菌株选育
常用菌种选育原理的种植方法
常用菌种选育原理的种植方法今天给大家介绍一下常用菌种选育原理的种植方法！一、人工选种的方法：1.自然选种：该法是通过广泛异地引种、野生采集、孢子分离等途径获得菌种，将其进行驯化移栽，使其逐渐适应当地环境条件，并从中选优汰劣，选出性状优异的菌株。
在菌种生产以及试验性栽培中，反复进行比较和选择，最终确定优良的食用菌品种。
2.杂交育种：该法是通过将不同遗传性状的亲本之间进行交配，使遗传物质重新组合配对，通过双亲性状的优势互补或借助于以一个亲本的优点去克服另一亲本的缺点，产生具有其双亲优点的育种方法。
杂交育种一般有单孢杂交、多孢杂交、单双核杂交、原生质体融合等方法，一般科研、育种上多采用单孢杂交或原生质体融合，通过这些办法处理的菌种常常可表现出较强的“杂交优势”。
3.诱变育种该法是利用物理的或化学的方法处理细胞群体，促使菌种的细胞遗传物质发生性状的改变，然后从变异的菌种中选出具有优良性状的菌种的方法。
科研上常用的主要有辐射诱变育种，如紫外线照射、X射线等高能量射线，以及用一些化学药剂进行诱变育种。
4.基因工程育种该法是在基因分子水平上的遗传工程，又称基因操作、基因克隆、脱氧核糖核酸（DNA）重组技术等，基本原理就是把我们需要的目标基因通过载体DNA与原品种的DNA结合，然后人工导入一个受体细胞内，以让外来的遗传物质在其中“着生”，进行正常的复制，从而获得预先设计的新菌种。
二、菌种分离技术方法：多孢分离：该法是利用子实体弹射许多孢子在同一培养基上，让其萌发、自由交配，从而获得纯母种的方法。
该法简便易行，在食用菌选种中应用普遍。
（1）整菇孢子弹射法：该法适用于伞菌类的孢子采集。
在无菌室（箱）中，将经消毒处理的整只种菇插入无菌平皿孢子收集器里，之后使用透明玻璃钟罩将其罩住，于见光、适温下使菇自然弹射孢子。
24h后，将玻璃钟罩打开，从培养皿内获取孢子。
（2）试管插割法：在无菌箱内，迅速用无菌试管插割种菇有菌褶一侧，直至取下组织块。
菌种选育
菌种的营养特征独特
生长特征独特
选择性分离
无选择性特征
根据产物的特征进行
随机分离
选择性分离的关键：生长培养条件的选择与控制，
从而实现定向富集筛选。
选择性分离原理和技术
生长条件的选择与控制原理
控制营养成分
控制培养基酸碱度
添加抑制剂
控制培养温度
控制通气条件
选择性分离技术
施加选择压力，进行定向筛选
个平板上铺上一种试验菌。
A.富集液体培养
增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术
技术特点：给混合菌群提供一些有利于目的菌株
生长或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件
培养方式 分批培养方式：以最大比生长速率 （μ max）筛 选，存在选择压力的控制、移种时间和次数等 问题
连续培养方式：以比生长速率（ μ）筛选
高产培养基设计的几个原则
制备一系列的培养基，其中有各种类型的养分成为 生长限制因素；
使用一聚合或复合形式的生长限制养分；
避免使用容易同化的碳源或氮源，防止分解代谢物
阻遏；
确定含有所需的辅因子（Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+）； 使用pH缓冲剂以减少pH变化； 前体、促进剂及抑制剂的采用。
培养基中加入新生霉素(25µ g/mL)和亚胺环己酮(50 µ g/mL)
能分离出普通高温放线菌。
菌种的培养
温度和时间两方面，主要变量为时间。
培养温度：放线菌25～30oC，嗜热菌45～55oC，嗜冷 菌4～10oC。 培养时间： 是培养的主要变量，嗜温菌（链霉菌和 小单孢菌）7～14d；嗜热菌（高温放线菌）1～2d。
菌种的选育
第一章菌种选育第一节工业常用微生物及要求一、常见微生物（一）细菌（bacteria）发酵工业中常用的细菌主要是杆菌,主要有：醋杆菌属（Acetobacter）乳杆菌属（Lactobacillus）杆菌属（Bacillus）:α-淀粉酶，蛋白酶，肌苷、鸟苷等核苷。
其中最为重要的是枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）短杆菌属（Brevibacterium）：谷氨酸棒杆菌属（Corynebacterium）：谷氨酸（二）放线菌（actinomyces）属原核微生物（有菌丝体，无横隔，不具完整的核。
）最大的经济价值在于产生多种抗生素（antibiotic）。
链霉菌（Streptomyces）：红，金，土，氯，链霉素小单孢菌属（Micromonospora）：庆大霉素（三）霉菌（mould）亦称丝状真菌（不是分类学上的名词，凡在营养基质上形成绒毛状，网状或絮状菌丝的真菌统称霉菌。
）1.曲霉属（Aspergillus）黑曲霉（A. niger）产蛋白酶，淀粉酶，果酸酶，变异菌株产柠檬酸米曲霉（A. oryzae）产淀粉酶，蛋白酶，酿酒的糖化曲和酱油曲黄曲霉（A. flavus）产黄曲霉毒素米曲霉和黄曲霉均为半知菌。
2.青霉属（Penicillum）：例如桔子上的绿色斑点桔青霉（P. citrinum）：产生5’－磷酸二酯酶，降解核糖核酸为四个单核苷酸。
3.根霉属（Rhizopus）接合菌米根霉（R. oryzae）华根霉（R. chinensis）酒药和酒曲中含有米根霉或华根霉。
4.红曲霉属（Monascus）淀粉酶，麦芽糖酶，蛋白酶，柠檬酸等。
可生产食用红色素。
