微生物菌种选育方式(一)

微生物菌种选育方式(一)

关键词：地衣芽孢杆菌诺卡氏菌 ATCC 北京标准物质网

微生物菌种选育技术在现代生物技术中具有十分重要的地位，经历了自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种和基因工程育种五个阶段，各个阶段并不孤立存在，而是相互交叉，相互联系的。新的育种技术的发展和应用促进了生产的发展。

1．自然选育

随着微生物学的发展，特别是在发明微生物的纯培养技术之后，出现了微生物纯种的自然选育。以基因自发突变为基础选育优良性状菌株的这种方法，是最早应用微生物遗传学原理．进行育种实践的一个实例。由于微生物体内存在光复活、切补修复、重组修复、紧急呼救修复等修复机制以及DNA聚合酶的校正作用，使得自发突变几率极低，一般为10-6～10-10这样低的突变率导致自然选育耗时长、工作量大，影响了育种工作效率。在这种情况下，就出现了诱变育种技术。

2．诱变育种

1927年，Miller发现X射线能诱发果蝇基因突变。之后，人们发现其他一些因素也能诱发基因突变，并逐渐弄清了一些诱变发生的机理，为工业微生物诱变育种提供了前提条件。1941年，Beadle 和 Tatum 采用X射线和紫外线诱变红色面包霉，得到了各种代谢障碍的突变株。在这之后，诱变育种得到了极大发展。

诱变育种是以诱变剂诱发微生物基因突变，通过筛选突变体，寻找正向突变菌株的一种诱变方法。诱变剂包括物理诱变剂、化学诱变剂和生物诱变剂。其中，物理诱变剂包括紫外线、X射线、射线、快中子等；化学诱变剂包括烷化剂(如甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝基乙基脲、乙烯亚胺及氮芥等)、天然碱基类似物、脱氨剂(如亚硝酸)、移码诱变剂、羟化剂和金属盐类(如氯化锂及硫酸锰等)；生物诱变剂包括噬菌体等。物理诱变剂因其价格经济，操作方便，所以应用最为广泛；化学诱变剂多是致癌剂，对人体及环境均有危害，使用时须谨慎；生物诱变剂应用面窄，其应用也受到限制。

现今，诱变育种已取得了显著的成果，如青霉素生产菌的青霉素产量在40年内增加了近万倍，达到lO万u／ml左右；谷氨酸产生菌经紫外诱变处理，产酸率提高了3l％；用亚硝酸钠、紫外线等物化方法诱变产碱性蛋白酶的地衣芽

孢杆菌，使其从原来的以玉米粉为碳源转变为以大米为碳源进行发酵产酶，后用紫外诱变，最终筛选出F一8014菌株，产酶量提高了37％。

近年来．一些新型诱变剂被开发出来，并被证明有良好的效果。1996年，离子束诱变用于右旋糖酐产生菌，得到产量提高36．5％的突变株；1999年，N

2激光辐照谷氨酸产生菌——钝齿棒状杆菌，谷氨酸产量和糖酸转化率比对照提高31％。此外，用红外射线诱变果胶酶产生菌、双向磁场应用于产腈水合酶的诺卡氏菌种的诱变育种都得到了较好效果。

诱变育种是微生物育种的重要方法，发酵工业中优良高产菌株绝大部分是从诱变育种方法中得到的。但是长期使用诱变剂会导致“疲劳效应”，而杂交育种扭转了这种局面。

3．杂交育种

微生物杂交育种最主要的目的在于把不同菌株的优良性状集中在重组体中，克服长期使用诱变剂出现的“疲劳效应”。杂交育种选用已知性状的供体菌和受体菌为亲本，在方向性和自觉性上均比诱变育种前进了一大步。1979年，匈牙利的 Pesti首先采用该技术来提高青霉素的产量，使该技术在工业微生物育种实际工作中得到了应用；日本味之素公司应用该技术使产生氨基酸的短杆菌杂交，获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。