微生物育种
微生物育种试题及答案
微生物育种试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 微生物育种中常用的诱变剂不包括以下哪一项？A. 紫外线B. 化学试剂C. 辐射D. 抗生素答案：D2. 下列哪种微生物不是通过诱变育种获得的？A. 抗药性大肠杆菌B. 高产乳酸菌C. 耐热酵母菌D. 野生型酿酒酵母答案：D3. 微生物育种的目的是为了提高哪种特性？A. 微生物的致病性B. 微生物的适应性C. 微生物的稳定性D. 微生物的产量答案：D4. 在微生物育种中，哪种方法可以增加突变率？A. 降低培养温度B. 增加培养时间C. 增加突变剂浓度D. 减少营养物质答案：C5. 微生物育种过程中，哪种技术可以用于筛选突变菌株？A. 抗生素筛选B. 抗盐筛选C. 抗热筛选D. 所有以上选项答案：D二、填空题（每题2分，共10分）1. 微生物育种的基本原理是通过_______来产生遗传变异。
答案：诱变2. 微生物育种中常用的诱变剂包括_______、_______和_______。
答案：物理诱变剂、化学诱变剂、生物诱变剂3. 在微生物育种中，通过_______可以提高突变的频率。
答案：增加突变剂的剂量4. 微生物育种的目的之一是获得具有_______的菌株。
答案：优良性状5. 筛选突变菌株时，需要根据目标性状设计_______。
答案：筛选方案三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述微生物育种的基本步骤。
答案：微生物育种的基本步骤包括：选择目标微生物、设计诱变方案、实施诱变处理、筛选突变菌株、评估突变效果、稳定性测试和保存优良菌株。
2. 描述一种常用的微生物育种方法及其优缺点。
答案：一种常用的微生物育种方法是化学诱变育种。
其优点包括操作简便、成本较低、突变率相对较高。
缺点是可能产生有害的副产品，对操作人员存在一定的健康风险，且突变的定向性较差，需要大量的筛选工作来获得目标菌株。
四、论述题（每题20分，共40分）1. 论述微生物育种在食品工业中的应用及其重要性。
微生物育种
微生物育种百科名片英文名称microbial breeding ，就是指培育优良微生物的生物学技术。
其方法通常为自然选育和人工选育两类，可单独使用，也可交叉进行。
目录自然选育人工选育1 诱变育种2 化学诱变3 原生质体诱变在工业微生物育种中4 展望未来5 结语参考文献自然选育人工选育1 诱变育种2 化学诱变3 原生质体诱变在工业微生物育种中4 展望未来5 结语参考文献展开编辑本段自然选育对自然界中的微生物，在未经人工诱变或杂交处理的情况下进行分离和纯化(见微生物的分离和纯化),然后进行纯培养和测定(见微生物测定法),择优选取微生物的菌种。
这种方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。
编辑本段人工选育分诱变育种和杂交育种两种。
诱变育种以诱发基因突变为手段的微生物育种技术。
1927年,H.J. 马勒发现X射线有增加突变率的效果;1944年，C.奥尔巴克首次发现氮芥子气的诱变效应;随后，人们陆续发现许多物理的(如紫外线、γ射线、快中子等)和化学的诱变因素。
化学诱变因素分为3种:?诱变剂与一个或多个核酸碱基发生化学变化,使DNA复制时碱基置换而引起变异，如羟胺亚硝酸、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、硝基胍、亚硝基甲基脲等;?诱变剂是天然碱基的结构类似物,在复制时参入DNA分子中引起变异，如5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤和2-氨基嘌呤等;?诱变剂在DNA分子上减少或增加1,2个碱基，使碱基突变点以下全部遗传密码的转录和翻译发生错误，从而导致码组移动突变体的出现，如吖啶类物质和一些氮芥衍生物(ICR)等。
诱变育种操作简便，突变率高,突变谱广，它不仅能提高产量，改进质量，还可扩大产品品种和简化工艺条件。
如1943年从自然界分离到的青霉素产生菌的效价只有20单位/毫升,经过一系列的诱变育种后，效价已达40000单位/毫升;金霉素产生菌经诱变后,发酵液中又积累了去甲基金霉素;谷氨酸棒杆菌1299经紫外线诱变后，有的能产赖氨酸,有的能产缬氨酸,增加了产品的种类;土霉素产生菌经诱变后，选到了能减少泡沫的突变菌株，从而提高了发酵罐的利用率。
微生物育种方法
微生物育种方法微生物育种是一种利用分离出的优良微生物株进行大规模培养、繁殖、筛选、改良和利用的技术。
其目的是生产高质量的微生物制品，应用于医药、农业、食品等领域。
在这篇文章中，我们将介绍微生物育种的方法。
一、微生物分离微生物育种的第一步是从样品中分离微生物。
样品可以是土壤、水、发酵物、动植物、人体等。
分离出的纯培养菌株需要为我们育种提供基础。
常用的分离方法有营养平板法、液体培养法、罐培养法、过滤法等。
营养平板法是最常用的方法，也是最简单的方法。
