工业微生物育种全解
第七章 工业微生物原生质体育种和原生质体融合
4)存在着两株以上亲株同时参与融合形成融
合子的可能性。
5)有可能采用产量性状较高的菌株作融合 亲株。 6)提高菌株产量的潜力较大。 7)有助于建立工业微生物转化体系。
四、细胞融合过程
显微镜下的原生质体融合
融合过程中细胞膜变化
类脂质分子发生扰动和重排 导致细胞桥的形成 细胞质、核相互融合
都需要带有可以识别的遗传标记，如营养缺陷型 或抗药性等
2、原生质体融合的方法
物理法、化学法及生物法 。
原理 增加细胞间的粘附、改变膜的通透性—— 随机结合、融合
(1)物理法——电融合诱导法
在直流电脉冲的诱导下，极化产生偶极子， 彼此靠近，定向排列成串球状。
在直流电脉冲的诱导下，原生质体膜两侧 产生电势，正负电荷相吸，细胞膜变薄， 触发膜的穿孔（质膜瞬间破裂）。 膜之间形成通道，细胞质等得以交换、融 合。
原理与过程
灭活后的病毒颗粒结合到原 生质体表面。两受体细胞开 始凝聚。 两细胞的膜紧密结合。病毒 被膜与受体细胞的浆膜融合 。病毒颗粒周围的膜脱离整 个膜，产生破口，在两细胞 间形成细胞质通道（37℃下 1-2min），通道继续扩大， 病毒颗粒流入细胞质内，细 胞质互相融合。 融合细胞变圆，融合结束。
特点
研究最早的促融剂。 毒性大而使应用受到限制。
(3)化学法
包括PEG诱导、高Ca2+和pH诱导PEG结合诱导等。 聚乙二醇(PEG)是一种多聚化合物，分子式为 H(OHCH2-CH2)nOH)。 PEG诱导：PEG与溶液中自由水结合，高度脱水后 引起原生质体凝聚、扭曲变形、细胞膜连接处发 生融合，形成很小的细胞桥，之后扩大，最终彻
工业微生物基因育种
• 引言 • 工业微生物基因育种技术概述 • 工业微生物基因育种的应用 • 工业微生物基因育种的挑战与前景 • 结论
01
引言
主题简介
工业微生物基因育种是一门新兴的生物技术领域，旨在通过 基因工程技术对微生物进行遗传改良，以提高其生产能力和 性能，从而在工业生产中发挥重要作用。
01
03
工业微生物基因育种技术的发展，推动了生物制品、 生物能源、生物材料等领域的创新和应用，为人类社
会的可持续发展提供了有力支持。
04
工业微生物基因育种在提高微生物生产效率、降低生 产成本、减少环境污染等方面发挥了重要作用，为工 业生物技术的发展做出了重要贡献。
对未来研究的建议
深入研究工业微生物基因育种的机制 和原理，探索更高效的基因编辑技术 和方法，提高育种效率和成功率。
工业微生物基因育种涉及多个学科领域，包括分子生物学、 遗传学、生物化学和微生物学等，是现代生物技术的重要组 成部分。
研究背景和意义
随着生物技术的迅速发展，工业微生 物基因育种在许多领域中得到了广泛 应用，如生物能源、生物材料、生物 制药和化学品生产等。
此外，工业微生物基因育种还有助于 推动相关产业的发展，促进经济增长 和就业，对国家和社会的发展具有重 要意义。
改良微生物性能
提高耐受性
通过基因工程技术提高微生物对 高温、高盐、高酸、高碱等极端 环境的耐受性，使其能在恶劣条
件下生长。
增强抗性
通过基因工程技术增强微生物对抗 生素、重金属、氧化剂等有害物质 的抗性，提高其生存能力。
优化产物
通过基因工程技术优化微生物产生 的化合物，提高其纯度、产量和稳 定性。
开发新微生物品种
基因表达调控机制不明确
第七章工业微生物诱变育种
丝状菌孢子壁较厚，表面蜡质也会阻碍诱变剂渗入。 或需用洗衣粉、脂肪酶、表面活性剂等处理去除蜡质。
（三）环境条件的影响
1、诱变前预培养和诱变后培养
预培养：培养基中加入咖啡因、蛋白胨、酵母膏、
吖啶黄、b－重氮尿嘧啶、嘌呤等物质能提高突变率。
后培养：诱变后的菌悬液不直接分离于平板，而是
立即转移到营养丰富的培养基中培养数代。作用是 让突变体重新调节代谢平衡，避免突变体表型延迟 现象。
五、快速准确的检测方法
建立一个适应于大规模筛选的有效检测方法是减少 诱变选育工作量的关键。
分光光度法 液相色谱法 气相色谱法
化学滴定法 薄层层析法
六、最佳的菌种保藏方法
事先要建立一个最佳的培养基、培养条件和适 宜的保藏方法，否则将前功尽弃。
第二节 诱变育种的步骤与方法
诱变育种的优缺点 优点：方法简单、投资少、收获大； 缺点：缺乏定向性。
4、浓度梯度法
合成抗生素的水平与其耐自身产物能力相关。
5、应用复印技术快速筛选变株
产脂野生株、具有高脂含量的突变株。 方法：筛选培养基→ 复印→ 苏丹黑染色→洗去 多余染料→酒精脱色→干燥显色→选择深蓝色或紫 色的菌落。