（四）酵母（yeast）单细胞真核微生物，低等真菌。
①酵母属（Saccharomyces）啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）②假丝酵母属（Candida）产朊假丝酵母（Candida utilis）生产饲料酵母，其蛋白质和维生素含量都比啤酒酵母高。
选育菌种的方法
选育菌种的方法一、引言菌种的选育是微生物学研究中的重要环节，它对于促进农业、食品工业、医药领域的发展具有重要意义。
本文将介绍一些常用的选育菌种的方法，包括传统的筛选方法和基于分子生物学的筛选方法。
二、传统的筛选方法1. 随机筛选法随机筛选法是最常用的菌种选育方法之一。
其步骤包括：从自然环境中收集样品，如土壤、水体等，将样品制成适宜的培养基，然后进行培养。
在培养过程中，通过观察菌落的形态、颜色、生长速度等特征，筛选出具有特殊性状或功能的菌株。
2. 生理选育法生理选育法是根据菌株的生理特性进行选育的方法。
通过调节培养条件，如温度、pH值、氧气浓度等，筛选出适应特殊环境的菌株。
例如，有些菌株能够在高温或低温环境中生长，有些菌株能够在酸性或碱性环境中生长，这些菌株可以被应用于相关领域。
3. 抗性筛选法抗性筛选法是利用抗生素或其他抑制性物质来筛选菌株的方法。
通过将菌株培养在含有抗生素或抑制性物质的培养基上，只有具有抗性的菌株才能够生长并形成菌落。
这种方法可以筛选出具有抗生素抗性、耐酸碱或耐高温的菌株。
三、基于分子生物学的筛选方法1. PCR筛选法PCR筛选法是利用聚合酶链反应(PCR)技术来筛选菌株的方法。
通过设计特异性引物，扩增目标基因片段，然后通过电泳分析扩增产物，筛选出具有特定基因的菌株。
2. 基因克隆筛选法基因克隆筛选法是将目标基因插入表达载体中，然后转化到宿主菌中，通过观察宿主菌的表型变化来筛选菌株。
例如，将具有抗性基因的载体转化到宿主菌中，只有转化成功的菌株才能够生长在含有抗生素的培养基上。
3. 荧光筛选法荧光筛选法是利用荧光蛋白标记目标基因，通过观察菌株产生的荧光信号来筛选菌株。
例如，将荧光蛋白基因与目标基因融合，将融合基因转化到宿主菌中，通过观察菌株产生的荧光信号来筛选具有目标基因的菌株。
四、总结菌种的选育是微生物学研究中不可或缺的一环。
传统的筛选方法包括随机筛选法、生理选育法和抗性筛选法，它们通过观察菌株的形态、生长特性和抗性等来筛选菌株。
选育菌种的方法
选育菌种的方法菌种的选育是微生物研究中的重要环节，合适的菌种对于实验结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常用的选育菌种的方法。
1. 采样菌种的选育首先需要进行采样，即从自然环境中获取潜在的菌种。
采样时需要选择合适的样品，如土壤、水样、植物表面等，以获取丰富的微生物资源。
采样时要注意避免污染和混杂，使用无菌工具和容器进行采样。
2. 前处理采样回来后，需要进行前处理，以去除不需要的杂质和其他微生物。
常用的前处理方法包括表面消毒、筛选、稀释等。
表面消毒可以使用酒精或含氯消毒剂对样品进行处理，以杀灭表面的细菌和真菌。
筛选可以通过过滤或离心等方法，以去除大颗粒的杂质。
稀释可以将样品进行适当的稀释，以分离出单个菌落。
3. 菌落分离菌种的选育需要从复杂的微生物群落中分离出单个菌落。
常用的方法有平板分离法和液体分离法。
平板分离法是将前处理后的样品均匀涂布在含有适宜培养基的琼脂平板上，通过菌落的形态、颜色等特征进行分离。
液体分离法是将前处理后的样品接种在含有适宜培养基的液体培养基中，通过菌落的沉降速度、浑浊度等特征进行分离。
4. 纯化与鉴定分离出的单个菌落需要进行纯化和鉴定。
纯化是指将单个菌落进行传代培养，使其形成纯种。
常用的方法有传代培养、穿刺法等。
鉴定是指对菌种进行鉴定和分类，常用的方法有形态学观察、生理生化特性检测、基因测序等。
鉴定的目的是确定菌种的物种分类、代谢特性和潜在应用价值。
5. 保存与培养选育出的菌种需要进行保存和培养，以便后续的研究和应用。
保存常用的方法有冷冻保存、干燥保存、液氮保存等。
培养则需要选择适宜的培养基和培养条件，以保证菌种的生长和繁殖。
通过以上几种方法，可以选育出适合研究和应用的菌种。
菌种的选育是微生物研究中的重要环节，只有选育出合适的菌种，才能保证实验结果的准确性和可靠性。
选育菌种需要耐心和细心，同时还需要对微生物的特性有一定的了解和认识，以便进行正确的操作和判断。
菌种选育
基因工程育种
随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由RNA转录 表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去 干预生物的遗传特性。 如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA 重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这与过去培育生物繁殖后 代的传统做法完全不同。 这种做法就像技术科学的工程设计，按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那 种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由 重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为“基因工程”，或者说是“遗传工程”。 