将样品溶于适当的缓冲液中，均匀涂于富含营养物质的琼脂平板上，在约37°C下培养一段时间，观察并选出菌落形状、大小、颜色等有特色的菌株。
二、微生物培养分离出的微生物菌株需要在适当的培养基上进行培养和繁殖。
不同的菌株需要不同的培养条件，包括温度、pH值、营养成分、氧气含量等。
微生物常用的培养基有营养琼脂、液体培养基、浅层培养、胶粒培养和凝胶孔板培养等。
营养琼脂是最常用的培养基，也是最常见的固体培养基。
在培养微生物的过程中，菌株需要定期转接到新的培养基中，以保证其生长条件的稳定性和细胞数量的增加。
三、微生物筛选微生物筛选是微生物育种的重要步骤之一。
它是对分离出的微生物群体进行系统培养和筛选，从中选择出具有优异特性的微生物株。
微生物的筛选通常从微生物对营养物质的利用、代谢产物特性、生长特性、抗性或附着能力、产酶能力等方面入手。
产酶能力是筛选中最常用的指标之一。
四、微生物改良微生物改良指的是改变微生物的某些性状以达到特殊目的的一系列技术。
改良常用的方法有自然选择、人工选择、突变体筛选和重组DNA技术等。
其中自然选择法是最常见的方法，也是最经济、最有效的方法。
该方法利用自然环境中的各种选择压力，如环境温度、氧气含量、营养物质等条件变化，在自然界中选择出更适应生存的微生物株。
人工选择法则是对微生物进行人工操作，在特定条件下选择出具有特点的微生物株。
突变体筛选则是通过化学物质、物理方法或基因突变剂等诱导产生微生物中的随机变异，筛选出想要的突变体。
微生物育种的方法
微生物育种的方法
1. 自然选育法呀，就好像在一大群微生物里挑选出最厉害的那个“冠军”！比如从一堆野生酵母中选出发酵能力超强的那株。
2. 诱变育种呢，就如同给微生物来一场刺激的冒险，让它们发生奇妙变化！像用紫外线照射细菌，说不定就会产生新特性呢。
3. 杂交育种啊，不就像是让微生物们来一场“联姻”，结合各自的优点！就像把两种优良的霉菌进行杂交。
4. 基因工程育种，哇哦，这简直是在微生物的世界里进行高端定制呀！好比给微生物植入特定的基因，让它拥有我们想要的功能。
5. 原生质体融合育种，这就像是让微生物们打破隔阂，融合出全新的强大个体！比如把两种不同的杆菌的原生质体融合在一起。
6. 代谢控制育种，这不就是巧妙地控制微生物的代谢路径嘛，让它们乖乖听话！像引导微生物更多地产生我们需要的产物。
7. 分子育种，这可是深入到分子层面的神奇操作呀，能塑造出独特的微生物！比如通过分子手段对微生物进行精准改造。
8. 高通量筛选育种，就好像在茫茫人海中快速找到那个最合适的微生物！像是从大量的微生物样本中迅速筛选出目标。
9. 组合育种，这不就是把各种方法组合起来，发挥出最大效果嘛！就如同给微生物来一套全方位的提升策略。
10. 适应性进化育种，这简直是让微生物在环境中不断成长和进化呀！好比让微生物在特定条件下逐渐变得更强大。
原创不易，请尊重原创，谢谢!。
基因工程育种微生物遗传育种
• 基因工程育种与微生物遗传育种概述 • 基因工程育种技术 • 微生物遗传育种技术 • 基因工程育种与微生物遗传育种的应
用 • 基因工程育种与微生物遗传育种的挑
战与前景
01
基因工程育种与微生物遗传育种概述
基因工程育种定义与特点
定义
基因工程育种是通过基因工程技术对 生物体的基因进行改造，以达到改良 生物性状和提高产量等目的的育种方 法。
工业领域的应用
工业酶
利用基因工程技术生产具有特殊功能的工业酶，广泛应用于洗涤 剂、食品、纺织和制药等行业。
生物燃料
通过基因工程技术改良微生物，生产高效、环保的生物燃料，减少 对化石燃料的依赖。
生物材料
利用基因工程技术生产具有特殊性能的生物材料，如可降解塑料、 生物纤维等，替代传统石化材料。
05
基因工程育种与微生物遗传育种的挑
战与前景
技术挑战与伦理问题
技术挑战
基因工程育种和微生物遗传育种技术需要高 水平的科学知识和技术能力，同时面临着技 术难度大、成本高、周期长等问题。
伦理问题
基因工程育种和微生物遗传育种涉及到人类 基因和生命形式的改变，可能引发伦理和道 德方面的争议，需要慎重考虑和规范。
未来发展方向与前景
精准育种
随着基因组学和生物信息学的发展，基因工程育种和微生物遗传育种将更加精准和高效， 能够更好地满足农业生产和生物医药等领域的需求。
VS
细胞工厂构建
通过代谢工程手段改造微生物细胞，使其 具备生产特定化学品、燃料或材料的能力 。
04
基因工程育种与微生物遗传育种的应
用
医药领域的应用
基因治疗
利用基因工程技术修复或替换缺陷基因，以达到治疗 遗传性疾病和恶性肿瘤等疾病的目。
微生物 诱变育种
紫外损伤的光复活作用
DNA损伤的修复
切补修复 切补修复是在内切核酸酶、
外切核酸酶、DNA聚合酶以及 连接酶的协同作用下将嘧啶 二聚体酶切除去，继而重新 合成一段正常的DNA链以填补 酶切所留下的缺口，使损伤 的DNA分子恢复正常的修复方 式。由于整个过程不依赖于 可见光，所以切补修复也称 暗修复。切补修复几乎存在 于所有的微生物中。
也可用长了菌落的平板直接照射。 一般照射剂量4~10万伦琴。
此外还能引起染色体畸变，即因 染色体断裂引起染色体的倒位、 缺损和重组等。但发生了染色体
