原生质体融合技术简介
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葡萄糖氧化酶产量最高为 62.7u/ml ， 较 亲 本 提 高 了 394.3%
作者 Xu
Jin
Khattab
酵母
对铬有较高抗性和除铬性 能较高的两种酵母进行融 合
处理低浓度含铬废水时， 卢显妍 去除率和还原率可达100%， 处理高浓度含铬废水 (200mg/L) 时 ， 还 原 率 达 50%
黑 曲 霉 (Aspergillus niger) 与 阿 特 拉 津 降 解 菌 青 霉(Penicillium sp)
(T.atroviride)
进行融合
豌 豆 根 瘤 菌 (Rhrhizbium
leguminosorum) 和 大 豆 根 瘤
菌
(Sinorhizobium
动物病理组织中发现多核细胞 天花病脓胞周围发现多核细胞 水痘侵害过的皮肤中发现多核细胞 麻疹病人扁桃腺中发现多核细胞 组织培养中发现麻疹病毒能诱导细胞用和成多核体 用副流感病毒诱发细胞融合 探索用硝酸钠诱导植物原生质体融合 用NaNO3进行了烟草种间原生质体融合 以白地霉营养缺陷型为材料经原生质体融合首次完成异核体形成 发现PEG是一种良好的聚合剂用于原生质体融合 以曲霉 青霉营养缺陷型为材料经原生质体融合首次完成异核体形成 巨大芽孢杆菌内株间原生质体融合成功 链霉菌原生质融合并获融合重组子 用PEG+高pH-Ca2+研究原生质体融合 用高pH-Ca2++9℅DMSO与少量PEG获得较高的融合率 原生质体PEG融合获得黑曲霉二倍体柠檬酸高产菌株 一种新的体内分子育种方法——全基因组改组技术
内容
• 原生质体融合技术及应用发展介绍 • 原生质体融合的具体操作方法
－2－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
原生质体融合
• 定义：指用自然或 人工方法、使两个 或更多个不同的细 胞融合成一个细胞 的过程，又称为体 细胞杂交
－3－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
原生质体融合的特点
• 杂交频率较高 霉菌与放线菌的融合频率为10-3～10-1，细 菌与酵母的融合频率亦达到10-3～10-6
• 受接合型或致育性的限制较小 任何一株都可能起受体或 供体 ，有利于不同种属间微生物的杂交
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
原生质体融合技术及方法简介
－1－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
• 重组体种类较多 • 遗传物质的传递更为完整 • 可获得性状优良的重组体 • 可提高育种效率 • 可采用产量性状较高的菌株作为融合亲株
－4－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
原生质体研究的发展
1838 1873 1896 1931 1954 1958 1970 1972 1972 1974 1976 1976 1977 1978 1981 1988 2002
Muller Lugmbuthl Unna Wathin Bnders et al Marston Power et al Carlson Ferenczy et al Michayluk Ferenczy et al Fodor et al Hopwood Gleba et al Menczel Kirimalra et al Stemmer et al
－5－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
原生质体融合的优势
打破了微生物的种界 界限，可实现远缘菌株
提高代谢产物的产量和质量
的基因重组。可使遗传 物质传递更为完整、获
提高菌株降解能力
得可更与其多他基育因种重方组法的相机结会。提高菌株抗受性
candidium)
质
白质由48提高到67g/kg
酿酒酵母(S. cerevisiae)
经紫外诱变得到能于43℃ 选育出能耐受55℃高温的 Shi 生长的两突变株进行融合 融合菌株
哈 茨 木 霉 (Trichoderma 经 紫外 诱变得 到具有 MBC 得到同时具有MBC和戊唑醇 Lorant
harzianum) 和 深 绿 木 霉 抗性及戊唑醇抗性菌株， 抗性的融合菌株
蒽降解菌An和土生优势菌Tu
双亲灭活融合
使土壤中阿特拉津降解半 崔俊涛 衰期由30天缩短为10天
耐蒽能力提高，40天时对 尹红梅 蒽降解能力比亲本高15.2%
白腐真菌(Phanerochaete)和 白腐真菌能有效降解木质 融合子可将木质素有109降 Zhang
白 地 霉 (Geotrichum 素，白地霉可生成单蛋白 到54g/kg，使得秸秆中蛋
黑 曲 霉 (Aspergillus niger)
融合子 4株突变产量较高菌株融 合
10株产量较高的菌株进行 融合
经 紫外 或 EMS诱变， 筛选 胞外葡萄糖氧化酶活性最 高菌株进行融合
融合结果 得到普纳霉素产量比亲本 高89.4%，达到0.89g/L的 优良菌株
多杀菌素产量可达到 547mg/L ， 较 出 发 菌 提 高 200.55%
合，如把常规诱变和原 生质体诱变所获得的优
改良菌种的遗传特性
良性状，组合到一个单 株中。
获得新代谢途径和性状
－6－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
融合亲本菌株 产普纳霉素始旋链霉菌 （ S ． pristinaespiralis ） CGMCC0957突变菌 多杀菌素产生菌 Saccharopolyspora spinosa