6、琼脂块大通量筛选变株
适用对象：抗生素、酶类产物。 优点：效率提高15-20倍。 缺点：产物浓度高时易漏筛，培养条件与发酵条件
细菌：生长指数期，最好在诱变处理前进行摇瓶 振荡预培养，尽可能获得同步培养物。
某些不产孢子的真菌：菌丝体，最好采用年幼的 菌丝体进行诱变处理。获得的方法：菌丝尖端法、 处理单菌落周围尖端菌丝法和混合处理法。
菌丝尖端法
枯草杆菌黑色变种芽孢菌悬液：试验菌液用2%蛋 白胨配成3-4×105个/mL浓度共50ml。
工业微生物育种学PPT课件
代谢流量调控
通过调节代谢流量，改变代谢产物的合成途 径和合成量，从而获得具有新性状的工程菌。
组合育种与高通量筛选
组合育种
将不同的育种方法进行组合，综合利用各种 方法的优势，提高育种效率和成功率。
高通量筛选
利用高通量筛选技术，快速、高效地对大量 菌株进行筛选，寻找具有优良性状的菌株。
04
工业微生物育种实践与应 用
05
工业微生物育种面临的挑 战与未来发展
基因编辑技术的伦理与法规问题
伦理问题
基因编辑技术对人类基因的干预引发了关于人类尊严 、生命伦理等方面的争议。在工业微生物育种中，应 充分考虑伦理原则，尊重生命、维护人类尊严。
法规问题
随着基因编辑技术的不断发展，各国政府正在制定相关 法律法规，以规范技术的合理应用。在工业微生物育种 中，应遵守相关法规，确保技术的合法性和安全性。
提高产率与生产效率
总结词
通过育种手段优化微生物的代谢途径，提高目标产物 的合成效率。
详细描述
工业微生物育种学通过基因工程技术对微生物进行改 造，优化其代谢途径，提高目标产物的合成效率，从 而提高整个生产过程的产率与生产效率。
降低生产成本与资源利用
要点一
总结词
降低生产成本，提高资源利用率，实现可持续发展。
特点
工业微生物育种学具有高度的应用性和实践性，强调对微生物的遗传特性和代 谢机制的深入理解，通过定向改造和优化微生物，实现工业生产的可持续发展 和高效性。
重要性及应用领域
重要性
随着生物技术的迅猛发展，工业微生物育种学在提高工业生产效率、降低成本、减少环境污染等方面发挥着越来 越重要的作用。通过对微生物的遗传改良，可以突破传统育种方法的限制，实现高效、精准的工业生产。
工业微生物育种的基本原理（2）
工业微生物育种的基本原理（2）工业微生物育种的基本原理（2）来源：青岛海博二、基因突变一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化称为基因突变，其发生变化的范围很小，所以又称点突变或狭义的突变。
染色体畸变是指大段染色体的缺失、重复、倒位、易位。
广义的突变包括染色体畸变和点突变。
从自然界分离得到的菌株一般称野生型菌株，简称野生型。
野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称突变株。
(一)基因突变的类型基因突变的类型极为多样。
人们可从不同的角度对基因突变进行分类，并给以不同的名称。
根据突变体表型不同，可把突变分成以下几种类型：1.营养缺陷型：某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法在基本培养基（MM）上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷型，它们可在加有相应营养物质的基本培养基平板上选出。
营养缺陷型突变株在遗传学、分子生物学、遗传工程和育种等工作中十分有用。
2.抗性突变型：抗性突变型是指野生型菌株因发生基因突变，而产生的对某化学药物或致死物理因子的抗性变异类型，它们可在加有相应药物或用相应物理因子处理的培养基平板上选出。
抗性突变型普遍存在，例如对一些抗生素具抗药性的菌株等。
抗性突变型菌株在遗传学、分子生物学、遗传育种和遗传工程等研究中极其重要。
3.条件致死突变型：某菌株或病毒经基因突变后，在某种条件下可正常地生长、繁殖并呈现其固有的表型，而在另一种条件下却无法生长、繁殖，这种突变类型称为条件致死突变型。
广泛应用的一类是温度敏感突变型。
这些突变型在一定温度条件下并不致死，所以可以在这一温度中保存下来。
它们在另一温度下是致死的，通过它们的致死作用，可以用来研究基因的作用等问题。
4.形态突变型：形态突变型是指由突变引起的个体或菌落形态的变异，一般属非选择性突变。
例如，细菌的鞭毛或荚膜的有无，霉菌或放线菌的孢子有无或颜色变化，菌落表面的光滑、粗糙以及噬菌斑的大小、清晰度等突变。
工业微生物育种复习题解析