断裂的细胞常常不稳定。
化学诱变因素
化学诱变剂用量很少，诱变时设
备简单，只要一般实验室的玻璃 器皿就行，所以其应用发展较快。
碱基类似物
碱基类似物是指与DNA结构中的四种碱基 A、T、G、C在化学结构上相似的一类物 质。如5-溴尿嘧啶（BU）和5-溴脱氧尿
紫外损伤的切补修复
紫外线照射的操作方法
在暗室中安装的15瓦紫外线灯管最 好装有稳压装置，以求剂量稳定。
处理时，可将5毫升菌悬液放在直径 5厘米的培养皿中，置磁力搅拌器上， 使培养皿底部离灯管30厘米左右， 培养皿底要放平，处理前应先开灯 20~30分钟预热稳定。照射时启动磁 力搅拌器，以求照射均匀。
诱变育种
第一节基因突变
突变泛指细胞内（或病毒颗粒 内）的遗传物质的分子结构或 数量突然发生的可遗传的变化。
突变往往导致产生新的等位基 因及新的表现型。狭义的突变 专指基因突变，也称点突变， 而广义的突变则包括基因突变 和染色体畸变。
突变的几率一般很低，约为106~10-9。
突变是工业微生物产生变种 的根源，是育种的基础，但 也是菌种发生退化的主要原 因。
简述微生物育种的方法
简述微生物育种的方法微生物育种是指利用微生物在自然界中的多样性和生物学特性，通过人工选择和培养，获得具有特定形态、结构和功能的微生物种质资源和应用价值。
随着实验技术、基因工程和计算机技术的发展，微生物育种的方法也得到了不断创新和扩展，主要包括繁殖分离法、自然选择法、化学诱变法、基因重组法、互补基因法、片段克隆法等多种形式。
1.繁殖分离法：该方法是指直接从环境中抽取微生物样品，在特定培养基中培养，选择单个微生物营养点上的细胞依次繁殖扩大，最终得到纯净的菌落。
此法所得到的菌株分离纯度较高，但针对少数慢生长的微生物可能会造成困难。
2.自然选择法：将微生物培养在含有特定物质的培养基中，筛选特定菌株抵抗这些物质的能力，建立耐药性超强的微生物菌株。
自然选择法可以加速微生物优化适应性。
3.化学诱变法：通过添加化学诱变剂来引导微生物的自然变异，从而创造新的微生物表型结构或某种特定功能。
常用贡献与光催化剂试剂处理细菌培养液等4.基因重组法：通过利用DNA技术，将某种微生物的特定DNA序列过载入到另一种微生物的基因组中，使其表现出特定的生物学物性能力。
基因重组法是一种高水平的育种方法，对于生物医学、生物工程和环境保护等领域具有领先的指导意义和应用价值。
5.互补基因法：该方法采用两种互补的微生物类型，通过分子技术将彼此缺失结构域的相互互补基因，重新构建为全新的有蔓延生物活性的基因，获得新的微生物种质资源。
6.片段克隆法：利用PCR技术对微生物基因组或质粗DNA进行特定片段PCR扩增，重复扩增并进行分离纯化，将特定片段克隆入质粒后构建成分子交换装置等，实现微生物的基因修饰或突变。
7.综合方法：此法是近年来微生物育种领域通过整合多种育种手段，实现微生物种质资源的复合性、多元化、高综合和智能化开发。
综合方法包括化学、生物、物理等多种手段，结合现代技术和方法，实现扩大育种资源、提高育种效率和获得高附加值产物等。
综上所述，微生物育种方法众多，不同的方法结合已可以实现多样性生物类型的智能化生产，未来随着技术的不断更新与进步，微生物育种方法将不断创新。
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学
微生物遗传育种学是研究微生物的遗传变异、遗传改良及育种技术的学科。
微生物指的是细菌、真菌、病毒等单细胞生物。
微生物遗传育种学主要关注微生物在遗传水平上的变异、变异的调控机制以及如何通过遗传改良来获得具有特定性状的微生物株系。
微生物遗传育种学的研究内容包括：
1. 遗传变异的检测与分析：通过分子生物学、基因组学等技术手段，研究微生物中存在的遗传变异，探究变异的产生机制和变异位点的定位。
2. 遗传改良的策略和方法：通过基因工程、突变育种、自然选择等手段，改良微生物的遗传性状，如产量、耐受性、代谢能力等，以提高微生物在工业生产、环境修复、药物开发等方面的应用性能。
3. 突变育种的应用：通过诱变剂或辐射等方法，诱发微生物的突变，筛选出具有特定性状的突变株系，进一步进行遗传改良。
4. 基因工程的应用：通过外源基因的引入、基因的删除或修改等手段，改变微生物的基因组，使其具有特定的功能或产物。
通过微生物遗传育种学的研究与应用，可以获得具有工业、农业、医疗等方面应用潜力的微生物种类，为人类社会的发展和生活带来诸多好处。
微生物的遗传和育种
微生物育种的社会和经济影响
社会影响
随着微生物遗传和育种技术的不 断发展，人们需要关注相关的伦 理、安全和环境问题，以确保技 术的可持续发展和应用。
经济影响
微生物育种技术的发展有望为工 业、农业、医药等领域带来巨大 的经济效益，同时也需要关注技 术的成本和商业化前景。
感谢您的观看
THANKS
土壤修复
微生物育种技术可用于土壤修复领域，通过改良土壤中微生物的种 类和数量，改善土壤质量，提高土壤肥力。
空气净化
某些微生物具有降解空气中有害物质的能力，通过微生物育种技术 可以改良这些微生物的降解能力，用于空气净化。