基因工程是生物 工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。 所谓基因工程 （genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体 细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物 的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接 起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的 复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。
步骤
自然选育的步骤主要是：采样，增长培养，培养分离和筛选等。采样 筛选的菌种采集的对象以土壤为主， 也可以是植物、腐败物品和某些水域等。土壤是微生物的汇集地，从土壤中几乎可以分离到任何所需的微生物， 故土壤往往是首选的采集目标。微生物的营养需求和代谢类型与生长环境有很大关系。富集培养 由于采集样品 中各种微生物数量有很大差异，若估计到要分离的菌种数量不多时，就要人为增加分离的概率，增加该菌种的数 量，称为富集培养。纯种培养尽管通过增长培养的效果很好，但是得到的微生物还是处于混杂状态，因为样品中 本身含有许多种类的微生物。所以，为了取得所需的微生物纯种，增殖培养后必须进行分离。平板分离法由接种 环以无菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，微生物 细胞数量将随着划线次数的增加而减少，并逐步分散开来。如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后， 可在平板表面得到单菌落。分离方法有三种：即划线分离法、稀释法和组织分离法。稀释分离法 在溶液中再加 入溶剂使溶液的浓度变小。亦指加溶剂于溶液中以减小溶液浓度的过程。浓溶液的质量×浓溶液的质量分数=稀溶 液的质量×稀溶液的质量分数生产能力考察 初筛一般通过平板稀释法获得单个菌落，然后对各个菌落进行有关 性状的初步测定，从中选出具有优良性状的菌落。例如，对抗生素产生菌来说，选出抑菌圈大的菌落；对于蛋白 酶产生菌来说，选出透明圈大的菌落。此法快速、简便，结果直观性强。缺点是培养皿的培养条件与三角瓶、发 酵罐的培养条件相差大，两者结果常不一致。
发酵工艺学菌种选育知识
发酵工艺学菌种选育知识发酵工艺学是利用微生物进行发酵过程的一门学科。
在发酵工艺中，菌种的选育是至关重要的一环。
合适的菌种可以有效地提高发酵产物的产量和质量。
以下是关于菌种选育的一些知识。
首先，菌种选育的目标是选择出具有较高产量和酶活性的菌株。
为了实现这个目标，研究人员通常要进行大量的菌株筛选和改造实验。
菌株筛选可以利用不同培养基、不同培养条件或者不同筛选方法进行。
这些方法可以根据微生物的生长速度、代谢产物的产量、代谢产物的种类等方面进行评估。
在筛选过程中，研究人员需要根据自己的需求，选择出适合自己研究目的的菌株。
其次，菌株改造是菌种选育的重要手段之一。
通过基因工程和遗传改造等方法，可以对菌株的基因组进行改造，增强其产酶能力和代谢能力。
例如，可以通过插入外源基因，或者通过基因敲除、基因突变等手段，改变菌株的代谢途径，从而增加特定产物的合成量。
菌株改造的过程需要深入了解菌株的基因组结构和代谢途径，同时需要具备一定的基因工程技术和实验操作技巧。
此外，菌株选育还需要考虑到菌株的可培养性和稳定性。
虽然自然界中存在着大量的微生物资源，但是只有部分微生物能够在实验室中进行培养和繁殖。
因此，研究人员需要从自然环境中筛选出能够稳定生长并具有较高产酶能力的菌株。
同时，在菌株选育过程中，需要注意菌株的稳定性问题。
由于发酵工艺涉及到多次传代和大规模培养操作，菌株必须具备较高的稳定性，能够长时间保持其产酶性能。
综上所述，菌种选育是发酵工艺学中非常重要的一环。
通过菌株筛选和改造，可以提高发酵产物的产量和质量。
在菌株选育过程中，需要考虑菌株的产酶能力、代谢能力、可培养性和稳定性等特性。
菌株选育的成功与否，将直接影响到发酵工艺的效果。
因此，在发酵工艺学研究中，菌种选育是一个非常关键和复杂的课题。
继续写相关内容，1500字菌种选育是发酵工艺学中的一项重要任务，它对于提高发酵产物的产量和质量至关重要。
在菌种选育中，研究人员需要通过筛选和优化菌株，以获得具有优良发酵性能的菌株。
《微生物的菌种选育》课件
诱变育种
总结词
诱变育种是一种通过使用物理、化学或生物诱变剂，诱发微生物发生基因突变，从而获得所需性状的育种方法。
详细描述
诱变育种通常需要处理少量材料，因为诱变剂可以直接诱发基因突变。该方法效率较高，可以快速获得所需的突 变体。常用的物理、化学诱变剂包括紫外线、X射线、化学诱变剂等。生物诱变剂则包括某些细菌或病毒等。
培养条件控制
法规与伦理问题
微生物的生长和代谢受到培养条件的影响 ，如温度、pH、氧气浓度等，这些条件的 细微变化可能导致实验结果的波动。
在某些应用领域，如药物和食品工业，微 生物菌种选育可能面临严格的法规和伦理 要求，需要遵循相关规定和标准。
未来的发展方向
高通量筛选技术 随着高通量筛选技术的发展，未 来可以更快地筛选到具有优良性 状的微生物菌种，提高选育效率 和成功率。