第一章绪论1.什么是工业微生物？作为工业微生物应具备哪些特征？答：工业微生物：对自然环境中的微生物经过改造，用于发酵工业生产的微生物。
具备特征：(1)菌种要纯(2)遗传稳定且对诱变剂敏感(3)成长快，易繁殖(4)抗杂菌和噬菌体的能力强(5)生产目的产物的时间短且产量高(6)目的产物易分离提纯2.工业微生物育种的基础是什么？答：工业微生物育种的基础是遗传和变异。
3.常用的工业微生物育种技术有哪些？答：常用技术：(1)自然选育【选择育种】(2)诱变育种(3)代谢控制育种(4)杂交育种(5)基因工程育种第二章微生物育种的遗传基础1.基因突变的类型有哪些？答：有碱基突变，染色体畸变2.叙述紫外线诱变的原理？答：原理：紫外线对微生物诱变作用，主要引起DNA的分子结构发生改变（同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体），从而引起菌体遗传性变异。
3.基因修复的种类有哪些？答：种类：(1)光复活修复(2)切除修复(3)重组修复(4)SOS修复4.真核微生物基因重组的方式有哪些？答：方式：(1)有性杂交(2)准性生殖(3)原生质体融合第三章出发菌株的分离与筛选1.什么是富集培养？答：富集培养：指在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境中的优势种，以利于分离到所需要的菌株。
2.哪些分离方法能达到“菌落纯”？哪些分离方法能达到“细胞纯（菌株纯）”？答：菌落纯：稀释分离法、划线法、组织法细胞纯：单细胞或单孢子的分离法3.分离好氧微生物常用的方法有哪些？答：(1)稀释涂布法(2)划线分离法(3)平皿生化反应分离法4.平皿生化反应分离法有哪些？分别用来筛选哪些菌？各自原理如何？答：(1)透明圈法原理：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊，能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小可以放映该菌株利用底物的能力。
工业微生物育种全解
⼯业微⽣物育种全解1.⼯业微⽣物育种在发酵⼯业中的作⽤如何？其⽬的是什么？⼯业微⽣物育种建⽴在：（1）遗传和变异（微⽣物遗传学）的基础之上；（2）物理和化学诱变剂的发现和应⽤；（3）⼯业⾃动化（⾃动仪表装置和微机）。
⼯业微⽣物育种在发酵⼯业中占有重要地位，是决定该发酵产品能否具有⼯业化价值及发酵过程成败与否的关键。
2.⼯业微⽣物发展经历了哪⼏个阶段？1)⾃然选育阶段2)⼈⼯诱变选育阶段3)杂交育种阶段4)代谢控制育种阶段5)基因⼯程育种阶段3.⼯业微⽣物育种的核⼼指标有哪些？1)在遗传上必须是稳定的。
稳定性。
2)易于产⽣许多营养细胞、孢⼦或其它繁殖体。
3)必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体。
4)种⼦的⽣长必须旺盛、迅速。
5)产⽣所需要的产物时间短。
转化率。
6)⽐较容易分离提纯。
7)有⾃⾝保护机制，抵抗杂菌污染能⼒强。
8)能保持较长的良好经济性能。
产率。
9)菌株对诱变剂处理较敏感，从⽽可能选育出⾼产菌株。
10）在规定的时间内，菌株必须产⽣预期数量的⽬的产物，并保持相对地稳定。
4.⾰兰⽒阳性和阴性菌的细胞壁结构有何差异？它们对溶菌酶和青霉素的敏感有何不同？5.缺壁细菌有哪些类型和异同？制备缺壁细菌主要有哪些途径？原⽣质体：G+菌经溶菌酶或青霉素处理；球状体：G-菌，残留部分细胞壁。
是研究遗传规律和进⾏原⽣质体育种的良好实验材料。
L型细菌：⾃发突变形成细胞壁缺陷菌株；6.原⽣质体制备时，为什么不同微⽣物要选择不同的酶？举例说明。
酶在原⽣质体制备中主要⽤来酶解细胞壁的，不同的微⽣物其细胞壁成分及含量可能不同，所以要⽤不同的酶。
酵母菌的细胞壁主要成分有葡聚糖、⽢露聚糖蛋⽩质、⼏丁质。
霉菌的细胞壁：主要成分是纤维素、⼏丁质、葡聚糖等。
藻类的细胞壁：主要成分有纤维素构成结构⾻架。
7.基因组、基因、密码⼦、简并、同义密码⼦的概念是什么？⼀、基因组1. 原核⽣物就是它的整个染⾊体，原核⽣物的基因组较⼩，DNA的含量低，如E.coli的DNA分⼦质量为2.4×109Da，相当于4.2×106bp，含有3000-4000个基因，SV40病毒仅5个基因。
第二节 工业微生物菌种选育
1.选择出发菌株
• 出发菌株是指用于诱变的原始菌种。 • 选择原则：菌种对诱变剂的敏感性强、变 异幅度大、产量高。 • 获得途径： （1）从自然界的土样或水样中分离出来的野 生型菌种； （2）生产中正在使用的菌种； （3）从菌种保藏机构购买
