抗生素备课第四章菌种选育
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第四章育种出发菌株的获取与选择与来源1
3、工业微生物菌种选育的一般步骤
出发菌株→菌种选育提取→生产性能评估 →符合产业化要求→保存作为生产菌株
4、出发菌株的来源 从菌种保藏机构购买 从自然界分离 从传统产品中分离 从相关科研机构索取
二、从自然界分离出发菌株
1、分离的一般过程
采集微生物样品→预处理→培养→单菌落分离→选 择单菌落→产物鉴定→菌种鉴定 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物 问题：如何使样品中所含微生物的可能性大，
定向培养的富集方法
1、底物
3、培养时间
2、pH条件 4、培养温度
等一切能提高目的微生物相对生长速 度的手段，培养（固体、液体；分批 连续）后使目的微生物在种群中占优 势。
（2）当不可能采用定向培养时，则可在一个分类学中考虑。 细菌
放线菌 酵母菌 丝状真菌 （采用适当的前处理与培养基） （3）不能提供任何有助于筛选产生菌的信息，这时只能通过随机分离的办 法。
第四章 出发菌株的获取与选择
本章主要内容
• 工业微生物菌种选育的一般途径 （讲授）
• 出发菌株（原始菌种的）的来源Fra bibliotek（讲授）
• 微生物的分离
（讲授）
• 菌株的筛选与鉴定
（讲授）
• 蜜柚脱苦酶产生菌的分离与筛选（实验）
一、工业微生物菌种选育过程
1、工业微生物生产菌株应具备哪些特点？ （8点要求）
2、是不是任何一株具有某一经济性状的菌株都可以用作生 产菌株？ 实验室保存的枯草芽孢杆菌教学菌株是否能用于工业化 生产细菌蛋白酶的菌株？？ 为什么？？
（什么是随机分离？？？）
4、单菌落的分离
划线法 平板涂布法 另外一种特殊的方法：组织培养法 显微操作单细胞分离培养法
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。
菌种选育方法范文
菌种选育方法范文菌种选育是指根据需要，通过一系列的实验和调查研究，筛选优良的菌种，培育出具有良好特性的菌株。
菌种选育在微生物学、工业菌株、医药和农业等领域中具有重要意义。
菌种选育方法主要包括以下几个步骤：一、菌种筛选与分离菌种的筛选和分离是菌种选育的第一步。
首先需要收集不同的环境样品，如土壤、水体、植物体等，然后通过培养基培养分离出不同种类的菌落。
接下来，通过菌落形态、生理生化反应、产物分析等方法对菌株进行初步的鉴定和筛选。
二、菌种特性评价菌种的特性评价是菌种选育的核心步骤，通过对菌株的形态学、生理特性、生化特性、遗传特性等进行系统、全面的评价，选择最优良的菌株。
1.形态学评价：包括菌株的菌丝分枝情况、菌落形态、芽孢孢子的形态等。
2.生理特性评价：包括对菌株的生长速率、产生的酶活性、耐受温度、酸碱抗性以及营养需求等进行测定。
3.生化特性评价：包括菌株的代谢产物组成、代谢途径、新产代谢产物等进行定性和定量分析，评价其应用潜力。
4.遗传特性评价：包括菌株的遗传变异情况、基因组特征、遗传重组能力等进行研究，在基因水平上评价菌株的差异和优越性。
三、菌种改良在菌种特性评价的基础上，对一些特定的菌株进行改良以提高其有用性。
1.遗传改良：通过遗传工程手段，将外源基因导入菌株中，使其获得特定性状，例如提高产酶能力、抗生素生产能力等。
2.诱变改良：通过物理或化学方法对菌株进行诱变，增加其遗传变异率，筛选出具有优良特性的变异株。
3.配对交配：将两个不同的优良菌株进行配对交配，利用杂交亲和性的优势，产生更优良的后代。
四、筛选与优化菌种改良后，需要进行筛选和优化以挑选出最优良的菌株。
1.筛选方法：根据菌株特性的要求，通过生理生化指标、代谢产物分析、抗性测定等筛选出具有主要特性的菌株。
2.优化培养条件：通过改变菌株的培养条件，如温度、pH值、氧气含量等，优化菌株的生长环境，提高其生长速度和代谢产物的产量。
五、验证与应用在实验室验证菌株的特性后，通过大规模培养和应用实验验证菌株在实际生产中的效果。
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。
菌株选育
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。
抗生素菌种选育的研究发展
优点：大大减少筛选的盲目性，提高筛选效率。