基因组编辑技术
总结词
基因组编辑技术是一种通过精确地编辑微生物的基因组序列，从而获得所需性状的育种方法。
详细描述
基因组编辑技术包括CRISPR-Cas9等基因编辑技术，可以精确地编辑和修改微生物的基因组序列，从 而获得具有优良性状的菌株。该方法需要一定的基因组编辑技术基础，但具有高效率和精确性等优点 。
在医药领域的应用
抗生素生产
许多抗生素是由微生物产生的，通过 菌种选育可以获得高产抗生素的菌株 ，用于治疗各种疾病。
疫苗生产
疫苗的生产也需要用到菌种选育技术 ，通过选育具有特定抗原性的菌株， 可以生产出预防各种疾病的疫苗。
在环境保护中的应用
生物治理
通过菌种选育可以获得具有高效降解能力的 菌株，用于处理各种环境污染，如废水处理 、土壤修复等。例如，通过选育能够降解有 机污染物的细菌和真菌，可以有效治理水体 和土壤污染。
五种菌种选育的方法
五种菌种选育的方法1. 筛选优良菌株：通过对菌种进行筛选，选出具有较高产量、快速生长、稳定性等良好性状的菌株。
可以通过观察菌株的形态特征、生长速度以及产物产量等指标进行初步筛选。
2. 交配选育：将具有不同有益特征的两个菌株进行交配，产生具有更优秀性状的杂种，进一步提高菌种的产量和品质。
3. 基因工程改良：通过基因工程技术对菌株的基因进行修改和调整，强化其有益性状，例如提高产量、耐逆性或产物纯度。
4. 微生物育种：利用微生物的自然变异、诱变或基因重组等方法，通过筛选和选育，培育出具有优良性状的菌株。
5. 隔离培养：从自然环境或特定寄主体内分离出有良好性状的菌株，单独培养并进行繁殖，以保持其稳定性和纯度。
6. 高通量筛选：利用高通量技术，如高通量测序、高通量筛选装置等，对大量菌株进行快速筛选和检测，以选取具有优良性状的菌株。
7. 环境适应培养：通过将菌株暴露在不同环境条件下，如不同温度、盐度、pH值等，挑选出能适应多种环境的菌株，提高其应用广泛性和稳定性。
8. 选择性培养基：根据特定的性状需求，调配选择性培养基，利用特定生理功能或代谢产物的需求，筛选出具有目标性状的菌株。
9. 抗菌素筛选：利用抗菌素对菌株进行筛选，选择出对某种特定抗菌素敏感或耐药的菌株，为后续应用提供基础。
10. 应激培养：通过暴露菌株于适宜剂量的外界应激因子，如氧化应激、低温应激等，筛选出对应激因子具有较高耐受能力的菌株。
11. 连续培养：通过在连续培养系统中进行菌株的增殖和筛选，选出适应此种培养方式的优良菌株。
12. 自动化选育：利用自动化系统对菌株进行快速筛选、监控和评价，提高选育效率和可控性。
13. 发酵条件优化：通过改变发酵条件中的温度、pH值、气体供应等参数，优化菌株的生长和产物产量，提高其应用效果。
14. 组合选育：将具有不同优势特征的菌株进行组合，形成互补优势，从而提高整体产量和产品品质。
15. 代谢工程优化：通过调整和改变菌株的代谢途径和代谢产物分布，来增强产物的产量和纯度。
菌种选育名词解释
菌种选育名词解释
菌种选育是指通过筛选和培育，从自然环境或人工选育中获得具有特定特征和性质的菌种或菌株。
菌种是指由一类具有相同或类似形态、生理和遗传特征的微生物个体所组成的集合体。
菌种选育的目的是为了获得具有高产、高效、高质的菌种，以满足工业生产、农业生产或科学研究的需要。
在菌种选育中，常用的方法包括筛选法、改良法和混合法。
筛选法通过对大量菌株进行筛选，选取具有所需特性的菌种。
改良法则通过对已有菌种进行基因工程或遗传改良，使其具有更好的特性。
混合法是将两个或多个不同菌株进行混合培养，通过互补作用和相互促进，获得具有更好性能的菌种。
菌种选育在农业领域可以用于优选具有抗病、抗逆性强、高产等特性的菌种，以提高作物产量和品质；在工业领域可用于选育具有高产酶、高产代谢产物等特性的菌种，以提高产品产量和质量；在环境保护方面可以用于选育具有降解、吸附等环境修复能力的菌种，以减少环境污染；在医药领域可以用于选育具有抗菌、抗肿瘤等特性的菌种，用于新药研发等方面。
总之，菌种选育是一种重要的菌种改良和应用技术，可以通过选择和培育获得具有理想特性的菌种，以应用于各个领域。
菌种选育
2.变异：微生物种发生频率很低的可遗传的变化，指生物体在某种外因的作用发生遗传物质结构或数量的改变
3.饰变：不涉及遗传物质结构的改变，而只发生在转录翻译水平上的表型变化，特点是整个群体发生变化，群体中几乎没有个体都发生改变
B.抗原突变型：引起抗原结构的改变
C.产量突变型：基因突变引起代谢产量升高或降低
四、基因突变的特点
1.不对应性：与基因突变的性状与引起突变的原因没有直接关系
2.自发性：指在没有明显的外界因素影响下也可发生突变
3.稀有性：发生的变异是稀有的，导致筛选非常困难
4.独立性：在某一群体中，发生的不同基因突变几率是相等的，独立的，并无联系
十五、变异菌的分离和筛选：诱变处理经过培养后得到液体培养传代，再分离，初筛，复筛
1野生型菌株：从自然界分离到的微生物在其发生突变前的原始菌株
营养缺陷型：野生型菌株经人工诱变或自然突变失去合成某种营养的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的营养因子才能生长，称为营养缺陷型
原养性：营养缺陷型菌株经回复突变或重组变异后产生的菌株，其营养要求在表型上与野生型相同
D.易位：非同源染色体之间部分连接或交换
3.染色体局部座位类的变化（基因突变）
A.碱基置换：在DNA链上的碱基序列中的一个碱基被另一个碱基代替的现象
a.转换：嘌呤一嘌呤或嘧啶与嘧啶之间发生互换