2.同步培养
• 培养中的细胞不处于同一生长阶段，它们 的生理状态和代谢活动也不完全一样。 • 同步培养法：使培养的微生物比较一致， 生长发育在同一阶段上的培养方法。 • 在诱变育种前，最好选用生理状态一致的 单细胞或单孢界直接分离筛选菌种的步骤
• 1.采样： （1）选择采样地点 中性偏碱：细菌和放线菌多 酸性红土壤及森林土壤：霉菌多 果园、菜园、野果生长区（富含碳水化合物）和沼泽池：酵母和霉 菌多。 （2）确定采样时间 秋初好：温度适中，雨量不多。 夏季或冬季土壤微生物存活量少，暴雨后显著减少。 （3）采样 5cm~15cm处取土。放在牛皮纸袋或玻璃屏或聚乙烯袋中，标明 样品种类、采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等 采集的样品应及时处理，暂不处理应放在4℃保存。
机械法 （选择法） 离心沉降分离法
同步培养方法 诱导法 温度调整法
膜洗脱法
营养条件调整法
特点：同步生长只能维持几代
机械法
膜洗脱法
通过大小不同 的微孔过滤器
离心沉降分离法
小细胞 沉淀慢
• 主要通过控制环境条件：如温度、营养物质等来诱导同步生 长。 • （1）温度调整法 • 将温度控制在接近最适温度条件下一段时间，缓慢进行新陈 代谢，但不进行分裂。然后再将温度提高到最适生长温度， 大多数细胞进行同步分裂。 • （2）营养条件调整法 • 控制培养基的浓度或培养基的组成以达到同步生长。例如限 制碳源或其他营养物，使细胞只能进行一次分裂而不能继续 生长，从而获得刚分裂的细胞群体，然后转入适宜的培养基 中，它们便进入了同步生长。 • 另外有在培养基中加入某种抑制蛋白质合成的物质（如氯霉 素）诱导一定时间后再转到另一种完全培养基中培养；或用 紫外线处理；对光合行微生物的菌体可采用光照与黑暗交替 处理法等。 • 总之：不管采用哪种诱导因子，都必须具有以下特性：不影 响生物的生长，但可特异性地抑制细胞分裂，当移去（或消 除）该抑制条件后，微生物又可立即同时出现分裂。
现代工业微生物育种
现代工业微生物育种一、诱变育种诱变育种是通过使用物理或化学方法，如紫外线、X射线、化学诱变剂等，诱导微生物发生基因突变，从而产生具有新性状的菌株。
这种方法可以大幅度提高微生物的变异频率，为育种工作提供了丰富的材料。
二、基因工程育种基因工程育种是通过人工构建基因表达载体，将其导入到微生物中，从而实现基因的转移和表达。
这种方法可以定向地改造微生物的遗传物质，使其表达出所需的性状。
基因工程育种具有高度定向性和可预测性，是现代工业微生物育种的重要手段之一。
三、代谢工程育种代谢工程育种是通过改变微生物的代谢途径，提高其代谢产物的产量或改变代谢产物的性质，从而获得所需的菌株。
这种方法需要对微生物的代谢过程有深入的了解，并能够精确地调控其代谢网络。
代谢工程育种在现代工业微生物育种中具有重要的应用价值。
四、组合生物合成育种组合生物合成育种是通过构建多个基因的组合文库，并筛选出具有所需性状的菌株。
这种方法类似于基因工程育种，但具有更高的遗传复杂性，可以创造出更丰富的变异类型。
组合生物合成育种在现代工业微生物育种中已经成为一种重要的策略。
五、定向进化育种定向进化育种是一种模拟自然进化过程的育种方法。
它通过对大量随机突变体进行筛选和选择，以实现所需性状的定向进化和优化。
定向进化育种可以在短时间内获得高度适应特定条件的优良菌株，具有很高的应用价值。
六、菌种保藏与复壮菌种保藏与复壮是工业微生物育种的重要环节。
通过科学的保藏方法，可以保持菌种的活力和遗传稳定性；而复壮则是通过一定的手段使保藏的菌种恢复活力，以保证其用于生产的性能。
七、基因组编辑育种基因组编辑育种是利用基因编辑技术对微生物基因组进行精确的编辑和改造，以实现定向改良和创造新品种的目的。
目前常用的基因组编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、ZFNs和TALENs等。
基因组编辑育种具有高度精确性和可控性，为现代工业微生物育种提供了强有力的工具。
第八章 工业微生物杂交育种
直接亲本
微生物杂交育种所使用的配对菌株称为直接亲本。 特点：经原始亲本菌株诱变而来； 具有营养缺陷型标记或其他标记 研究表明：若要获得高产的重组体，最好采用具有明显遗传 性状差异的近亲菌株为直接亲本
5、培养基
