时甚至超 过5－15％，所有这些都增加了诱变育种工作的难度。
微生物诱变育种是用人工诱变方法诱发微生物基因 突变，通过随机筛选，从多种多样的突变体中筛选 出产量高、性能优良的突变体，并找出突变体的最 佳培养基和培养条件，使突变体在最适环境条件下 大量合成目的产物。因此，诱变、筛选和改变环境 因素是诱变育种的三个重要环节，三者相辅相成， 缺一不可。
生产选种的局限性：以微生物的自然变异作为基础 的生产选种的机率并不很高，一个基因的自然突变 频率仅10-6-10-10左右。
通常生物体系的变化程度大致处于正态分布中，这是一种理 想的数学分布，它给出经典的钟形曲线，平均值s的区间内包括 68.3％的个体测量值，平均值1.96s的区间内包括95％的个体 测量值。
4.高产菌株的诱变育种特点：
①筛选工作量大：由于产量性状受多基因控制，其诱变过程十 分复杂，诱变后产生高产突变株的频率很低，因此需要从大 量群体中去筛选高产菌株。
2.改善菌种特性，提高产品质量：
通过诱变育种可以改进产品质量，提高有效组 分含量，还可以改善菌种特性，选育出更适合于发 酵工业的突变株。
3.开发新产品：通过诱变育种，可以获得各种突变株，
其中有些能改变产业结构，有些能去除多余的代谢
产物，有些能改变原有代谢途径，合成新的代谢产
物。
第七章诱变育种
二、高产菌株诱变育种的特点
(2)对这一特定菌种的遗传和生物化学方面认识 的明了程度；
(3)经济费用。
如果对特定菌种的基本性状及其工艺知晓甚
少，则多半采用随机诱变、筛选及选育等技术：
如果对其遗传及生物化学方面的性状已有较深的 认识，则可选择基因重组等手段进行定向育种。
第七章诱变育种
工业菌种改良方法
(1)解除或绕过代谢途径中的限速步骤：通过增加 特定基因的拷贝数或增加相应基因的表达能力来 提高限速酶的含量；在代谢途径中引伸出新的代 谢步骤，由此提供一个旁路代谢途径。
第七章诱变育种
第二节 诱变育种前的准备工作
因此，数量性状也被称为多因子、多基因或多基因座性状。 3.特殊性状：除了质量性状和数量性状外的另一类性状，它的 表型差异是不连续的，但它的控制却是数量的（连续的）。遗 传因子和环境因子结合使得某第些七章诱个变育体种 从一个表型状态达到另一 个表型状态的界限。糖尿病和癌症就是这样的例子，基因型带
来潜在的危险，但基因型和环境的共同作用促使某些个体越过 由健康到患病的界限。 数量性状及其特点：由他们的平均数（mean）和方差 （variance）来描述。平均数通常记作x： X＝∑(Xi）／n 分布的n范围称为方差，记作s2或V。方差的平方根s称为标准 差（standard deviation）。 S2＝V＝ ∑（Xi－x）／（n－1）
诱变育种：以诱发突变为基础的育种，是迄今为止 国内外提高菌种产量、性能的主要手段。
第七章诱变育种
诱变
物理、化学或生物诱变方法
第七章诱变育种
一、诱变育种的作用
诱变育种的作用主要有以下几个方面：
1.提高有效产物的产量：通过诱变育种可以提高代谢
产物的产量。新分离菌株必需多次诱变育种才能获得 高产，生产菌种也需经过诱变育种提高产量，降低 成本。
第七章 诱变育种
第七章诱变育种
花菇
第一节 诱变育种的作用和特点 第二节 诱变育种前的准备工作 第三节 诱 变 第四节 筛选 第五节 常见突变株的筛选 第七章诱变育种
带图象分析系统的微生物菌种 显微观察装置
第七章诱变育种
工业菌种的育种方针
工业菌种的育种： 是运用遗传学原理和技术对某个用于特定
生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通 过改造，可使现存的优良性状强化，或去除不 良性质或增加新的性状。
工业菌种育种的方法
诱变 基因转移 基因重组
第七章诱变育种
育种过程
包括下列3个步骤： (1)在不影响菌种活力的前提下，有益基因型的
引入。 (2)希望基因型的选出。 (3)改良菌种的评价(包括实验规模和工业生产规
模)。
第七章诱变育种
选择育种方法时综合考虑的因素
(1)待改良性状的本质及与发酵工艺的关系(如批 式或连续发酵试验)；
(2)增加前体物的浓度。
(3)改变代谢途径，减少无用副产品的生成以及提 高菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前体或产 品的耐受力。
(4)抑制或消除产品分解酶。
(5)改进菌种外泌产品的能力。
(6)消除代谢产品的反馈抑制。如诱导代谢产品的 结构类似物抗性。
第七章诱变育种
提高特定基因的表达水平
(1)引入强转录及翻译信号，可通过在一高效表达 载体上克隆靶基因；在靶基因的上游引入强启动 子；修改现有表达信号，提高基因效力等。
(2)诱导解除基因表达抑制的突变。
改进菌种的生长效率
提高菌株对底物的利用率方法： (1) 通过确定并改变代谢中的耗能部分; (2) 由另一菌株的高效低能代谢途径代谢来实现。 (3) 赋予菌种对多种底物，特别是价廉而丰富的底 物的利用能力，由此可降低操作费用。
第七章诱变育种
第一节 诱变育种的作用和特点
诱变育种的主要目标是选育某种代谢产物合成能力强的高 产突变株，代谢产物生产能力强弱是一种数量性状。 1.遗传变异的质量性状：大多数典型的遗传性状是不连续的， 即不同的基因型产生相当不同的表型，相互之间没有重叠。如 孢子的颜色，形状；荚膜有无等形态特征，营养缺陷型等生理 特征。 2.遗传变异的数量性状：①是一个连续分布内的变化，例如抗 生素、氨基酸、有机酸、核苷酸等微生物代谢产物的生产能力 从高到低的差异是连续性差异。②数量性状是由多个基因的积 累作用所控制，每个基因所起的作用是有限的，③环境条件在 决定表型上起着很大的作用。