微生物菌种高通量筛选技术与装置共67页文档
如何在丝状放线菌中进行高通量筛选
如何在丝状放线菌中进行高通量筛选引言丝状放线菌是一类广泛分布在自然界中的细菌,具有丰富的次级代谢产物,如抗生素、抗肿瘤药物和其他活性物质,是重要的工业和医药微生物资源。
为了提高丝状放线菌的产物合成能力和多样性,需要对其进行基因工程改造,引入或调控相关的基因或代谢途径。
然而,由于丝状放线菌的基因组复杂、转化效率低、表达调控复杂等原因,传统的基因工程方法往往效率低下、耗时耗力。
因此,需要开发高通量筛选方法,快速寻找优良的菌株或基因,从而提高丝状放线菌的菌种改良和产物开发效率。
高通量筛选方法的概述高通量筛选是一种快速处理大量样品,并从中筛选出最佳候选者的方法。
在丝状放线菌中进行高通量筛选,主要有以下几个步骤:•菌株的构建:利用不同的基因编辑技术,如同源重组、CRISPR-Cas9等,对丝状放线菌的基因组进行改造,引入或敲除相关的基因或代谢途径。
•菌株的培养:利用不同的培养条件和诱导剂,对构建好的菌株进行培养,使其表达或合成目标产物。
•菌株的分析:利用不同的检测方法,如紫外吸收法、荧光法、色谱法等,对培养好的菌株进行分析,评估其产物的含量或活性。
•菌株的分选:利用不同的分选方法,如微孔板培养分析法、生物测定法、抗生素生存筛选法、荧光激活细胞分选法(FACS)、荧光激活液滴分选法(FADS)等,从大量的菌株中筛选出最佳的候选者。
高通量筛选方法的比较不同的高通量筛选方法有各自的特点和适用场景,以下对比了五种常用的高通量筛选方法:•微孔板培养分析法:这种方法是利用微孔板进行菌株的培养和产物的分析,可以同时处理多个样品,提高筛选效率。
微孔板的每个孔都可以作为一个微型反应器,可以加入不同的菌株、培养基和诱导剂,进行不同条件下的菌株培养。
培养结束后,可以利用不同的分析方法,如紫外吸收法、荧光法、色谱法等,对微孔板中的产物进行定性或定量的检测,从而评估菌株的产物含量或活性。
这种方法的优点是可以同时处理多个样品,节省时间和空间,且可以利用现有的仪器和耗材,无需特殊的设计和制作。
工业微生物产生菌的分离筛选PPT文档78页
工业微生物产生菌的分离筛选
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6、黄金时代是在我们的前面,而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性,但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法,不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧,便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为,请 记住, 除了在 脑海中 ,恐惧 无处藏 身。-- 戴尔. 卡耐基 。
菌种筛选方法PPT课件
2、必须充分考虑所分离微生物的生产能力、 生长速度、生物群体培养和产品生产工艺及 其提纯的难易和费用,工业生产发酵罐中稳 定性及遗传操作的难易程度等。
3、选择适宜的培养分离方法和检测方法。
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三、将生态学方法用于培养分离的一般思路要 点
• 1.罗列出所要分离的微生物类群; • 2.根据所采集样本的各种生态参数,描述所要
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(二)生态学参数及培养基 的组成原则
1、加入培养基中的天然提取物种类和用量、环 境生物物理学参数以及用于平板涂布分离样本 的溶剂都会影响实验中所要分离的细菌的数量 和种类。
2、就分离培养基的组成而言,部分培养基中必 须含有10-50%的天然提取物。加入培养基中 的天然提取物,部分培养基中则应含有多种碳、 氮源,如几丁质、纤维素或果胶。
• 森林、旱地,草地可先掘洞,由土壤下层向上层 顺序采集;
• 水田等浸水土壤在不损土层结构的情况下插入圆 筒采集。如果层次要求不严格,可取离地面5~ 15cm处的土。将采集到的土样盛入聚乙烯袋或 玻璃瓶中。