完全培养基（CM）：各种微生物菌株 基本培养基（MM）：野生型，原养型 有限培养基（LM）：异核体菌株 补充培养基（SM）：鉴别，选择 发酵培养基
（4）重组体的形成 异核系不稳定，在菌落生长过程中，染色体重叠两节 段（二体区）的不同位置上发生交换后，能产生重组体孢 子。异核系所产生的孢子几乎全部是单倍体，而成为一个 单倍的无性繁殖系，能长出各种类型的分离子，但是，重 组体也可由部分合子经过双交换而产生。
（二）放线菌杂交的过程
1、接合 2、杂合系和重组体杂合系
3、重组体
三、放线菌的杂交技术
放线菌杂交方法有混合培养法、玻璃纸法和平板杂交法等几 种
放线菌杂交育种的程序：
放线菌杂交方法
混合孢子液 （一）混合培养法 基本培养基 10-15d 互 1．直接亲本是杂交配对菌株 养杂合体和 2．斜面混合培养 回复突变 3．单孢悬液的制备 原养性重组 混合培养是要注意两亲株的孢子萌发时间和菌丝生长 体 4．重组体的检出
如果两个直接亲株来源于一个原始亲本杂交形成的二倍体细胞称为纯 异核体自发形成杂合二倍体的频率极低，一般都以人工诱变的方法来 杂合二倍体不是育种工作的需要，真正需要的是得到重组体。重组体 合二倍体；如果两个直接亲株来源于两个原始亲本杂交形成的二倍体 2 ．杂合二倍体的表型 提高频率：天然的樟脑蒸气熏蒸或紫外线照射异核体。 应该是杂合二倍体的重组型分离子。 称为杂合二倍体。杂合二倍体用AB/ab或AB:ab来表示。 一般情况下杂合二倍体的表型相似于野生型
发酵工程工业微生物的菌种选育【优质】PPT文档
相邻菌丝细胞吻合
异核体
孢子遗传特性和 生长速度不同
菌种遗传特性发生改变
2.自发突变—导致菌种遗传特性改变
3.回复突变或产生分离子—形成具有不同基因型的 个体
Company Logo
回复突变（reverse mutation)：突变体经过 第二次突变又完全或部分地恢复为原来的基因 型或表型。
Company Logo
五、菌种自然选育方法
单菌落分离法
菌种 单细胞悬液 稀释 琼脂板分离 挑取单菌落
选出优良菌株 测定生产能力
制备单孢子悬液： 细菌：转种到新鲜肉汤滤
Company Logo
第二节 诱 变 育 种
诱变育种：通过诱变剂处理提高菌种的突变 频率，扩大变异幅度，从中选出具有优良特 性的变异菌株，这种方法称为诱变育种。 包括：诱变和筛选 特点：速度快、收效大、方法简便，但缺乏 定向性。 理论基础：基因突变
几种选育方法
一 自然选育 二 诱变育种 三 杂交育种 四 分子育种
经验育种
主要通过突变和筛选 来获得优良菌株
定向育种
主要通过DNA重组来 获得优良菌株
第一节 自 然 选 育
一、目前生产用菌种的特点： 1.多为人工诱变而来。 2.代谢调控系统失控。 3.生活力比野生菌株弱。 4.容易发生变异（自然变异）。 5.需要经常进行自然选育。
• ④ 退化菌种的复壮： 如果发现 菌种的生产性能下降，就要设法使它 恢复，这便是菌种复壮工作的任务。
一、工业微生物的菌种选育的原因
1 天然菌种生产能力低 2 生长繁殖过快
二、菌种选育的目的：改良菌种的特性，使其符合工
业生产的要求
三、菌种选育内容
第六章微生物诱变育种
复合处理的方式
• 复合处理有几类：
• 一类是两种或多种诱变剂的先后使用；
• 第二类是同一种诱变剂的重复使用；
• 第三类是两种或多种诱变剂的同时使用。
诱变因子的复合处理及其协同效应
单独处理 菌种 诱变剂 紫外线 X射线 氮芥 (0.1%) 紫外线 紫外线 γ射线 突变率(%) 21.3 19.7 复合处理 诱变剂 X射线+紫外线 突变率(%) 42.8
因此，应让变异处理后细胞在液体培养基中培养 几小时，使细胞的遗传物质复制，繁殖几代，以 得到纯的变异细胞。这样，稳定的变异就会显现 出来。 若不经液体培养基的中间培养，直接在平皿上分 离就会出现变异和不变异细胞同时存在于一个菌 落内的可能，形成混杂菌落，以致造成筛选结果 的不稳定和将来的菌株退化。
3、诱变处理方法
（１）、紫外线和光照复活的交替处理
• 应用光照复活现象能使紫外线诱变作用得 到显著增强。 • 一次紫外线处理后，光照复活一次，突变 率降低；但是，增加剂量再次用紫外线照 射处理，光照复活后，突变率提高了。若 多次进行该处理，则突变率增加更大。
（２）诱变剂复合处理
• 诱变育种中还常常采取诱变剂的复合处理。 因为每种诱变剂有各自的作用方式，引起 的变异有局限性，复合处理则可扩大突变 的位点范围，使它们产生协同效应，获得 正突变菌株的可能性增大，因此，诱变剂 复合处理的效果往往好于单独处理.