b.颠换：一个嘌呤替换另一个嘧啶或一个嘧啶替换另一个嘌呤
B.移码突变：在DNA碱基序列中有一个或几个碱基增加或减少而产生的变异，可产生回复突变（变异越小，回复突变率越多）
菌种选育的一般流程ppt课件
选育结果
通过基因工程育种和代 谢工程育种等方法，成 功选育出高产谷氨酸的 菌株，谷氨酸的产量和 质量得到显著提高。
实例三：柠檬酸高产菌株的选育
基因工程育种的方法
01
02
03
农杆菌转化法
利用农杆菌感染植物细胞 ，将目的基因导入植物基 因组中，实现遗传转化。
基因枪法
利用基因枪将带有目的基 因的金属微粒直接射入受 体细胞或组织，实现基因 转移。
花粉管通道法
在植物授粉后，利用花粉 管作为通道，将外源DNA 导入受精卵细胞，实现遗 传转化。
基因工程育种的优缺点
杂交育种的优缺点
遗传不稳定
杂交后代的遗传物质来自两个亲 本，容易出现分离和不稳定现象
。
技术难度高
杂交育种需要较高的技术水平和 精细的操作，对实验条件和操作
人员要求较高。
难以预测结果
由于基因互作和环境因素的影响 ，杂交后代的表型难以准确预测
。
06
菌种选育实例分析
实例一：青霉素高产菌株的选育
1 2 3
自然选育的优缺点
优点
简单易行，不需要复杂的仪器设 备；可以筛选出适应特定环境的 优良菌种。
缺点
筛选过程漫长且效率低下；受环 境因素影响大，结果不稳定；无 法对微生物的遗传物质进行精确 改造。
03
诱变育种
诱变育种的原理
80%
基因突变
利用物理、化学或生物因素诱导 生物体发生基因突变，从而产生 新的遗传性状。
打破物种界限
基因工程育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍，实现不同物种间基因的转移和 重组。
选育菌种的方法
选育菌种的方法
选育菌种是指通过筛选和培养，从自然界中或已有的菌种中选择出具有特定性状或功能的优良菌株。
以下是一些常用的选育菌种的方法：
1.采集样品：从自然环境中采集样品，如土壤、水体、植物表面等，以获取潜在的有用菌种。
2.筛选：通过筛选方法，如对特定培养基的生长适应性、抗生素敏感性等进行初步筛选，排除不符合要求的菌株。
3.生理生化特性分析：对初步筛选出的菌株进行生理生化特性分析，如产酶能力、代谢途径、耐受性等，以评估其潜在应用价值。
4.分子生物学鉴定：利用分子生物学技术，如16SrRNA基因测序，对菌株进行鉴定，确定其属种和亲缘关系。
5.功能性评估：通过对菌株进行功能性评估，如抗菌活性、生物降解能力、生物合成能力等，确定其具体应用领域。
6.优化培养条件：对选育出的菌株进行培养条件的优化，如温度、pH值、营养物质等，以提高其生长和产物产量。
7.长期稳定性评估：对选育出的菌株进行长期稳定性评估，如在不同培养条件下的稳定性、遗传稳定性等，以确保其在工业应用中的可靠性。
需要注意的是，选育菌种是一个复杂的过程，需要综合运用多种方法和技术，同时也需要耐心和时间。
1/ 1。
菌种选育
（2）抗性菌株的产量试验 在选育抗噬菌体菌株时， 既要求具有抗性，同时亦要求生产能力不低于原敏感 菌株。
（3）其正抗性与溶源性的区别试验 菌株的抗噬菌体 特性具有遗传的相对稳定性。 抗性表现力多种多样，可因细胞壁结构的改变而阻 止噬菌体吸附侵入，也可因生理代谢的改变，使噬菌 体不能侵染，即使侵染后也不能增殖释放。这些菌株 都具有真正的抗性。溶原性菌株则因细胞中存在原噬 菌体，对同一类型噬菌体具有免疫性。表面上看来， 这种菌株具有抗性，但可采用物理、化学因素诱导不 同的敏感菌看它是否会释放噬菌体。出现噬菌斑的菌 株就是溶源菌，而不是真正抗性菌。
E N一甲基一N′硝基一N一亚硝基弧（NTG）
亚硝基胍是亚硝基烷基类化合物的一种，可诱发 营养缺陷型突变，不经淘汰便可直接得到12％一80％ 的营养缺陷型菌株，故有超诱变剂之称。它在pH低 于5－5.5的条件下，形成HNO2 而引起菌种突变；在 碱性条件下以重氮甲烷的形式对DNA起烷化作用； 在pH6时，两者均不产生，此时的诱变效应可能是由 于NTG本身对核蛋白体引起的变化所致。 在缓冲液中较难溶解，而在甲酰胺中溶解度较大，因 此用甲酰胺溶解NTG，可以提高处理浓度。通常在 浓度为300 μg／mL，温度为28℃和时间为60分钟的 条件下进行处理，容易得到高产菌株。
2.2.3.3 噬菌体的防治
不同发酵类型遭到不同种类噬菌体侵染所出现的现 象是不同的，而同一菌种被相同的噬菌体侵染，由于 侵染的时间不同，也会造成不同的后果。但都会出现 畸形菌丝，菌体迅速消失，pH上升，发酵产物停止积 累，甚至下降等现象。
噬菌体的防治是多方面的。大概可以分以下几个方 面：
（1）正确判断 （2）普及有关噬菌体的知识 （3）选育抗噬菌体菌株 （4）消灭噬菌体
E 高产菌株的获得需要筛选条件的配合
菌种选育
2.2.2.4 介绍几种物理、化学诱变剂的使用方法
A 紫外线 紫外线是一种使用时间较久、值得推广的诱变剂， 它的辐射光源便宜，危险性小，诱变效果好，故应用 最广泛，研究得也最多。虽然紫外线的波长范围很宽， 但对诱变最有效的波长仅仅是260 nm左右（253－265） nm一般诱变时用菌（孢子）悬浮液进行处理，紫外 灯的功率为15W，距离固定在30 cm左右。 紫外线的作用机制主要是形成胸腺嘧啶二聚体以 改变DNA生物活性，造成菌体死亡和变异。
（2）诱发突变 敏感菌株先经诱变因素处理，然后将 处理过的孢子液分离在含有高浓度的噬菌体的平板培 养基上，经诱变后的存活孢子中，如存在抗性变异菌 株就能在此平板上生长。这种菌落生长的速度一般与 正常菌落的生长速度相近，诱变可以提高抗性菌株的 频率。