• 在采集植物根际土样时,一般方法是自土壤中慢 慢拔出植物根,在大量无菌水中浸渍约20min, 洗去粘附在根上的土壤,然后再用无菌水漂洗下 根部残留的土,这部分即为根际土样。
• 样本采集时所需的工具通常有无菌刮铲、土 样采集器、镊子、解剖刀、手套、无菌小塑 料袋和塑料瓶等。
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采样的注意事项
1、采样时应尽可能保持相对无菌; 2、所采集的样本必须具有某种代表性; 3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集
日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等; 4、应充分考虑采样的季节性和时间因素,因为
微生物菌种高通量筛选技术及装置-储炬
三、国家生化工程中心的高通量筛选工作基础
固液分离 萃取 脱水 反应
专用深孔板 离心机
2、微型化样品前处理
三、国家生化工程中心的高通量筛选工作基础 多通道可调深孔板取样适配器
5、带在线传感器微型反应器研制
800 700 600 500 400 300 200 100
5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
工艺
放大
自动细菌平板稀释仪
培养基 倒平板 出发株 诱变等 10倍稀释 涂平板 单菌落 接种
保藏 活化
初筛 复筛 前处理 检测
工艺
放大
挑4600个克隆/小时
培养基 倒平板 出发株 诱变等 10倍稀释 涂平板 单菌落 接种
保藏 活化
培养
初筛 复筛 工艺 放大 前处理 检测
培养基 倒平板 出发株 诱变等 10倍稀释 涂平板 单菌落 接种
★Stacking Unit 堆叠速率:可调,与输送机自动配合。 堆叠高度:2 - 15板平皿,可调 堆叠桌面:500 ´ 500 mm可扩充 尺寸重量:81cm(L)*49cm(D)*45cm(H),13kg
培养基 倒平板 出发株 诱变等 10倍稀释 涂平板 单菌落 接种
保藏 活化
初筛 复筛 前处理 检测
特异性模型 筛选量
突变仅是前提 筛选才是关键
一、高通量筛选在微生物育种中的重要意义
3、我国菌种筛选技术和装备现状与国际菌种筛选技术存 在相当大差距
我国:传统方法,筛选模式式半个世纪没有明显改进
国际:高通量筛选技术(High throughput screening,HTS)
Traditional screening Flask/tube (single) Volume (10-50 ml)
微生物菌种的筛选、诱变与保存技术 39页PPT文档
实验4-1 降解苯酚微生物的选育
4.性能测定。 初筛:制备不同含酚浓度的耐酚平板培养基,苯酚浓度 为0.025%、0.045%、0.060%、0.075%,将选出的耐酚力强的 的菌株在以上平板培养基上划线分离,自高酚浓度平板上长 出的菌落,即为酚降解力高的菌株。 复筛:将初筛纯化的菌种分别接入碳源对照培养液a和苯 酚培养液b中, 30℃振荡培养48h,0、12、24、36、48h取样 测A600光密度值,绘制生长曲线,以不含酚的碳源(葡萄糖) 培养液为对照。若与对照相比,在250mg/L苯酚浓度培养液中 生长速度下降不明显,同时,用4-氨基安替比林法检测发酵 初时发酵液和发酵终止时发酵液苯酚浓度,计算降解率,若 苯酚降解率达>80%,表明确系分离到有效苯酚降解菌。
实验4-1 降解苯酚微生物的选育
五、实验报告 1.记录分离得到的苯酚降解菌情况于表4-1。 2.根据复筛耐酚试验,绘制对照组与试验组生长 曲线。 3.记录在平板上和显微镜下观察的苯酚降解菌的 菌落特征和镜检特征。
实验4-1 降解苯酚微生物的选育
表4-1 苯酚降解菌株的降解率
菌源
菌株
0.025 %
实验4-1 降解苯酚微生物的选育