32
突变株的筛选：
（1）产量突变株的筛选：琼脂块培养法 （2）抗药性突变株的筛选：梯度平板法 （3）营养缺陷型突变株的筛选：影印平板 法等 （4）形态、色素、酶活性和拮抗性等变异 菌株的筛选
诱变
春 日 霉 素 高 产 菌 种 琼 脂 块 培 养 法 筛 选
微生物育种[整理]
![微生物育种[整理]](https://img.taocdn.com/s3/m/dc7fe0e1bb0d4a7302768e9951e79b89680268f7.png)
工业微生物育种第一章绪论1.工业微生物菌种具备特征：1）菌种要纯2）目的产物的产量较高且稳定3）生长快，易繁殖4）抗杂菌和噬菌体的能力强5）微生物的发酵培养基来源广，价格低6）生产目的产物的时间短7）目的产物易分离纯化。
2.工业微生物育种的基础及作用：遗传与变异改良微生物并培育出各种有娘的工业微生物菌种。
3.工业微生物育种在发酵工业中的作用：不仅可以为发酵工业提供合适的菌种，还可不断提高发酵产品的产量和质量，甚至可培育出全新的菌种以生产新的发酵产品。
4.工业微生物育种的方法：1）自然选育（选择育种，通过改变群体的遗传结构，去掉不良细胞，使优良基因不断增加）2）右边育种（通过人工诱变剂）3）代谢控制育种（先诱变破坏微生物正常代谢）4）杂交育种（通过基因重组）5）基因工程育种第二章微生物育种的遗传基础1.原核微生物产生变异的方式：转化，转导，结合，原生质体融合。
2.真核微生物产生变异的方式：有性杂交，准性生殖，原生质体融合。
3.核基因：细胞核内的DNA即染色体上的DNA，是微生物生长繁殖的必需基因，直接控制初级代谢产物的合成，间接控制次级代谢产物的合成。
4.核外基因：是细胞质中的DNA，是微生物的非必需基因，与次级代谢产物的合成有关。
5.表型延迟：有些基因发生突变后，要经两代以上的繁殖复制，表型才能相应的改变。
6.基因突变的类型：1）碱基的变化（碱基置换，移码突变）2）染色体畸变（缺失，重复，倒位，易位等结构变化）3）染色体数目变异（包括染色体单条的变化和整倍的改变）4）遗传信息的变化（同义突变，中性突变，错义突变，无义突变）7.基因突变的修复机制：光复活修复，切除修复，重组修复，SOS修复。
8.基因突变与表型的关系：基因突变指生物体的遗传物质发生改变，从而引起表型的变异。
同义突变与中性突变表型不变，错义突变与无义突变表型改变。
9.原核生物基因重组的特点：通常只有部分遗传物质的转移和重组，形成部分二倍体再进行重组。
- 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)。
1.工业微生物育种在发酵工业中的作用如何？其目的是什么？工业微生物育种建立在：（1）遗传和变异（微生物遗传学）的基础之上；（2）物理和化学诱变剂的发现和应用；（3）工业自动化（自动仪表装置和微机）。
工业微生物育种在发酵工业中占有重要地位，是决定该发酵产品能否具有工业化价值及发酵过程成败与否的关键。
2.工业微生物发展经历了哪几个阶段？1)自然选育阶段2)人工诱变选育阶段3)杂交育种阶段4)代谢控制育种阶段5)基因工程育种阶段3.工业微生物育种的核心指标有哪些？1)在遗传上必须是稳定的。
稳定性。
2)易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体。
3)必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体。
4)种子的生长必须旺盛、迅速。
5)产生所需要的产物时间短。
转化率。
6)比较容易分离提纯。
7)有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。
8)能保持较长的良好经济性能。
产率。
9)菌株对诱变剂处理较敏感，从而可能选育出高产菌株。
10）在规定的时间内，菌株必须产生预期数量的目的产物，并保持相对地稳定。
4.革兰氏阳性和阴性菌的细胞壁结构有何差异？它们对溶菌酶和青霉素的敏感有何不同？5.缺壁细菌有哪些类型和异同？制备缺壁细菌主要有哪些途径？原生质体：G+菌经溶菌酶或青霉素处理；球状体：G-菌，残留部分细胞壁。
是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。
L型细菌：自发突变形成细胞壁缺陷菌株；6.原生质体制备时，为什么不同微生物要选择不同的酶？举例说明。
酶在原生质体制备中主要用来酶解细胞壁的，不同的微生物其细胞壁成分及含量可能不同，所以要用不同的酶。
酵母菌的细胞壁主要成分有葡聚糖、甘露聚糖蛋白质、几丁质。
霉菌的细胞壁：主要成分是纤维素、几丁质、葡聚糖等。
