菌种的来源
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2018年10月18日星期四
ISF 中国农业科学院土壤肥料研究所 CACC 抗菌素菌种保藏管理中心 SIA 四川抗菌素工业研究所 AS 中国科学院微生物研究所 CFCC 林业微生物菌种保藏管理中心 CICC 工业微生物菌种保藏管理中心 CMCC 医学微生物菌种保藏管理中心 NICPB 卫生部药品生物制品监察所 CVCC 兽医微生物菌种保藏管理中心 YM 云南省微生物研究所 CCTCC 中国典型培养物保藏中心 CMBGCAS 海洋微生物中心 CUHK 香港中文大学保藏中心
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 1
内容速览
2.2目的微生 物的分离 2.1工业化 菌种的要 求及介绍 1自然 选育
2.3菌 种选育 （链）
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系
2诱变 育种
2
§1 工业化菌种的要求及
已工业化产品生产菌介绍
一、工业化菌种的要求 P51
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 9
返回
§2 自然界中目的微生物的分离
一、菌种分离的一般过程 二、微生物材料的标本采集 A、不同的土壤特点 B、地理和气候条件 C 、微生物的生理特性 D 、极端环境条件下采样分离 三、标本的预处理 四、目的微生物富集的一些基本方法
2018年10月18日星期四
国内菌种保藏机构27
ACCC 中国农业微生物菌种保藏管理中心 SH 上海市农业科学院食用菌研究所 IA 中国医学科学院抗菌素研究所 CGMCC 普通微生物菌种保藏管理中心 AS-IV 中国科学院武汉病毒研究所 CAF 中国林业科学院菌种保藏管理中心 IFFI 轻工业部食品发酵工业科学研究所 ID 中国医学科学院皮肤病研究所 IV 中国医学科学院病毒研究所 CIVBP 中国兽医药品监察所 GIMCC 广东省微生物研究所微生物菌种保藏中心 CCDM 华中农业大学菌种保藏中心 HKUCC 香港大学保藏中心
二、已工业化产品生产菌介绍
1、抗生素生产有关的微生物
抗生素是次级代谢产物P40，需要生物体进行复杂的代 谢，目前发现的生物来源如下：
放线菌（链霉素、四 环素、红霉素等） 真菌（青霉素、头孢菌素等）
一些产芽孢的细菌（多 黏菌素、丁胺菌素等） 植物或动物来源（蒜素、番 茄素、鱼素等）
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 4
6
人工诱变 的菌株不 能合成 反 馈 抑
高丝氨酸脱氢酶
不能合成
可以大量 积累
制
2018年10月18日星期四
人工诱变控制黄色短杆菌 长江大学生科院生物工程系 的代谢过程生产赖氨酸P459
7
氨基酸生产菌的要求： 代谢途径比较清楚； 代谢途径比较简单。 谷氨酸发酵的菌种： 棒杆菌属，短杆菌属、节杆菌属或小 杆菌属的棒型细菌。 其它氨基酸生产菌：常规菌种一般是以谷氨酸生产菌选 育而成；大肠杆菌，枯草芽孢杆菌， 工程菌。
能在廉价原料制成的培养基上生长，且大量高效地合成产物；
遗传性能要相对稳定；
菌种改造的可操作性要强；
抗噬菌体及杂菌污染能力强；
产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好 与致病菌无关）；
发酵条件如温度、pH、溶解氧、泡沫等易控制。
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 3
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 8
3、酶制剂生产有关的微生物
利用微生物来进行酶制剂生产是19世纪日本人用曲霉 通过固体培养生产他卡淀粉酶，而大规模工业化生产则始 于20世纪40年代末日本用深层发酵法生产α —淀粉酶。
α—淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌 和地衣芽孢杆菌等； β-淀粉酶：米曲霉、巨大芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌等； 纤维素酶：木霉、青霉； 蛋白酶：黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌等。
第二章 菌种的来源(4学时)
教学目的：了解工业化菌种的要求以及一些工业化生
产菌介绍；了解菌种分离的一般过程；掌握土样采集应注 意的问题，菌种的分离方法；掌握优良菌种应具备的基本 特性和菌种的选育。
教学重点、难点：土样采集应注意不同的土壤特点
、地理和气候条件，土样的采集方法； 生化反应分离法； 诱变育种。
2、氨基酸生产有关的微生物
50、60年代以氨基酸发酵为代表的代谢控制发酵， 是发酵工业发展历史上的一个转折点。
代谢控 制发酵