除上述方法外，还可将敏感菌孢子经诱变后接入 种子培养基，待菌丝长浓后加入高浓度的噬菌体再继 续培养几天，再加入噬菌体反复感染，使敏感菌被噬 菌体所裂解，最后取再生菌丝进行平板分离，从中筛 选抗性菌株。
2.2.2.2 诱变育种的一般步骤
• 诱变育种的一般步骤见P38，如图2－2所示 • 注意事项：选择好出发菌株；正确和灵活 使用各种诱变剂；诱变剂的选择；变异株 的筛选和筛选条件的确立；高产菌株的获 得与筛选条件的配合。 • 具体内容详见40页。
2.2.2.3 诱变育种工作中几个应注意的问题
A 选择好出发菌株 选好出发菌株对诱变效果有着极其重要的作用。 有些微生物比较稳定，其遗传物质耐诱变剂的作用 强。如果用这种菌株于生产是很有益的，而用作出 发菌株则不适宜。 用作诱变的出发菌株必须对它的产量、形态、生 理等方面有相当了解。挑选出发菌株的标准是产量 高、对诱变剂的敏感性大、变异幅度广，再确定诱 变剂的使用及筛选条件。
食用菌的菌种选育与改良技术
食用菌的菌种选育与改良技术食用菌是指可以作为食品或药物的真菌，被广泛应用于食品加工、养殖业和药物制造等领域。
菌种的选育和改良技术是食用菌生产的重要环节之一，下面将从以下几个方面介绍菌种选育与改良技术。
一、菌种选育技术1. 选择合适的基因库：通过分离、筛选和保存各类菌种的母菌和种菌，建立一套完整的、丰富的、有代表性的基因库，有利于对菌种进行选育。
2. 优质母菌的筛选：通过对不同菌种进行品种鉴定、酶活性测定等手段，选择出产量高、品质好、病害抗性强的菌株作为母菌，为后续菌种选育打下基础。
3. 优质种菌的培育：通过选择适宜的培养基、优化培养条件并进行筛选，选择出生长快速、产量高、菌丝规整的种菌。
二、菌种改良技术1. 交配育种：不同菌株之间进行有性交配，通过亲本间的基因重组，获得新菌株。
利用此技术可以提高菌株的产量、耐病性等性状。
2. 辐射诱变育种：将菌株暴露在适量的辐射源下，使其产生基因突变，从而改变菌株的特性。
这种方法可以快速获得新的优质菌株。
3. 基因工程育种：通过基因的克隆、转移和重组，将具有特定特性的基因导入到目标菌株中，以增强菌株的抗性、产量等性状。
菌种选育和改良的目的是为了获得更优质、更高效的食用菌菌种，并提高食用菌的产量和质量。
通过这些技术手段，可以针对具体问题进行菌株的选择和改良，在提高菌株产量的同时，降低病害的发生和产量的波动，提高食用菌产业的可持续发展水平。
当然，在菌种选育和改良的过程中需要注意以下几个问题：1. 合理利用遗传资源：合理利用、保存和开发菌种的遗传资源，是有效进行菌种选育和改良的重要基础。
2. 密切结合实际需求：在菌种选育和改良的过程中，需密切结合实际需求，选择具有优异种质的菌株进行深入研究和培育。
3. 引进外来菌种的评估：在引进外来菌种时，需进行系统评估和鉴定，确保其适应当地环境和生产技术水平。
总之，菌种选育与改良技术是食用菌生产过程中的重要环节。
通过选择合适的基因库、优质母菌筛选、优质种菌培育等手段，可以获得优质的菌种。
菌种的选育
土曲霉 土曲霉 链霉菌
金色链霉菌
35.9
54
5、后培养
表型迟延现象
生理性
分离性
遗传物质经诱变处理后发生的突变，必
须经复制才能养才能稳定
变异，使菌株表现出高的突变频率。
55
6、变异菌株的筛选
由于经诱变处理后提高产量的变异株仍属少数，
必须经过大量的筛选工作，才能得到需要的菌株。
5
分离某种产生有机酸的菌株时，也通常采用透
明圈法初筛. 在选择培养基中加入碳 酸 钙 ，使平板呈混浊
状，产酸菌能够把菌落周围的碳酸钙水解，形成 清晰的透明圈.
6
透明圈的大小不能完全作为选择高产菌的依据， 因为在 深 层 培 养 中 的 产 酶 单 位 与 平 板 上
圈的大小之间并不完全成正比。
24
4、自然选育的特点
自然选育简单 易行，可以达 到纯化菌种、 防止菌种衰退、 稳定生产、提 高产量等目的。
自然选育的最 大缺点是效率 低、进展慢， 很难使生产水 平大幅度提高。
25
用物理或化学的诱变剂使诱变对象内的遗传物质
（DNA）的分子结构发生改变，引起性状变异并通过
筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。
基因突变
29
光复活作用
切补修复
损伤修复
重组修复 SOS修复系统 DNA多聚酶的校正作用
30
前 突 变 ——诱 变 剂 所 造 成 D N A 分 子 的 某 一 位
臵的结构改变。
31
光复活作用
具有校正差错 切补修复 的性质，不利于 突变的诱发。
DNA多聚酶校正 作用
32
重组修复
具有引起差错的 性质，利于突变
优良菌种的选育
菌种的复壮措施： ①纯种分离：（平板划线法、涂布法、倾注法、单细 胞挑取法等）。 ②通过寄主体内生长进行复壮（如Bacillus huringiensis 的复壮） ； ③淘汰已衰退的个体（采用比较激烈的理化条件进行 处理，以杀死生命力较差的已衰退个体）。 ④采用有效的菌种保藏方法。
纯化分离的方法
一、遗传与变异的概念
遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。 遗传(heredity)：亲代生物的性状在子代得到表现；亲代生物传
递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。特点：具 稳定性。
遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的 全部基因的总和；------是一种内在可能性或潜力。
单孢子分离法:
将菌种的分生孢子制成一定浓度的分散的 单孢子悬浮液，分离在平板培养基上，挑选单 菌落进行筛选。
在产量高于亲株的菌株中选择群体中主要 菌落类型比例高于90％以上的高产量纯株再进 行3～5代连续传代试验，选择传代后生产能力 仍保持原来水平范围的菌株，便是高产纯种。
2.微观单孢子分离
用单孢子悬浮液分离单孢子菌落的方法很 难保证获得绝对的单孢子菌落。
1.单孢子分离
微生物群体中存在不同类型菌落的组成，并认为 是由一些亚种混合组成的。
其原因是遗传基因型与环境因素共同作用的结果。 因此，不可能得到绝对纯一的菌种。但通过选择可 以得到相对纯一的群体。
纯种的标准有两条：
一是群体中存在的不同菌落类型数量限制在相对 低的水平，例如限制在3～5种类型以下。
二是群体中起主导作用的菌型的比例数应占绝对 优势，如达到90％以上，或更高的比例，如98％、99 ％以上。
为了使孢子发芽适度，必须使用稀释的液体培养 基。培养基浓度不要太大，避免养分过于丰富而控制 不住孢子的生长。
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③、在分离产生脂肪酶的菌株时，如以土温为底物，尼罗兰作为指示剂，根据变色圈的大小来判断脂肪酶的活性高低。也可用甘油三丁酸酯为底物，罗丹明B为指示剂，以荧光圈来测定。
（3）生长圈法
①、适用范围：生长圈法通常用于分离筛选氨基酸、核苷酸和维生素的产生菌。
②、原理：工具菌是一些相对应的营养缺陷型菌株。将待检测菌涂布于含高浓度的工具菌并缺少所需营养物的平板上进行培养，若某菌株能合成平板所需的营养物，在该菌株的菌落周围便会形成一个混浊的生长圈。
18、原生质体融合育种：是指双亲本原生质体在促融剂作用下相互接触，融合成一个细胞，然后核融合，最终强制性地将双亲基因组融合，DNA交换、重组并产生新性状。
论述
1、工业微生物育种技术的发展经历了几个阶段
（1）自然选育：对工业微生物育种有很大的影响。例如
①、在酒精发酵中，推广了自然选育的纯系良种，扭转了酒精生产中的不稳定现象。
⑤琼脂块大通量筛选变株
是将生长突变株的平板用打孔器打下琼脂块，转移到生物鉴定平板上进行测定，此方法效率高、筛选量大。
⑥应用复印技术快速筛选变株
应用复印技术从平板上可直接筛选产脂野生株和具有髙脂含量的突变株，是产脂微生物的简便检测方法。
简答
1、物理诱变剂的生物学效应
（1）、物理诱变剂对微生物的诱变作用主要是由高能辐射导致生物系统损伤，继而发生遗传变异的一些列复杂的连锁反应过程。
3、紫外线的光谱范围在40～390nm，DNA可以吸收的紫外线光谱为260nm。15W紫外灯管放射出来的紫外线大约有80%的波长集中在这个范围内，诱变效应比30W的好。
4、紫外线的辐射剂量：紫外线的诱变剂量可分绝对剂量和相对剂量。
5、诱变剂包括物理诱变剂、化学诱变剂和生物诱变剂三大类。
填空
1、工业微生物育种是建立在遗传和变异的基础上的，没有变异，生物界将失去进化的素材；没有遗传，变异也无法积累。通过菌种的选育我们可以提高产品的产量和质量。
2、杂交育种的主要目的在于把不同菌株的优良经济性状集中于重组体中，克服长期用诱变剂处理造成的上述缺陷，同时杂交还是增加产品新品种的手段之一。
（2）、平板菌落预筛
在随机的突变群体中，有益突变率极低。因此，在诱变育种中，育种工作者常常能够根据代谢产物的特异性，在琼脂平板上设计须都巧妙的筛选方法和活性粗测方法。
①根据形态筛选突变株
部分微生物菌株经过诱变处理后，变异菌株的菌落形态与生理特性、生产性能变化有一定的相关性。
②根据平板菌落生化反应筛选变株
②、由于自然突变频率低，单纯依赖自然界存在的微生物群体来进行的自然选育无疑有很大的局限性，进而推进了人工诱变育种的发展。
（2）诱变育种
①、发酵工业中的各种优良高产菌株绝大部分都是诱变育种方法获得的菌株。
②、但是，菌株长期使用诱变剂处理后，会产生诱变剂疲劳效应，所以出现了杂交育种。
（3）杂交育种
（3）营养缺陷型的检出
野生型细胞和营养缺陷型细胞数量比例发生变化，但还是混合体，需要设法把缺陷性从群体中分离出来：
（5）基因工程育种
2、利用平皿中生化反应进行分离
（1）透明圈法
①、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，圈的大小初步反应该菌株利用底物的能力。
②、应用：在分离水解酶产生菌时采用较多，如脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、核酸酶等。
3、稀释涂布和划线分离法
（1）、稀释涂布分离法：
①土壤样品以十倍级差稀释，涂平板，待长出单个菌落后，挑取需要的菌落一道斜面培养基上培养。②土壤样品的稀释程度，要看样品中的菌含量多少来进行稀释。
（2）、划线分离法
①用接种环取部分样品，在培养基平板上划线，当单个菌落长出后，将菌落移入斜面培养基上，培养备用。
13、广义的基因工程育种：包括所有利用DNA重组技术将外源基因导入到微生物细胞，使后者获得前者的某些优良性状或者利用后者作为表达场所来生产目的产物。
14、狭义的基因工程育种：仅指那些以微生物本身为出发菌株，利用基因工程方法进行改造而获得的工程菌，或者是将微生物甲的某种基因导入到微生物乙中，使后者具有前者的某些性状或表达前者的基因产物而获得新菌种。