三、实验材料 1.菌源 含酚工业废水或含酚废水曝气池中的活性污 泥。 2.培养基 耐酚真菌培养基(固体、液体和斜面),耐 酚细菌培养基(固体、液体和斜面) ,碳源对照培养液a,苯 酚培养液b,见附录Ⅲ。 3.试剂 2% 4-氨基安替比林溶液,8%铁氰化钾溶液, 氯仿,氨性氯化铵缓冲液,溴酸钾-溴化钾溶液,硫代硫酸 钠溶液, 1%淀粉溶液,(见附录Ⅴ)。 4.其他 稀释分离所用的无菌水,无菌培养皿,无菌 移液管,测定酚所用的移液管,容量瓶,试剂瓶,酸式滴定 管等。
微生物菌种 高通量筛选技术 与装置 PPT
初筛 复筛 前处理 检测
工艺
放大
自动细菌平板稀释仪
出发菌株
培养基 倒平板 诱变等 10倍稀释 涂平板 单菌落
保藏 活化
接种到 多孔板
初筛 复筛 前处理 检测
验证
工业应用
4600个克隆/小时
培养基 倒平板 出发株 诱变等 10倍稀释 涂平板 单菌落 接种
保藏 活化
培养
初筛 复筛 工艺 放大 前处理 检测
Laborious Laborsaving
Series Parallel
大家应该也有点累了,稍作休息 大家有疑问的,可以询
内容提纲
高通量筛选在微生物育种中的重要意义
菌种高通量筛选技术与装备国际进展
高通量筛选技术应用示范
高通量筛选技术的起源
➢ 1929,1940s-1950s ➢ Pfizer公司:土霉素的发现
高可靠性
Collision detection & recovery冲突检测 与恢复
Plate sensing in the gripper微孔板传感 器
Servo gripper – does not drop a plate when the power goes out!伺服抓板手即使停电也不会让一个板子掉落
微生物菌种 高通量筛选技术 与装置
内容提纲
高通量筛选在微生物育种中的重要意义
菌种高通量筛选技术与装备国际进展 高通量筛选技术应用示范
高通量筛选在微生物育种中的重要意义 ➢ 菌种发酵水平是企业产品市场竞争力的体现
1、菌种是发酵技术的源头 2、菌种是发酵技术的核心之核心 3、菌种提高不增加设备材料投入
56名科学家、10万份土样、历时1年 25%市场
工业微生物菌种的筛选
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根据微生物的生理特点
• 产纤维素酶 • 产蛋白酶 • 产淀粉酶,糖化酶 • 以碳氢化合物为底物的菌种等
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采样方法
• 出去表层5CM左右的土层,取5~25CM的 土样10~15克(北方土壤干燥,可在1030CM处取样),装入事先准备好的容器内, 编号并记录地点﹑ 土壤质地 ﹑植被状况 ﹑取样时间及其它环境条件等.
• 平板菌落预选法:根据菌种及其代谢产物 的特性,在平板上设计许多巧妙的筛选方 法和活性粗测方法.
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平板菌落预选法
• 根据形态变异 • 根据产物特性 • 浓度梯度法
a定每一突变株,选出 生产能力高的菌株.
• 复筛:对同一菌株采用不同的条件实验,选 出生产能力强的菌株和相对应的实验条 件.
a
3
工业微生物菌种的筛选步骤
• 菌株的筛选通常分采样 ﹑富集﹑分离﹑ 筛选﹑产物鉴别等步骤.
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出发菌株采样
• 向菌中保藏机构购买或索取 • 向其它机构购买或索取 • 从自然界采样
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从自然界采样
• 从土壤中采样 • 根据微生物特点采样
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从土壤中采样
• 土壤有机质状况 • 土壤酸碱度和植被状况 • 地理条件 • 季节变化
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工业微生物的诱变育种
• 微生物育种是建立在遗传和变异的基础 上的,一个菌种生物合成代谢产物的产量 和质量由遗传因素所决定.一个性能好的 菌种只有在合适的条件下才能表现出来. 因此诱变育种的包括诱变 筛选和优化环 境条件三个重要环节.