用人工诱变的方法，有意识地改变微生物 的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵
形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵 中得到成功应用。
2018年10月18日星期四
长江大学生科院生物工程系
BCRC 台湾生物资源保藏研究中心，Fra Baidu bibliotek湾新竹
长江大学生科院生物工程系
13
国外菌种保藏机构
ATCC(American Type Culture Collection）美 国典型菌种保藏中心 NBRC (NITE Biological Resource Center)日本 技术评价研究所生物资源中心 NRRL (Agricultural Research Service Culture Collection) 美国农业研究菌种保藏中心 CBS (Centraalbureauvoor Schimmelcultures) 荷兰微生物菌种保藏中心 UKNCC (The United Kingdom National Culture Collection ) 英国国家菌种保藏中心
初级代谢和次级代谢异同？
1 概念不同 2 产物不同 3 存在范围不同 4 对微生物的作用不同 5 同微生物生长过程的关系 6 对环境条件的敏感性或遗传稳定性上明 显不同 7 相关酶的专一性不同 8 两者既有区别性又有连续性
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五、菌种分离
10
一、菌种分离的一般过程 P14
标本采集 → 预处理 → 富集培养 → 菌种分离（初筛、复筛） → 发酵性能鉴定 → 菌种保藏 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物 问题： 如何使样品中所含微生物的可能性大？ 如何在后续的操作中使这种可能性实现？
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二、微生物材料的标本采集
遵循原则：材料来源越广泛，越有可能获得新的菌种 一般通过以下途径获得菌种： ①向菌种保藏机构索取有关菌株； ②由自然界采集样品，如土壤、水、动植物体等； ③从一些发酵制品中分离目的菌株，如从酱油中分离 蛋白酶产生菌，从酒醪中分离淀粉酶或糖化酶的产生 菌。
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ISF 中国农业科学院土壤肥料研究所 CACC 抗菌素菌种保藏管理中心 SIA 四川抗菌素工业研究所 AS 中国科学院微生物研究所 CFCC 林业微生物菌种保藏管理中心 CICC 工业微生物菌种保藏管理中心 CMCC 医学微生物菌种保藏管理中心 NICPB 卫生部药品生物制品监察所 CVCC 兽医微生物菌种保藏管理中心 YM 云南省微生物研究所 CCTCC 中国典型培养物保藏中心 CMBGCAS 海洋微生物中心 CUHK 香港中文大学保藏中心
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 1
内容速览
2.2目的微生 物的分离 2.1工业化 菌种的要 求及介绍 1自然 选育
2.3菌 种选育 （链）
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系
2诱变 育种
2
§1 工业化菌种的要求及
已工业化产品生产菌介绍
一、工业化菌种的要求 P51
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 9
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§2 自然界中目的微生物的分离
一、菌种分离的一般过程 二、微生物材料的标本采集 A、不同的土壤特点 B、地理和气候条件 C 、微生物的生理特性 D 、极端环境条件下采样分离 三、标本的预处理 四、目的微生物富集的一些基本方法
2018年10月18日星期四
国内菌种保藏机构27
ACCC 中国农业微生物菌种保藏管理中心 SH 上海市农业科学院食用菌研究所 IA 中国医学科学院抗菌素研究所 CGMCC 普通微生物菌种保藏管理中心 AS-IV 中国科学院武汉病毒研究所 CAF 中国林业科学院菌种保藏管理中心 IFFI 轻工业部食品发酵工业科学研究所 ID 中国医学科学院皮肤病研究所 IV 中国医学科学院病毒研究所 CIVBP 中国兽医药品监察所 GIMCC 广东省微生物研究所微生物菌种保藏中心 CCDM 华中农业大学菌种保藏中心 HKUCC 香港大学保藏中心
二、已工业化产品生产菌介绍
1、抗生素生产有关的微生物
抗生素是次级代谢产物P40，需要生物体进行复杂的代 谢，目前发现的生物来源如下：
放线菌（链霉素、四 环素、红霉素等） 真菌（青霉素、头孢菌素等）
一些产芽孢的细菌（多 黏菌素、丁胺菌素等） 植物或动物来源（蒜素、番 茄素、鱼素等）