抗前体及其结构类似物突变株的筛选 抗自身及其结构类似物突变株的筛选 抗分解代谢物阻遏突变株的筛选 代谢障碍突变株的筛选 目前推理选育最常用方法 链霉素抗性突变株的筛选 形态突变株的筛选 磷酸盐抗性突变株的筛选 膜透性突变株的筛选 金属离子抗性突变株的筛选
二、原生质体融合技术
三、基因工程技术 简介
随着分子克隆技术的发展，已形成大量有用的载体系 列，对抗生素产生菌的基因表达调控研究几及抗生素生 物合成的分子遗传学研究不断深入，目前已有多种抗生 素的生物合成基因获得成功克隆和表达，其生物合成机 理研究也已比较深入和全面。
三、基因工程技术
基因工程技术的核心是DNA重组技术，即
其他辅助方法如DNA含量测定、同 工酶电泳电镜观察、利用毒力差异等也 常和上述方法配合使用。
二、原生质体融合技术 小结
目前用于抗生素菌种选育的原生质体融合技术相当成熟， 已形成原生质体诱变、灭活原生质体融合、电诱导原生 质体融合、原生质体再生、原生质体转化等一系列技术。 利用这些技术不仅可以改善菌种的遗传性状，提高抗生 素的产量和改变抗生素的组分，而且可以综合不同菌株 的代谢途径，产生新的抗生素。
优缺点:
较为可靠，不管种子或发酵过程的生产条件、生理条件如何， 都与发酵罐生产条件比较接近，可以模拟进行，但随机性大，需 要进行大量筛选。
一、诱变育种 （目前最常用的育种技术）
（2）推理选育（Rational selection）
根据抗生素生物合成和代谢调控机制来指导和设计的育种方案。 是诱发突变与理性化筛选方法相结合的一种育种方法。
由于链霉菌（Streptomyces griseus）是合成天然抗生素 的最重要的生物，因此基因工程育种技术在链霉菌中应 用最为广泛。20世纪80年代，链霉菌遗传转化系统的 建立和运用实现了链霉菌基因的克隆，1983年Hopwood 等首次利用链霉菌宿主-载体系统克隆到抗生素的生物 合成基因。此后链霉菌的分子生物学发展很快，已形成 了以变铅青链霉菌（Streptomyces lividans）为主的外源 基因克隆表达系统。
抗前体及其结构类似物突变株的筛选 抗自身及其结构类似物突变株的筛选 抗分解代谢物阻遏突变株的筛选 代谢障碍突变株的筛选 目前推理选育最常用方法 链霉素抗性突变株的筛选 形态突变株的筛选 磷酸盐抗性突变株的筛选 膜透性突变株的筛选 金属离子抗性突变株的筛选
二、原生质体融合技术
三、基因工程技术 简介
随着分子克隆技术的发展，已形成大量有用的载体系 列，对抗生素产生菌的基因表达调控研究几及抗生素生 物合成的分子遗传学研究不断深入，目前已有多种抗生 素的生物合成基因获得成功克隆和表达，其生物合成机 理研究也已比较深入和全面。
三、基因工程技术
基因工程技术的核心是DNA重组技术，即
其他辅助方法如DNA含量测定、同 工酶电泳电镜观察、利用毒力差异等也 常和上述方法配合使用。
二、原生质体融合技术 小结
目前用于抗生素菌种选育的原生质体融合技术相当成熟， 已形成原生质体诱变、灭活原生质体融合、电诱导原生 质体融合、原生质体再生、原生质体转化等一系列技术。 利用这些技术不仅可以改善菌种的遗传性状，提高抗生 素的产量和改变抗生素的组分，而且可以综合不同菌株 的代谢途径，产生新的抗生素。
优缺点:
较为可靠，不管种子或发酵过程的生产条件、生理条件如何， 都与发酵罐生产条件比较接近，可以模拟进行，但随机性大，需 要进行大量筛选。
一、诱变育种 （目前最常用的育种技术）
（2）推理选育（Rational selection）
根据抗生素生物合成和代谢调控机制来指导和设计的育种方案。 是诱发突变与理性化筛选方法相结合的一种育种方法。
由于链霉菌（Streptomyces griseus）是合成天然抗生素 的最重要的生物，因此基因工程育种技术在链霉菌中应 用最为广泛。20世纪80年代，链霉菌遗传转化系统的 建立和运用实现了链霉菌基因的克隆，1983年Hopwood 等首次利用链霉菌宿主-载体系统克隆到抗生素的生物 合成基因。此后链霉菌的分子生物学发展很快，已形成 了以变铅青链霉菌（Streptomyces lividans）为主的外源 基因克隆表达系统。
菌种选育
1.遗传：单细胞生物能够产生遗传学上与亲种相同的产物，指生物上一代将所有的遗传因子传给下一代的行为习惯。
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）
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）