8、营养缺陷型菌株的分离和筛选
（1）营养缺陷型的诱发
适合诱发营养缺陷型的诱变剂有亚硝基胍、紫外线、亚硝酸等。
（2）淘汰野生型菌株
①、抗生素法：常用于细菌和酵母菌营养缺陷型菌株的富集，前者用青霉素法，后者用制霉菌素法。
②、菌丝过滤法：真菌和放线菌等丝状菌的野生型孢子在基本培养基中能萌发长成菌丝，而营养缺陷型的孢子则不能萌发。
（2）、不同诱变剂交替处理
（3）、同一种诱变剂连续重复使用
（4）、紫外线光复活交替处理
（5）、诱变剂处理时间与诱变效应的关系
6、影响突变率的因素
（1）、菌种遗传特性不同
（2）、菌体细胞壁结构
（3）、环境条件的影响
7、在筛选营养缺陷型菌种中，与之有关的培养基有三类
10、基因组改组育种技术的特点：传统原生质体融合是两个亲本单轮融合，基因组改组是多亲本多轮融合。
11、与传统育种方法不同的是，基因工程育种能实现真正意义上的远缘杂交。
12、质粒载体的选择标记：常用的标记是抗生素抗性基因。λ噬菌体载体接受外源DNA的能力要比细菌质粒大得多，其最大接受容量可达23kb。柯斯质粒就是这类专门用来克隆大DNA片段的人工构建的新载体。
（4）抑菌圈法
①、应用：常用于抗生素产生菌的分离筛选。
②、采用抑菌圈法，不仅能筛选抗生素，还能筛选某些酶类。
3、诱变后的突变株常用的筛选方法有两大类：
（1）、随机筛选
随机筛选也称摇瓶筛选，主要是随机挑选的平板菌落进行摇瓶筛选。
具体做法是：将诱变处理后的菌体分离在琼脂平板上，培养后随机挑选菌落，一个菌落移入一支斜面，然后一个斜面的菌体接入一只三角瓶，放置在摇瓶机上振荡培养，根据测定产物活性的高低，决定取舍。
15、载体是携带目的基因并将其转移至受体细胞内复制和表达的运载工具。
16、原生质体再生育种：原生质体再生育种是微生物制备原生质体后直接再生，从再生菌落中奋力筛选变异菌株，最终得到优良性状提高的正突变菌株。原生质体再生育种不用任何诱变剂处理，而能产生比常规诱变还高的正变率。
17、原生质体诱变育种：它是以微生物原生质体为育种材料，采用物理或化学诱变剂处理，然后分离到再生培养基中再生，并从再生菌落中筛选高产突变菌株。
名词
1、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，称为诱变剂。
2、助诱变剂：单独使用没有明显的诱变效果，常与其它诱变配合处理。
3、物理诱变剂：是通常使用物理辐射中的各种射线，较广泛的是紫外线、X射线、γ射线和快中子。物理辐射分为电离辐射和非电离辐射，都是以量子为单位的可以发射能量的射线
（2）变色圈法
①、原理：对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在底物平板中加入指示剂或显色剂，使所需微生物能快速鉴别出来。
②、如筛选果胶酶产生菌时，用含0.2%果胶为唯一碳源的培养基平板，对含微生物样品进行分离，待菌落长成后，加入0.2%刚果红溶液染色4h，具有分解果胶能力的菌落周围便会出现绛红色水解圈。
7、嗜热菌：是一种耐高温的需氧或厌氧菌，在分离嗜热菌时，往往为了防止固体平板水分蒸发过快，使培养基破裂，可以通过增加培养平板的厚度和增加培养基中琼脂的含量来降低水分的蒸发。
8、酶合成的调节：是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速度的调节机制，这是一种在基本水平上的代谢调节。
9、微生物的分解代谢阻遏现象：在初级代谢和次级代谢中都存在，其含义是指代谢过程中酶的合成往往受高浓度的易被迅速分解利用的碳源或氮源抑制。
10、结合：放线菌杂交过程中的染色体交换有两种情况，一种是供体部分染色体与受体全部染色体结合，一种是供体部分染色体与受体部分染色本：原始亲本是微生物杂交育种中具有不同遗传背景的优质出发菌株，主要根据杂交的目的来选择。
12、直接亲本：在杂交育种中具有遗传标记和亲和能力而直接用于杂交配对的菌株，成为直接亲本。
通过琼脂平板上的透明圈、呈色圈、抑制圈及浑浊圈等生化反应来筛选水解酶、有机酸及抗生素等有益代谢产物。
③采用冷敏感菌筛选抗生素变株
冷敏菌可根据菌种选育目的进行选择，可选用那些对抗生素产生耐药性的微生物，也可以筛选至今尚无有效抗生素对付的微生物。
④浓度梯度法
一个菌株合成抗生素的水平与其耐自身产物能力大小有关。野生菌或低产菌总是比高产菌株耐自身抗生素能力差。也就是说，菌株产生抗生素水平受到它自身所产抗生素数量的制约，耐受性越高，抗生素产生能力也就越强。
13、DNA的制备：制备完整、纯净、高质量的DNA，是基因工程首要和关键环节。
14、以微生物原生质体为材料的常用的育种方法主要有原生质体再生育种，原生质体诱变育种，原生质体转化育种和原生质体融合育种。无论那种原生质体育种方法，我们都要在菌种对数生长期时，进行菌种原生质体的制备。
（2）、NTG有超诱变剂之称，能使细胞发生一次或多次突变，诱变效果好，尤其适合诱变营养缺陷型突变株；还可使多基因并发突变。
（3）、处理完毕后，马上把接触过的NTG的器皿用NaOH或Na2S2O3浸泡处理。
（4）、NTG的诱变方法：①孢子悬液的制备②NTG母液制备③混合④终止反应，除去药液，得孢子用无菌水稀释后涂皿。
4、PHA的合成机制和发酵特点
微生物发酵合成可降解塑料是指微生物把某些有机物作为营养来源，由微生物发酵合成PHA时，在碳源过量和某些营养物质缺乏条件下，许多微生物的正常代谢途径被破坏，在其细胞内合成某些结构的PHA，成为碳源和能量的储存物质。