05
未来展望
基因编辑技术的发展
基因编辑技术
随着CRISPR等基因编辑技术的发展， 科学家们能够更精确、高效地修改微 生物基因，从而改良微生物的性状和 生产性能。
代谢工程育种
代谢途径分析
对微生物的代谢途径进行分析， 了解各代谢途径之间的相互关系 和调控机制。
代谢流量调控
通过调节代谢途径中的关键酶活 性或改变代谢流量的方向，以提 高目标产物的合成效率。
细胞工厂构建
通过基因工程技术对微生物进行 改造，构建具有特定代谢特征的 细胞工厂，实现目标产物的定向 生产。
基因编辑的应用
基因编辑技术有望在医药、农业、工 业等领域发挥重要作用，例如用于生 产新型药物、改良农作物、提高微生 物产物的产量和品质等。
合成生物学在微生物育种中的应用
合成生物学
合成生物学是一门新兴的交叉学科，旨 在通过设计和构建人工生物系统来改良 和优化生物功能。
VS
微生物育种中的应用
合成生物学在微生物育种中具有广阔的应 用前景，例如通过设计和构建人工微生物 来生产燃料、化学品、药物等，同时也有 助于解决环境问题和粮食安全问题。
微生物诱变育种的方法
微生物诱变育种的方法微生物，这小小的生物世界里的居民，有着大大的能量。
而诱变育种呢，就像是给微生物来一场奇妙的变身之旅。
物理诱变是一种常见的法子。
紫外线就像是微生物世界的严厉教官。
微生物们在紫外线的照射下，就如同小士兵接受艰苦的训练。
紫外线那强烈的能量，会打乱微生物内部的基因结构。
比如说一些细菌，原本规规矩矩地按照自己的基因蓝图进行生长繁殖，紫外线一照，就像打乱了建筑图纸一样，基因里的一些部分发生了错乱。
有的微生物在这错乱中就产生了新的特性，也许原本不会产生某种特殊酶的，经过紫外线照射后就有了这种能力。
还有X射线，这可是更厉害的家伙。
如果把微生物比作是一个精密的小机器，X射线就像一把强力的干扰器。
它能深深钻进微生物的内部，对基因进行破坏和重组。
就像把小机器里的一些零件拆下来又重新组装，只不过这里是在基因层面。
有的微生物经X射线诱变后，抗逆性变强了。
原本在稍微恶劣一点的环境里就奄奄一息的，现在能坚强地活下去，而且还活得挺好。
化学诱变也不甘示弱。
化学诱变剂就像是给微生物的基因施魔法的小巫师。
像亚硝酸，它悄悄地接近微生物的基因，把基因里的一些碱基偷偷换掉。
这就好比在密码锁上换了几个密码数字，整个密码锁的开锁方式就可能完全变了。
微生物的基因表达也就随之改变。
一些霉菌经过亚硝酸诱变后，产孢子的能力可能大大增强，原本产一点点孢子的，现在像开了挂一样大量产孢子。
再说说碱基类似物，它们是伪装高手。
它们混入微生物的基因大厦里，伪装成正常的碱基。
可是一旦到了基因复制的时候，就开始捣乱了。
就像一个假零件混进了真零件堆里，在机器组装的时候就会出问题。
这种捣乱会导致基因复制出错，从而产生突变。
有的酵母菌经过碱基类似物的诱变后，发酵能力变得超强，能产生更多的酒精或者其他有用的代谢产物。
复合诱变就像是给微生物来一套组合拳。
先给微生物来点物理诱变，就像先给它一个下马威，打乱它的基因阵脚。
然后再用化学诱变，进一步在混乱的基因里搞点新花样。
微生物基因工程育种
微生物基因工程育种微生物基因工育种是通过对微生物的基因进行改造和调控，以达到改良微生物性状、提高微生物产量或开发新的功能微生物的目的。
下面是微生物基因工程育种的一般步骤：1. 目标设定：- 确定所需改良的微生物性状，如产量、抗性、代谢途径等。
- 设定预期目标并制定相应的策略。
2. 基因库构建：- 通过采集、分离和培养不同来源的微生物，获取丰富的基因资源。
- 将这些基因片段或整个基因组构建成基因库，用于后续的基因工程操作。
3. 基因选择和克隆：- 从基因库中筛选出与目标性状相关的基因。
- 进行基因克隆，将目标基因插入适当的载体中，例如质粒或病毒。
4. 基因转化：- 将经过克隆的目标基因导入到目标微生物中。
- 可以通过多种方法进行基因转化，如电转化、化学转化、高速颗粒轰击法等。
5. 基因调控和表达优化：- 对导入目标微生物的基因进行调控，使其在适当的条件下高效表达。
- 可通过引入启动子、终止子、增强子等元件来调控基因的表达水平。
6. 选择与筛选：- 利用筛选标记或筛选方法，对转化后的微生物进行筛选和鉴定。
- 筛选出具有目标性状的微生物株系，并进行进一步的评估和优化。
7. 验证和应用：- 对获得的改良微生物进行性状鉴定和功能验证。
- 如需应用于工业生产、农业等领域，可以进行中试和大规模生产验证，确保其在实际应用中的稳定性和可行性。
需要注意的是，在进行微生物基因工程育种时，需要遵循相关生物安全规范和伦理法规，确保操作的安全性和合规性。
此外，对于涉及到大规模应用的改良微生物，还需要考虑环境风险评估和监管等问题，以确保其对环境和人类的影响最小化。
微生物紫外线诱变育种的一般流程
微生物紫外线诱变育种的一般流程微生物紫外线诱变育种啊，这可挺有趣的呢。
一、出发菌株的选择。
这就像是选种子一样，咱们得挑个好的出发菌株。
这个菌株得是那种本身就有点潜力的，比如说它在某些方面已经表现得还不错了，像是生长速度还行啦，或者对环境有一定的适应能力之类的。