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人工诱变育种的目的
• 提高有效产物的产量. • 改善菌种特性 提高产品质量.例如:孢子
新型微生物菌种的筛选和应用
新型微生物菌种的筛选和应用近年来,随着科技的不断进步,微生物的研究也在不断的深化。
新型微生物菌种的筛选和应用,成为了当前微生物研究领域中极为重要的课题之一。
一、筛选新型微生物菌种新型微生物菌种的筛选,是研究人员在微生物菌群中,寻找并筛选出具有独特功能的微生物细胞。
筛选的过程中,通常会采用“分离培养-鉴定-评估-应用”四个步骤。
1. 分离培养分离是指将所需的微生物菌株,从其他混合菌中分离出来。
常用的微生物分离方法有凝胶扩散法、滤膜法、渐进稀释法等。
分离得到单纯的微生物菌株后,再通过发酵、培养等方法进行菌体的生长。
菌体的生长条件需要十分精确而细致,需要控制温度、pH值、氧气含量等因素。
2. 鉴定鉴定是指通过对微生物菌株的形态、结构、生长习性、代谢产物等方面的观察和分析,确定微生物所属的科属和种属等信息。
常用的微生物鉴定技术有生物化学鉴定法、分子生物学鉴定法等。
鉴定过程中,需要采用多种技术手段,避免因单一技术的误差而导致的鉴定失误。
3. 评估评估是指通过对微生物菌株的活性、产物等因素的评估,确定微生物所具有的生物功能和应用价值。
评估过程中,需要进行多项实验,以确定微生物的活性、毒性、生长环境等信息。
同时,也需要进行微生物的遗传学研究,帮助人们更好的了解微生物的生长和繁殖机制。
4. 应用新型微生物菌株的发现,通常会带来一些独特的应用价值。
这些应用,可以涵盖农业、医学、环境等多个领域。
例如:发现能够有效降解污染物的微生物菌株,可以用于解决水体和土壤的污染问题;发现能够产生新型生物药物的微生物菌株,可以用于医学领域中,制备新型药物。
二、新型微生物菌种的应用新型微生物菌株的应用,是人们对其独特功能和潜在价值的充分挖掘和发扬。
下面将从农业、医学、环境三个方面,介绍新型微生物菌株的常见应用。
1. 农业领域新型微生物菌株在农业领域中,可以发挥出自身的生物学特性,对植物的生长和发育起到一定的促进作用。
例如:与根系共生的微生物,可以促进植物的生长和发育;可以吸收空气氮的细菌菌株,可以为植物提供充足的氮元素,加速植物的生长和发育。
(完整word版)菌种筛选方法
菌种筛选方法在实际工作中,为了提高筛选效率,往往将筛选工作分为初筛和复筛两步进行。
初筛的目的是删去明确不符合要求的大部分菌株,把生产性状类似的菌株尽量保留下来,使优良菌种不致于漏网。
因此,初筛工作以量为主,测定的精确性还在其次。
初筛的手段应尽可能快速、简单。
复筛的目的是确认符合生产要求的菌株,所以,复筛步骤以质为主,应精确测定每个菌株的生产指标,测得的数据要能够反映将来的生产水平。
1 从菌体形态变异分析有时,有些菌体的形态变异与产量的变异存在着一定的相关性,这就能很容易地将变异菌株筛选出来。
尽管相当多的突变菌株并不存在这种相关性,但是在筛选工作中应尽可能捕捉、利用这些直接的形态特征性变化。
当然,这种鉴别方法只能用于初筛。
有人曾统计过3,484个产维生素B2的阿舒假囊酵母(Eremothecium ashbyii)的变异菌落,发现高产菌株的菌落形态有以下特点:菌落直径呈中等大小(8-10毫米),凡过大或过小者均为低产菌株;色泽深黄色,凡浅黄或白色者皆属低产菌株。
又如,在灰黄霉素产生菌荨麻青霉(Penicillium urticae)的育种中,曾发现菌落的棕红色变深者往往产量有所提高,而在赤霉素生产菌藤仓赤霉(Gibberella fujikuroi)中,却发现菌落的紫色加深者产量反而下降。
2 平皿快速检测法平皿快速检测法是利用菌体在特定固体培养基平板上的生理生化反应,将肉眼观察不到的产量性状转化成可见的"形态"变化。
具体的有纸片培养显色法、变色圈法、透明圈法、生长圈法和抑制圈法等,见图5.6.1。
这些方法较粗放,一般只能定性或半定量用,常只用于初筛,但它们可以大大提高筛选的效率。
它的缺点是由于培养平皿上种种条件与摇瓶培养,尤其是发酵罐深层液体培养时的条件有很大的差别,有时会造成两者的结果不一致。
图5.6.1 平皿快速检测法示意图平皿快速检测法操作时应将培养的菌体充分分散,形成单菌落,以避免多菌落混杂一起,引起"形态"大小测定的偏差。