作者 Xu
Jin
Khattab
酵母
对铬有较高抗性和除铬性 能较高的两种酵母进行融 合
处理低浓度含铬废水时， 卢显妍 去除率和还原率可达100%， 处理高浓度含铬废水 (200mg/L) 时 ， 还 原 率 达 50%
黑 曲 霉 (Aspergillus niger) 与 阿 特 拉 津 降 解 菌 青 霉(Penicillium sp)
(T.atroviride)
进行融合
豌 豆 根 瘤 菌 (Rhrhizbium
leguminosorum) 和 大 豆 根 瘤
菌
(Sinorhizobium
动物病理组织中发现多核细胞 天花病脓胞周围发现多核细胞 水痘侵害过的皮肤中发现多核细胞 麻疹病人扁桃腺中发现多核细胞 组织培养中发现麻疹病毒能诱导细胞用和成多核体 用副流感病毒诱发细胞融合 探索用硝酸钠诱导植物原生质体融合 用NaNO3进行了烟草种间原生质体融合 以白地霉营养缺陷型为材料经原生质体融合首次完成异核体形成 发现PEG是一种良好的聚合剂用于原生质体融合 以曲霉 青霉营养缺陷型为材料经原生质体融合首次完成异核体形成 巨大芽孢杆菌内株间原生质体融合成功 链霉菌原生质融合并获融合重组子 用PEG+高pH-Ca2+研究原生质体融合 用高pH-Ca2++9℅DMSO与少量PEG获得较高的融合率 原生质体PEG融合获得黑曲霉二倍体柠檬酸高产菌株 一种新的体内分子育种方法——全基因组改组技术
内容
• 原生质体融合技术及应用发展介绍 • 原生质体融合的具体操作方法
－2－
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原生质体融合
• 定义：指用自然或 人工方法、使两个 或更多个不同的细 胞融合成一个细胞 的过程，又称为体 细胞杂交
－3－
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原生质体融合的特点
• 杂交频率较高 霉菌与放线菌的融合频率为10-3～10-1，细 菌与酵母的融合频率亦达到10-3～10-6
• 受接合型或致育性的限制较小 任何一株都可能起受体或 供体 ，有利于不同种属间微生物的杂交
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原生质体融合技术及方法简介
－1－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
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• 重组体种类较多 • 遗传物质的传递更为完整 • 可获得性状优良的重组体 • 可提高育种效率 • 可采用产量性状较高的菌株作为融合亲株
－4－
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原生质体研究的发展
1838 1873 1896 1931 1954 1958 1970 1972 1972 1974 1976 1976 1977 1978 1981 1988 2002
Muller Lugmbuthl Unna Wathin Bnders et al Marston Power et al Carlson Ferenczy et al Michayluk Ferenczy et al Fodor et al Hopwood Gleba et al Menczel Kirimalra et al Stemmer et al
－5－
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原生质体融合的优势
打破了微生物的种界 界限，可实现远缘菌株
提高代谢产物的产量和质量
的基因重组。可使遗传 物质传递更为完整、获
提高菌株降解能力
得可更与其多他基育因种重方组法的相机结会。提高菌株抗受性
candidium)
质
白质由48提高到67g/kg
酿酒酵母(S. cerevisiae)
经紫外诱变得到能于43℃ 选育出能耐受55℃高温的 Shi 生长的两突变株进行融合 融合菌株
哈 茨 木 霉 (Trichoderma 经 紫外 诱变得 到具有 MBC 得到同时具有MBC和戊唑醇 Lorant
harzianum) 和 深 绿 木 霉 抗性及戊唑醇抗性菌株， 抗性的融合菌株
蒽降解菌An和土生优势菌Tu
双亲灭活融合
使土壤中阿特拉津降解半 崔俊涛 衰期由30天缩短为10天
耐蒽能力提高，40天时对 尹红梅 蒽降解能力比亲本高15.2%
白腐真菌(Phanerochaete)和 白腐真菌能有效降解木质 融合子可将木质素有109降 Zhang
白 地 霉 (Geotrichum 素，白地霉可生成单蛋白 到54g/kg，使得秸秆中蛋
黑 曲 霉 (Aspergillus niger)
融合子 4株突变产量较高菌株融 合
10株产量较高的菌株进行 融合
经 紫外 或 EMS诱变， 筛选 胞外葡萄糖氧化酶活性最 高菌株进行融合
融合结果 得到普纳霉素产量比亲本 高89.4%，达到0.89g/L的 优良菌株
多杀菌素产量可达到 547mg/L ， 较 出 发 菌 提 高 200.55%
合，如把常规诱变和原 生质体诱变所获得的优
改良菌种的遗传特性
良性状，组合到一个单 株中。
获得新代谢途径和性状
－6－
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology
融合亲本菌株 产普纳霉素始旋链霉菌 （ S ． pristinaespiralis ） CGMCC0957突变菌 多杀菌素产生菌 Saccharopolyspora spinosa