要是一开始就选个病恹恹的菌株，那后面再怎么诱变可能都白搭。
就好比你要培养一个运动员，你得先找个身体素质有点基础的人，不能找个整天生病的呀。
二、菌悬液的制备。
把选好的菌株弄成菌悬液，这就像是把种子泡在水里，让它们能均匀地分布。
这个菌悬液的浓度可不能太浓也不能太稀哦。
太浓了呢，紫外线可能照不均匀，就像一群人挤在一起，有些地方晒得到太阳，有些地方晒不到。
太稀了呢，那最后得到的突变体可能就太少了。
一般来说，咱们得根据经验或者查一些资料来确定这个合适的浓度。
在制备菌悬液的时候，还得注意保持菌株的活性，就像照顾小宝贝一样，环境得适宜，营养也不能少，可不能让它们在这个时候就挂掉了。
三、紫外线照射。
这可是关键的一步呢。
就像是给这些微生物来一场刺激的阳光浴，不过这个阳光可是紫外线。
咱们得把菌悬液放在紫外线灯下照射。
这个照射的时间和距离都很有讲究哦。
照射时间太短，可能诱变效果不明显，微生物还是老样子。
照射时间太长呢，那微生物可能就被紫外线给“晒死”啦，就像人在太阳下晒太久会中暑一样。
距离也很重要，离得太近，紫外线强度太大，离得太远，强度又不够。
而且在照射的时候啊，最好能让菌悬液不断地晃动，这样能保证每个微生物都能比较均匀地接受紫外线的洗礼。
四、后培养。
经过紫外线照射后的微生物可都是“受过伤”的小宝贝啦。
这时候要把它们放到合适的培养基里进行后培养。
这个培养基就像是一个温馨的小窝，给它们提供营养，让它们慢慢恢复，并且在这个过程中表现出那些因为诱变而产生的新特性。
在这个阶段，咱们得密切观察微生物的生长情况，看看有没有出现一些特别的变化，比如说生长速度突然变快了，或者对某种物质的代谢能力变强了之类的。
第三章微生物育种
制备菌悬液通常采用生理盐水。如果用化学诱变剂处理 时，应采用相应的缓冲液配制，以防处理过程中pH变化而 影响诱变效果。
三、诱变剂及诱变剂量的选择
复合因子处理中，为了提高诱变效果，在具体使用时还 要注意诱变剂处理先后和协同效应问题。
五、影响突变率的因素
菌种遗传特性 菌体细胞壁结构 培养条件和环境条件 பைடு நூலகம் 诱变前预培养和诱变后培养（突变体的修复、表型迟 延） ➢ 温度、pH、氧气等外界条件的影响 ➢ 平皿密度效应
六、突变体的分离和筛选
微生物通过诱变处理后，群体中产生各种类型突变体，有 正突变、负突变和未突变的菌株，需要经过分离和筛选， 逐一挑选出来。
第一节 诱变育种
诱变育种：是以人工手段诱发微生物基因突变，改变其遗传 结构和功能，从中筛选出产量高、性状优良的突变株， 并 设计出适合该突变株最佳的培养基和条件，使其在最适的工 艺条件下最有效地合成产物。
诱变育种有以下几个优点：速度快，收效大、方法简单。
诱变育种的三大要素：诱变剂、诱变条件、筛选技术。
分三个阶段：菌种基因型改变， 突变体筛选，产量评估
诱变育种的步骤
•出发菌株的选择与纯化 •单孢子（单细胞）悬液的制备 •诱变剂及诱变剂量的选择 •诱变处理方法 •高产菌株的分离
一、出发菌株
对出发菌株的要求：
(1)从自然界样品中分离筛选出来的野生菌株，虽然产量 较低，但对诱变因素敏感，变异幅度大，正突变率高；
通常丝状菌菌株由于遗传分离产生不纯现象，一个多核细胞 经诱变剂处理后，某个核发生有益的突变易被其他尚未突变 的核竞争性地抑制，多核菌体会降低单位存活菌的突变率
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。
微生物杂交育种
与常规杂交相比，原生质体融合具有多
方面的优势：
• 大幅度提高亲本之间重组频率。 • 扩大重组的亲本范围。 • 原生质体融合时亲本整套染色体参与交换，遗
传物质转移和重组性状较多，集中双亲本优良 性状机会更大
不足之处是原生质体融合后DNA交换和重组随机 发生，增加重组体分离筛选的难度。
放线菌
酵母菌
供体与受体细胞关系
参与交换的遗传物质
体细胞间暂时沟通
部分染色体杂合
细胞不接触，吸收游离DNA片段 个别或少数基因杂合
细胞间不接触，质粒、噬菌体 介导
个别或少数基因杂合
生物细胞融合或接合
整套染色体高频重组
体细胞接合
整套染色体低频重组
接合
2．原生质体杂交育种
通过酶解破除细胞壁后制备微生物 原生质体，然后诱导原生质体融合杂交， 双亲本不受亲和力限制，甚至可打破种属 间遗传障碍，获得远缘杂交重组体，这种 特殊的杂交方式称为原生质体融合育种。
一、 杂交的意义（优点）
第一、使两亲株的优良性状集中于重 组体内，获得新品种。
第二、可以提高其对诱变剂的敏感性， 降低对诱变剂的“疲劳’”效应。
第三，丰富并促迸遗传学理论的发展
二、微生物杂交育种基本程序
选择原始亲本 ↓
诱变筛选直接亲本 ↓
直接亲本之间亲和力鉴定 ↓
杂交 ↓
分离到基本培养基或选择性培养基培养 ↓
霉菌
筛选重组体 ↓
重组体分析鉴定
三、杂交过程中亲本选择
1、原始亲本
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，通常 选择具有优良性状的菌株。