藻类的细胞壁：主要成分有纤维素构成结构骨架。
7.基因组、基因、密码子、简并、同义密码子的概念是什么？一、基因组1. 原核生物就是它的整个染色体，原核生物的基因组较小，DNA的含量低，如E.coli的DNA分子质量为2.4×109Da，相当于4.2×106bp，含有3000-4000个基因，SV40病毒仅5个基因。
2. 真核生物能够维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体，称为基因组。
分子大，达到5×108－1010bp。
重复序列是基因组结构的一个特点，原核生物少，真核生物多，真核生物DNA序列（1）单一序列：单拷贝；（2）轻度重复序列：2-10个拷贝；（3）中度重复序列：10-几百个拷贝；（4）高度重复序列：几百-几万个拷贝。
二、基因基因：是一个遗传信息单位，对应着一段编码多肽氨基酸顺序的不连续DNA片段。
基因家族：由一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因。
操纵子：乳糖操纵子多基因家族：简单多基因家族（每个重复单元含有单一的转录和非转录区），复杂多基因家族（每个重复单元含有多个不同的转录区和非转录区）。
中心法则：遗传信息以DNA→RNA→蛋白质这种方向进行传递；反转录病毒可以由RNA合成DNA。
基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为一系列DNA片段所隔开，编码序列称为外显子，把外显子割裂的DNA片段称为内含子。
拟基因：某些基因因DNA序列发生变化，在序列上与活性基因相似，但不具有功能、不能编码蛋白质。
转座子：能在同一细胞的不同染色体之间或者同一染色体的不同位点之间转移的一些DNA序列。
转座因子的转座会引起极性效应插入突变、缺失和倒位等多种遗传效应。
三、遗传密码密码子：mRNA上三个连续的核苷酸决定一个特定的氨基酸，这三个核苷酸称为密码子。
简并：几种密码子编码同一种氨基酸的现象。
同义密码子：对应于同一氨基酸的不同密码子。
基因组:个体或细胞所含的全套基因的总和。
在原核生物中为整个染色体。
基因:DNA 分子的一个片段。
密码子:mRNA 分子中以三个核苷酸为一组，决定一种氨基酸以及多肽链合成起始与终止的信号。
简并:两种或多种核苷酸三联体决定同一种氨基酸。
同义密码子:对应同一氨基酸的不同密码子。
8.起始密码子和终止密码子有哪些？起始密码子：AUG 终止密码子：UAA UAG UGAmRNA上的碱基顺序每3个碱基用解读框架划分开，可决定其所生成蛋白质的氨基酸顺序，为了使碱基顺序作为遗传信息能正确转译，通常需要从某个特定的位置开始转译。
这个起始点的密码子就叫做起始密码子。
起始密码子是定位翻译开始位置的信号标记。
AUG 少数细菌(属于原核生物)以GUG(缬氨酸)或UUG为起始密码子。
蛋白质翻译过程中终止肽链合成的信使核糖核酸(mRNA)的三联体碱基序列。
一般情况下为UAA、UAG和UGA，它们不编码氨基酸。
9.什么是可读框？密码子阅读的方向是沿着mRNA的什么方向进行？可读框是以起始密码子开始，在三联体读框的倍数后出现终止密码子之间的一段序列。
可读框有可能编码一条多肽链或一种蛋白质。
当没有已知蛋白质产物时，该区域被称为可读框,而当确知该可读框编码某一蛋白时，它就被称为编码区，即一个可读框是潜在的编码区。
很多情况下，可读框即指某个基因的编码序列。
自起始密码子到终止密码子之间的核苷酸三联体序列。
一般情况下，可读框即指某个基因的编码序列。
由起始子AUG(甲硫氨酸)开始，每三个为一个密码子翻译，直至遇到终止子。
10.基因突变的特征有哪些，请做简单解释。
1、突变的稀有性自然突变频率很低，细菌10-4～10-10，高等生物10-5～10-8，不同的生物，不同的基因其突变率相差较大。
2、突变的重演性和可逆性指同种生物的同一基因突变为相同的表型，可以在不同个体间重复出现。
3、突变的平行性即可发生回复突变，显性基因Ａ可以突变为隐性基因ａ，而隐性基因ａ也可以突变为显性基因Ａ，前者称为正向突变，后者称为回复突变。
4、突变的多方向性与复等位基因亲缘关系相近的物种由于遗传物质相近，而发生相似的基因突变，基因的突变可以向多个方向进行，一个基因Ａ可以突变为a1、a2、a3……an等而构成所谓的复等位基因。
这些复等位基因可以从野生型基因突变产生，也可以从其它任何一个突变基因突变产生。
5、突变的有害性和有利性突变大多数是有害的。
这是因为生物经长期的自然选择，产生了与外界环境相同协调的关系，这种关系一旦因突变而改变便可能干扰内部的生理生化过程，所以大部分突变对生物体是不利的。