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 4
6
人工诱变 的菌株不 能合成 反 馈 抑
高丝氨酸脱氢酶
不能合成
可以大量 积累
制
2018年10月18日星期四
人工诱变控制黄色短杆菌 长江大学生科院生物工程系 的代谢过程生产赖氨酸P459
7
氨基酸生产菌的要求： 代谢途径比较清楚； 代谢途径比较简单。 谷氨酸发酵的菌种： 棒杆菌属，短杆菌属、节杆菌属或小 杆菌属的棒型细菌。 其它氨基酸生产菌：常规菌种一般是以谷氨酸生产菌选 育而成；大肠杆菌，枯草芽孢杆菌， 工程菌。
能在廉价原料制成的培养基上生长，且大量高效地合成产物；
遗传性能要相对稳定；
菌种改造的可操作性要强；
抗噬菌体及杂菌污染能力强；
产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好 与致病菌无关）；
发酵条件如温度、pH、溶解氧、泡沫等易控制。
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 3
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 8
3、酶制剂生产有关的微生物
利用微生物来进行酶制剂生产是19世纪日本人用曲霉 通过固体培养生产他卡淀粉酶，而大规模工业化生产则始 于20世纪40年代末日本用深层发酵法生产α —淀粉酶。
α—淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌 和地衣芽孢杆菌等； β-淀粉酶：米曲霉、巨大芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌等； 纤维素酶：木霉、青霉； 蛋白酶：黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌等。
第二章 菌种的来源(4学时)
教学目的：了解工业化菌种的要求以及一些工业化生
产菌介绍；了解菌种分离的一般过程；掌握土样采集应注 意的问题，菌种的分离方法；掌握优良菌种应具备的基本 特性和菌种的选育。
教学重点、难点：土样采集应注意不同的土壤特点
、地理和气候条件，土样的采集方法； 生化反应分离法； 诱变育种。
2、氨基酸生产有关的微生物
50、60年代以氨基酸发酵为代表的代谢控制发酵， 是发酵工业发展历史上的一个转折点。
代谢控 制发酵
用人工诱变的方法，有意识地改变微生物 的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵
形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵 中得到成功应用。
2018年10月18日星期四
长江大学生科院生物工程系
BCRC 台湾生物资源保藏研究中心，Fra Baidu bibliotek湾新竹
长江大学生科院生物工程系
13
国外菌种保藏机构
ATCC(American Type Culture Collection）美 国典型菌种保藏中心 NBRC (NITE Biological Resource Center)日本 技术评价研究所生物资源中心 NRRL (Agricultural Research Service Culture Collection) 美国农业研究菌种保藏中心 CBS (Centraalbureauvoor Schimmelcultures) 荷兰微生物菌种保藏中心 UKNCC (The United Kingdom National Culture Collection ) 英国国家菌种保藏中心
初级代谢和次级代谢异同？
1 概念不同 2 产物不同 3 存在范围不同 4 对微生物的作用不同 5 同微生物生长过程的关系 6 对环境条件的敏感性或遗传稳定性上明 显不同 7 相关酶的专一性不同 8 两者既有区别性又有连续性
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 5
五、菌种分离
10
一、菌种分离的一般过程 P14
标本采集 → 预处理 → 富集培养 → 菌种分离（初筛、复筛） → 发酵性能鉴定 → 菌种保藏 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物 问题： 如何使样品中所含微生物的可能性大？ 如何在后续的操作中使这种可能性实现？
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 11
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二、微生物材料的标本采集
遵循原则：材料来源越广泛，越有可能获得新的菌种 一般通过以下途径获得菌种： ①向菌种保藏机构索取有关菌株； ②由自然界采集样品，如土壤、水、动植物体等； ③从一些发酵制品中分离目的菌株，如从酱油中分离 蛋白酶产生菌，从酒醪中分离淀粉酶或糖化酶的产生 菌。
2018年10月18日星期四 长江大学生科院生物工程系 12