2．直接亲本
由原始亲本菌株经诱变处理后选出 的具有遗传标记和亲和能力而直接用 于杂交配对的菌株。
微生物育种的方法和特点
微生物育种的方法和特点
微生物育种是通过选择、收集、交配和培养微生物来改良其遗传特性和适应性的生物学过程。
以下是微生物育种的主要方法和特点:
1. 选择法:选择是将不同性状的微生物进行交配,以获得具有特
定性状的后代的方法。
选择法通常使用人工筛选和遗传统计学方法。
2. 遗传变异法:遗传变异是指微生物基因组中的DNA序列发生
了改变,从而导致微生物表现出不同的性状。
遗传变异可以通过基因
重组、基因突变和基因组转移等方式实现。
3. 营养代谢法:营养代谢法是通过对微生物代谢产物进行分析,
寻找新的营养物质和代谢途径,从而改善微生物的适应性和产量。
4. 培养法:培养法是将微生物通过培养基培养来改良其性状的
方法。
培养法可以通过改进培养基成分、培养条件、培养温度等方式来改善微生物的性能和产量。
5. 快速检测法:快速检测法是指通过现代生物技术,如基因测序、DNA测序等,对微生物基因组和代谢产物进行分析,以便快速识别和筛选具有特定性状的微生物。
微生物育种的特点有:
1. 高效性:微生物育种可以快速地选择出具有优异性状的微生物,并进行遗传改良,从而提高微生物的生产力和适应性。
2. 多样性:微生物育种可以通过遗传变异和营养代谢等方式来改善微生物的性能和产量,从而创造出具有多样性的新品种。
3. 可操作性:微生物育种可以采用实验室和工厂化生产等多种方式,从而使其操作更加方便和高效。
4. 可预测性:通过遗传变异和营养代谢等方法,可以预测新的微生物新品种的性状和性能,以便进行生产和改良。
第八章微生物的遗传变异与育种ppt课件
（8） 易于形成营养缺陷型；
（9） 各种微生物一般都有相应的病毒；
（10） 存在多种处于进化过程中的原始有性 其它许多主要的生物学基本理 论问题中最热衷的研究对象。
❖对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物 学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供了丰富的理 论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、 从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。
（movable gene）。
转座因子
定义：可在DNA链上改变自身位置的一段DNA序列。
原核生物中的转座子类型 转座的遗传效应
插入（IS）序列
转座子(Tn)
特殊病毒（Mu噬 菌体）
插入序列（IS，insertion sequence)
分子量最小（仅0.7~1.4kb），只有引起转座的转座酶基 因而不含其它基因，具有反向末端重复序列。已在染色体、 F因子等质粒上发现IS序列。E . coli的F因子和核染色体组 上有一些相同的IS，通过这些同源序列间的重组，就可使 F因子插入到E . coli的核染色体组上，形成Hfr菌株。因IS 在染色体组上插入的位置和方向的不同，其引起的突变效 应也不同。IS被切离时引起的突变可以回复，如果因切离 部位有误而带走IS以外的一部分DNA序列，就会在插入部 位造成缺失，从而发生新的突变。
第八章 微生物的遗传变异与育种
➢ 第一节 遗传变异的物质基础 ➢ 第二节 微生物的基因组结构 ➢ 第三节 质粒和转座因子 ➢ 第四节 基因突变及修复 ➢ 第五节 基因重组 ➢ 第六节 微生物育种 ➢ 第七节 菌种的衰退、复壮与保藏
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：亲代将自身一整套遗传因子传递给下一代的行为和 功能，
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)。
微生物育种-诱变育种摘要：分析了近几年来我国常用的几种物理诱变和化学诱变育种方法的原理、特点以及成功案例等, 为微生物诱变育种提供了依据。
综述了其在酶制剂、抗生素、氨基酸、维生素、杀虫剂等高产菌种选育中的应用进展;对该技术与离子束技术、空间技术的结合在微生物菌种选育中的应用前景进行了展望。
关键词：诱变；微生物育种；应用进展；展望微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切, 其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏,甚至影响人们的日常生活质量,所以培育优质、高产的微生物菌株十分必要。
微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导, 或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状, 人为地使某些代谢产物过量积累,获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。