少数的突变能促进和加强某些生命活力，所以是有利的突变。
例如作物抗病性，微生物的抗药性等，这些突变为生物进化提供了最有利的条件。
11.突变发生后，细胞内有哪些修复突变的机制？DNA结构被改变后：一种是DNA分子在复制过程中排除或克服修复系统的作用而成为突变体；另一种是经修复系统修补后恢复原有DNA分子结构，不能形成突变体。
微生物修复系统：光修复和暗修复（复制前修复和复制后修复）紫外线诱变作用：主要是使DNA单股链上的邻近两个嘧啶碱基结合形成嘧啶二聚体，DNA链的结构发生变形，失去碱基正常配对，DNA 复制、RNA转录都不能正常进行，成为一条有缺口的DNA链。
12.什么是表型延迟？怎样避免表型延迟现象？表型延迟：是指微生物通过自发突变或人工诱变而产生新的基因型个体所表现除了的遗传特性不能在当代出现，其表型的出现必须经过2代以上的复制。
（1）与诱变剂性质和细胞壁结构组成有关，有些诱变剂渗入细胞的速度相当慢。
（2）若突变发生在多核细胞中的某一个核，该细胞就成为杂核细胞了。
如果该核突变的基因是唯一控制突变表型的基因，那么突变是隐性的，只有几代繁殖分裂得到纯的核突变细胞，才能出现由该基因控制的突变表型。
（3）原有基因产物的影响原有基因产物在子细胞中的浓度随着繁殖逐步稀释到最低限度后，突变表型才显现。
13.诱变剂主要有哪三类？诱变剂：凡能诱发生物基因突变，并且突变频率远远超过自发突变率的物理因子或化学物质。
（1）物理诱变剂，例如，电离辐射、紫外线、电磁波等（2）化学诱变剂，如药品、农药、食品添加剂、调味品、化妆品、洗涤剂、塑料、着色剂、（3）生物诱变剂，如真菌的代谢产物、病毒、寄生虫等。
（4）生物体内还有一些内源性诱变剂。
内源性诱变剂是在人体健康异常的情况下产生的，如遗传因素、内分泌紊乱等。
14.简述紫外线照射诱变育种的原理、方法和基本步骤。
1. 紫外线的诱变机制紫外线引起：DNA与蛋白质的交联；胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用；DNA链的断裂；嘧啶二聚体的形成（单链上相邻两个胸腺嘧啶之间或双链相对应的两个胸腺嘧啶之间）。
最有效波长为253.7 nm（2537Å），即260 nm的紫外线。
绝对剂量单位：erg/mm2相对剂量单位：用照射时间或杀菌率表示。
一般认为杀菌率在90%~99.9%时，诱变效果较好。
不同微生物所需杀菌时间15W功率的紫外灯管和固定距离为30cm的条件下照射微生物，要使杀菌率达到90％～99.9％的效果：芽孢菌约需10 min；照射短小芽孢杆菌的营养体来获得缺陷型需要1～3 min；一般微生物营养体照射3～5min；无芽孢菌和革兰氏阳性菌只需0.5～2 min。
紫外线诱变的步骤与方法：（1）出发菌株，把细菌斜面培养到对数期，霉菌或放线菌则培养到孢子刚成熟。
（2）前培养，营养丰富的培养基，同时加入抑制修复的物质（咖啡碱或异烟肼），达到最佳生理状态。
（3）制备菌悬液；（4）紫外线照射，暗室进行，或诱变后立即浸入冰水中1～2 h，低温抑制突变修复。
（5）后培养，根据延迟现象的原理，照射完毕的菌悬液加入到适合于正突变体繁殖的培养基，在适宜温度下培养1.5～2 h。
（6）稀释涂皿，后培养结束后，从中取一定量培养物，作不同稀释度，涂皿，并且以未经紫外线照射过的菌悬液作对照，培养后，挑取菌落，以待筛选。
15.化学诱变剂主要有哪四类？化学诱变剂：是一类能对DNA起作用、改变起结构、并引起遗传变异的化学物质。
包括：碱基类似物、烷化剂、移码突变剂以及其他种类等。
化学突变剂具有专一性，只对基因的某部位发生作用。
化学诱变剂的剂量主要决定于其浓度和处理时间。
剂量使用原则：以诱变效应大，而副反应小为原则。
注意：90％以上的化学诱变剂都是致癌物质或极毒药品。
使用时注意自身安全，并防止污染环境。
一、碱基类似物是一类和天然的嘌呤嘧啶等四种碱基分子结构相似的物质。
既能诱发正向突变，又能诱发回复突变。
二、烷化剂活性烷基易取代DNA分子中活泼的氢原子，从而改变DNA分子结构，引起突变。
三、脱氨基亚硝酸的诱变机制亚硝酸可直接作用于正在复制或未复制的DNA分子，脱去碱基中的氨基变成酮基，改变碱基氨氢键的电位，引起转换而发生变异。
还可引起DNA两条单链之间交联。
四、移码诱变剂移码诱变剂与DNA相互结合引起碱基增添或缺失而造成突变。
五、羟化剂羟胺（HA）1. 羟胺的诱变机制：G:C→A:T2. 羟胺的处理方法六、金属盐类七、其他化学诱变剂1. 秋水仙碱：诱变辅助剂2. 抗生素: 链黑霉素、争光霉素、丝裂霉素、放线菌素、正定霉素、光辉霉素、阿霉素，诱变辅助剂。