第2章微生物工业的菌种PPT课件

筛选模型
在抗生素的筛选过程中，为避免致 病菌的感染与扩散，一般不采用致病菌 为试验的指示菌，尽可能选择非致病菌 而又能代表致病菌的其它微生物作为试 验的指示菌，这些试验指示菌就称为筛 选模型。
小麦赤霉病菌
Fusarium graminearum
稻瘟菌
Piricularia oryzae
油菜菌核
Sclerotinia sclerotiorum
王 静，杨澄然 等
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加选择性压力
加入不同的抗生素或试剂来增加选 择性，如分离真菌时，可加入抗细菌抗 生素，分离放线菌和细菌时，可加入抗 真菌抗生素。
富集培养
指能增加混合菌群中所需菌株的一种技 术，方法是在混合菌群中提供有利于所需菌 株生长或不利于其它微生物生长的条件。
例 分离趋磁细菌通常先富集 方法 样品中加入有机酸，矿质元素，铁等在 25-30℃条件下富集1月左右。
（三）合理诱变育种
根据微生物的代谢调节机理来选择一定类型 的微生物突变株，以获得高产菌株。
代谢过程是由酶催化完成的，因此代谢途径 的调节也就是酶的调节。
酶的调节
酶合成的调节 酶活性的调节
酶合成的调节：
诱导：只有在有诱导物存在的时候，酶才 能合成，这样的酶称为诱导酶。不需诱导 物就能合成的酶是组成酶。诱导又分为协 同诱导、顺序诱导等。
第二章 微生物工业的菌种
一、生产菌种的分离、筛选 二、高产菌株的选育 三、菌种退化 四、菌种保藏
在微生物工业中，起决定作用 的是微生物的菌种，要获得一个具 有潜在工业应用价值的微生物菌种 的第一步是必须从自然界中分离出 这种微生物。
一、生产菌种的分离、筛选
（一）材料的选择 （二）材料的预处理 （三）分离、筛选方案的设计 （四）菌种的培养和选择
（一）材料的选择
土壤 水域(海洋、湖泊、河流) 生物体内 极端环境和特殊的生态环境
（二）材料的预处理
热处理法 膜过滤法 化学药品处理
用0.01N的NaOH处理样品，可分离 得到小单孢菌。
用4ml/L的氨水处理后，再用2mg/L 的氯处理样品，分离得到了游动放线菌。
（三）分离、筛选方案的设计
筛选模型 加选择性压力 富集培养、诱饵法 反应特性 随机分离
从自然界直接分离得到的菌种，一 般不会立即适合实际生产的需要，只有 通过选育，才能提高产物的产量，改进 品质，甚至简化工艺。
(一)自然选育
不经过人工处理，利用菌种的自然突 变而进行菌种筛选的过程叫做自然选育。
(二)常规诱变育种
利用物理、化学等诱变剂，使微生物 发生突变而进行菌种选育的过程。
常规诱变育种的一般操作过程
高产菌株的稳定性试验 菌种特性考察
高产菌种培养条件的优化试验 小发酵罐试验
放大试验、中试考查
大罐试验 生产
诱变育种应注意的几个问题
(1)出发菌株的选择 (2)复合诱变剂的使用 (3)诱变剂的剂量 (4)突变株的筛选 (5)高产突变株培养条件的优化
常用物理、化学诱变剂：
(1)紫外线 (2)快中子 (3)高频电子流 (4)Co-60 (5)亚硝酸 (6)氮芥 (7)亚硝基胍
(四)原生质体融合技术
也称细胞融合技术，指将一个细胞与另一个细 胞பைடு நூலகம்合为一体，使一个细胞的遗传物质(包括核DNA 和核外基因)进入另一个细胞。
它的目的是：进入一个细胞的另一个细胞的遗 传物质为这个细胞所接受，引起这个细胞遗传特性 的改变，并且这种遗传特性的变异能够稳定遗传下 去。
原 生简 质要 体说 融明 合
避免使用容易同化的碳、氮源，因为 它们可能产生分解代谢物阻遏。
（四）菌种的培养和选择
温度：放线菌：25～30℃ 嗜热菌：45～55℃ 嗜冷菌：4～10℃
时间：延长培养时间可以分离到新的或 不寻常的菌株
大量选择 选择某一类（种或属）
菌种筛选时应考虑的一些重要指标
1、菌的营养特性 2、菌的生长温度 3、菌对生产设备和生产过程的适应性 4、菌种的稳定性 5、从发酵液中提取产物的情况 6、产物的收得率情况
原生质体化
原生质体融合
原生质体再生
金色链霉菌，四环素发酵 单位14000~17000g/ml
原生质体
淡红链霉菌(正定变种 1482)，柔红霉素发酵 单位60~80g/ml
二、高产菌株的选育
(一)自然选育 (二)常规诱变育种 (三)合理诱变育种 (四)原生质体融合技术 (五)基因工程技术
工业菌种改良方法
(1)解除或绕过代谢途径中的限速步骤： （通过增加特定基因的拷贝数或增加相应基因的表达 能力来提高限速酶的含量；在代谢途径中引伸出新的 代谢步骤，由此提供一个旁路代谢途径）。 (2)增加前体物的浓度。 (3)改变代谢途径，减少无用副产品的生成以及提高 菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前体或产品的耐 受力。 (4)抑制或消除产品分解酶。 (5)改进菌种外泌产品的能力。 (6)消除代谢产品的反馈抑制。如诱导代谢产品的结 构类似物抗性。
阻遏:是阻止酶的合成，又有反馈阻遏、分 解代谢物阻遏等。
酶活性的调节：
对已经存在酶的活性进行调节，分为 激活和抑制。
酶的激活有前体激活、补偿性激活等； 酶的抑制有终点产物反馈抑制、协同反馈 抑制、累积反馈抑制等。
(1)选育组成型菌株 (2)选育抗反馈调节的突变株 (3)选育营养缺陷型 (4)选育负变菌株的回复突变株 (5)选育条件抗性突变株 (6)选育细胞膜透性改变的突变株 (7)选育抗生素抗性突变株
出发菌种 原种特性考察
斜面或摇瓶培养
孢子液
细胞液
诱变剂处理
稀释平板分离
以未处理的菌种液为对照， 计算致死率；观察单菌落形态， 统计形态变异率。
选择、挑取单菌落，转管保存
初筛 （以出发菌种为对照）
选出高产突变株，并留种保存
复筛 （以出发菌种为对照）
选出高产突变株，并留种保存
根据情况进行第二、第三……复筛 选出高产突变株，并留种保存
诱饵法
在分离样品或培养基中加入一些特殊的 营养物，待菌生长一定时间后，再进行分离。
如将涂石蜡的棒置于培养基中，可分离 到诺卡氏菌。
以纤维素作为唯一碳源培养基可分离到 分解纤维素的菌群。
反应特性
如分离蛋白酶，在不溶性蛋白的平板上 可产生一清晰的透明圈，透明圈的大小可作 为选择的依据。
随机分离
制备一系列培养基，其中各种类型的 养分成为限制因子。