作为途径之一的诱变育种一直被广泛应用。
目前,国内微生物育种界主要采用的仍是常规的物理及化学因子等诱变方法。
此外,原生质体诱变技术已广泛地应用于酶制剂、抗生素、氨基酸、维生素等的菌种选育中,并且取得了许多有重大应用意义的成果。
1、诱变育种1.1物理诱变1.1.1紫外照射紫外线照射是常用的物理诱变方法之一, 是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。
DNA 和RNA 的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰在260nm, 因此在260nm 的紫外辐射是最有效的致死剂。
紫外辐射的作用已有多种解释,但比较确定的作用是使DNA 分子形成嘧啶二聚体。
二聚体的形成会阻碍碱基间正常配对,所以可能导致突变甚至死亡。
紫外照射诱变操作简单,经济实惠,一般实验室条件都可以达到,且出现正突变的几率较高,酵母菌株的诱变大多采用这种方法。
1.1.2电离辐射γ- 射线是电离生物学上应用最广泛的电离射线之一,具有很高的能量,能产生电离作用,可直接或间接地改变DNA 结构。
其直接效应是可以氧化脱氧核糖的碱基,或者脱氧核糖的化学键和糖- 磷酸相连接的化学键。
其间接效应是能使水或有机分子产生自由基, 这些自由基可以与细胞中的溶质分子发生化学变化,导致DNA 分缺失和损伤。
除γ- 射线外的电离辐射还有X- 射线、β- 射线和快中子等。
电离辐射有一定的局限性,操作要求较高,且有一定的危险性,通常用于不能使用其他诱变剂的诱变育种过程。
1.1.3离子注入离子注入是20 世纪80 年代初兴起的一项高新技术,主要用于金属材料表面的改性。
1986 年以来逐渐用于农作物育种,近年来在微生物育种中逐渐引入该技术。
离子注入时,生物分子吸收能量,并且引起复杂的物理和化学上的变化,这些变化的中间体是各类活性自由基。
这些自由基,可以引起其它正常生物分子的损伤,可使细胞中的染色体突变,DNA 链断裂,也可使质粒DNA 造成断裂。
由于离子注入射程具有可控性, 随着微束技术和精确定位技术的发展,定位诱变将成为可能。
离子注入法进行微生物诱变育种, 一般实验室条件难以达到,目前应用相对较少。
1.1.4 激光激光是一种光量子流,又称光微粒。
激光辐射可以通过产生光、热、压力和电磁场效应的综合应用,直接或间接地影响有机体,引起细胞染色体畸变效应、酶的激活或钝化,以及细胞分裂和细胞代谢活动的改变。
光量子对细胞内含物中的任何物质一旦发生作用, 都可能导致生物有机体在细胞学和遗传学特性上发生变异。
不同种类的激光辐射生物有机体,所表现出的细胞学和遗传学变化也不同。
激光作为一种育种方法,具有操作简单、使用安全等优点,近年来应用于微生物育种中取得不少进展。
1.1.5 微波微波辐射属于一种低能电磁辐射, 具有较强生物效应的频率范围在300MHz~300GHz,对生物体具有热效应和非热效应。
其热效应是指它能引起生物体局部温度上升。
从而引起生理生化反应;非热效应指在微波作用下,生物体会产生非温度关联的各种生理生化反应。
在这两种效应的综合作用下,生物体会产生一系列突变效应。
因而,微波也被用于多个领域的诱变育种,如农作物育种、禽兽育种和工业微生物育种,并取得了一定成果。
1.1.6 航天育种航天育种,也称空间诱变育种,是利用高空气球、返回式卫星、飞船等航天器将作物种子、组织、器官或生命个体搭载到宇宙空间, 利用宇宙空间特殊的环境使生物基因产生变异,再返回地面进行选育,培育新品种、新材料的作物育种新技术。
空间环境因素主要有微重力,空间辐射,以及其它诱变因素如交变磁场,超真空环境等,这些因素交互作用导致生物系统遗传物的损伤,使生物发生诸如突变、染色体畸变、细胞失活、发育异常等。
航天育种较其它育种方法特殊, 是航天技术与微生物育种技术的有机结合,技术含量高,成本高,个体研究者或一般研究单位都难以实现,只能与航天技术相结合,由国家来完成。
2．1 化学诱变2.1.1 烷化剂烷化剂能与一个或几个核酸碱基反应,引起DNA 复制时碱基配对的转换而发生遗传变异, 常用的烷化剂有甲基磺酸乙酯、亚硝基胍、乙烯亚胺、硫酸二乙酯等。
甲基磺酸乙酯( ethylmethane sulphonate ,EMS) 是最常用的烷化剂,诱变率很高。
它诱导的突变株大多数是点突变，该物质具有强烈致癌性和挥发性,可用5%硫代硫酸钠作为终止剂和解毒剂。
N- 甲基- N'- 硝基- N- 亚硝基胍( NTG) 是一种超诱变剂,应用广泛,但有一定毒性,操作时应该注意。
在碱性条件下,NTG 会形成重氮甲烷(CH2N2),它是引起致死和突变的主要原因。
它的效应很可能是CH2N2 对DNA 的烷化作用引起的。
硫酸二乙酯( DMS) 也很常用,但由于毒性太强,目前很少使用。
乙烯亚胺,生产的较少,很难买到。
使用浓度0.0001%~0.1%,高度致癌性,使用时需要使用缓冲液配置。
2.1.2 碱基类似物碱基类似物分子结构类似天然碱基,可以掺入到DNA 分子中导致DNA 复制时产生错配,mRNA 转录紊乱,功能蛋白重组,表型改变。
该类物质毒性相对较小,但负诱变率很高,往往不易得到好的突变体。
主要有5- 氟尿嘧啶( 5- FU) 、5- 溴尿嘧啶( 5- BU) 、6- 氯嘌呤等。
程世清等[25]用5- BU 对产色素菌( 分枝杆菌T17- 2- 39) 细胞进行诱变,生物量平均提高22.5%.2．1.3 无机化合物诱变效果一般,危险性较小。
常用的有氯化锂,白色结晶,使用时配成0.1%~0.5%的溶液, 或者可以直接加到诱变固体培养基中,作用时间为30min～2d。
亚硝酸易分解,所以现配现用。
常用亚硝酸钠和盐酸制取,将亚硝酸钠配成0.01~0.1mol/L 的浓度, 使用时加入等浓度等体积的盐酸即可。
2.1.4 其他盐酸羟胺,一种还原剂,作用于C 上,使G- C 变为A- T。
也较常用,使用浓度为0.1%～0.5%,作用时间60min～2h。
此外,诱变时将两种或多种诱变因子复合使用,或者重复使用同一种诱变因子,效果更佳。
顾正华等[7]以谷氨酸棒杆菌ATCC- 13761 为出发菌株,经DMS 和NTG 多次诱变处理,获得一株L- 组氨酸产生菌。
2、诱变剂2.1 诱变剂的选择在选择诱变剂时, 需要注意诱变剂的专一性, 即某一诱变剂或诱变处理优先使基因组的某些部分发生突变而别的部分即使有也很少发生突变。
对诱变剂专一性的分子基础不十分了解万尽管有关的修复途径必定对此有影响, 但它们的关系并不那么简单, 其它各种因素,包括诱变处理的环境条件也能影响突变类型。
工业遗传学家很难正确地预言改良某一菌种时需要何种类型的分子水平的突变。
因此, 为了产生类型尽可能多的突变体, 最适当的方法是采用几种互补类型的诱变处理。
远紫外无疑是所有诱变剂中最为合适的, 似乎可以诱导所有已知的损伤类型。
采取有效、安全的预防方法也很容易。
在化学诱变剂中, 液体试剂比粉末试剂更易进行安全操作。
的另一个不利因素是它有产生紧密连锁的突变丛的趋势, 尽管这种效应在某些体系中能成为有利条件。
最后, 必须认识到可能某些特异菌系用某些诱变剂是不能被诱变的。
当然这一点通过测定易检出的突变体, 如抗药性突变体或原养型回复突变体的诱变动力学可以相当容易地得到验证。
2.2 诱变剂的剂量从随机筛选的最佳效果看, 诱变剂的最适剂量就是在用于筛选的存活群体中得到最高比例的所需要的突变体, 因为这会使在测定效价的阶段更省力。
因此在菌株改良以前,为了决定所用诱变剂的最适剂量, 并为突变性的增强技术打下基础, 聪明的做法通常是测定不同诱变剂处理不同菌种时的突变动力学。
用高单位突变本身来测定最适剂量有时是不可能的, 因为这种突变的检测很困难。
但如使用容易检出的标记如耐药标记, 只要估计到方法的局限性, 还是可以提供一些有价值的资料的。
3、原生质体诱变在工业微生物育种中的应用进展3.1 在酶制剂菌种选育中的应用酶制剂是活的有机体产生的有催化活性的蛋白质,是所有新陈代谢过程必不可少的要素。
应用原生质体诱变技术对酶制剂的生产菌株进行诱变,已经获得了许多高产菌株。
胡杰等对沪酿(Aspergillus oryzae) 31042米曲霉的原生质体进行紫外线-氯化锂、N-甲基- N′-硝基-N - 亚硝基胍( N - methyle - N′- nitro - N -nitrosogunidinc, NTG)复合诱变,筛选到8 株高产中性蛋白酶突变株群,其中最高产酶活力为出发菌株的1162倍,为以后的细胞融合、基因组改组等提供了优良的候选文库。
3．2抗生素高产菌种选育中的应用抗生素是微生物细胞的次级代谢产物,目前主要采用微生物发酵法进行生物合成。
由于生产菌种产量的高低受多步代谢调控的制约,高产菌株的选育也很困难。
原生质体诱变作为一种诱变技术,在抗生素的高产菌种选育中已有着广泛的应用。
朱林东等通过紫外线诱变始旋链霉菌( S treptom ycespristinaespiralis)的原生质体, 得到了产普那霉素为1159g/L的高产突变株,比出发菌株提高10113%。
3.3 在氨基酸、生产溶剂及有机酸菌种选育中的应用氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位,在食品、饲料、医药、化学工业、农业等行业中应用广泛,各国都在大力发展氨基酸生产。
发酵法已成为氨基酸生产的主要方法。
因此选育高产菌株是氨基酸工业发展的重要方向。
生产溶剂和有机酸是微生物的初级代谢产物,原生质体诱变技术在生产溶剂和有机酸生产菌种选育中也取得了成效。
3.4 生素菌种选育中的应用维生素是维持人和动物生命活动必需的、但不能自身合成的一类有机物质,在生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。
韩建荣等用激光处理青霉( Penicillium sp) PT95 的原生质体,选育到一株菌核生物量和类胡萝卜素含量均有显著提高的突变株L05。
该突变株的菌核生产量提高98.6% ,菌核中的类胡萝卜素含量提高28.3% ,类胡萝卜素产率的增加幅度达到154.0%。