微生物菌种选育
主要从事农业、遗传学、应用微生物、免疫学、细胞生 物学、工业微生物学、菌种保藏方法、医学微生物学、分 子生物学、植物病理学、普通微生物学、分类学、食品科 学等的研究。该中心保藏有藻类111株，细菌和放线菌 16865株，细胞和杂合细胞4300株，丝状真菌和酵母46000株， 植物组织79株，种子600株，原生动物1800株，动物病毒、 衣原体和病原体2189株，植物病毒1563种。另外，该中心 还提供菌种的分离、鉴定及保藏服务。该中心保藏的菌种 可出售
株，苏云金杆菌模式菌株等细菌、食用菌等大型真菌、林 木病原菌、菌根菌、病虫生防菌、木腐菌、病毒和植原体 类等。 中国工业微生物菌种保藏管理中心:保藏各种工业微生物菌种 资源包括：细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌和大型真菌 。 中国医学细菌保藏管理中心: 兽医微生物菌种保藏管理中心:
美国典型菌种保藏中心 (American Type Culture Collection, ATCC）
三、菌种分离思路
1：新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要 求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所 需要的菌种挑选出来。
2:实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行 分离纯化。
3：有了优良的菌种，还要有合适的工艺条件和合理先进的 设备与之配合。
8、几种微生物纯培养分离方法的比较
1）固体稀释平皿法： 即可定性,又可定量,用途广泛;
2）平皿划线分离法： 方法简便,多用于分离细菌;
3)组织分离法: 高等真菌及植物病原菌。
4）单细胞挑取法： 局限于专业化的科学研究；
5）利用选择培养基法： 适用于分离某些生理类型较特殊的微生物。
二、菌种的来源
1、根据资料直接向有科研单位、高等院校、工 厂或菌种保藏部门索取或购买；
株，苏云金杆菌模式菌株等细菌、食用菌等大型真菌、林 木病原菌、菌根菌、病虫生防菌、木腐菌、病毒和植原体 类等。 中国工业微生物菌种保藏管理中心:保藏各种工业微生物菌种 资源包括：细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌和大型真菌 。 中国医学细菌保藏管理中心: 兽医微生物菌种保藏管理中心:
美国典型菌种保藏中心 (American Type Culture Collection, ATCC）
三、菌种分离思路
1：新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要 求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所 需要的菌种挑选出来。
2:实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行 分离纯化。
3：有了优良的菌种，还要有合适的工艺条件和合理先进的 设备与之配合。
8、几种微生物纯培养分离方法的比较
1）固体稀释平皿法： 即可定性,又可定量,用途广泛;
2）平皿划线分离法： 方法简便,多用于分离细菌;
3)组织分离法: 高等真菌及植物病原菌。
4）单细胞挑取法： 局限于专业化的科学研究；
5）利用选择培养基法： 适用于分离某些生理类型较特殊的微生物。
二、菌种的来源
1、根据资料直接向有科研单位、高等院校、工 厂或菌种保藏部门索取或购买；
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3.菌种生理状况的改变
• （1）一个菌种不是一个单一的群体，而是由一些变株混
合而成的，这些变株所占的比例决定该菌种的特性。 • （2）菌种培养基的影响。 • （3）在某些培养条件下，菌体的某些基因处于活化状态
或阻遏状态，而使得菌种的生理状态改变。
二、自然选育的方法
生产菌种斜面 ↓
制备单孢子悬浮液 ↓
出 发 菌 种 (沙 土 管 或 冷 冻 管 )
↓ 原种特性考察
斜 面 → 或 肉 汤 培 养 24h
↓
↓
单孢子悬液
细菌悬液
↘
↙
诱变处理
↓ 处理前后的孢子液或细菌悬液作活菌计数并统计其
存活率
稀释涂布平皿
↓ 观察单菌落形态并统计其形态变异率
挑取单菌落传种斜面
↓
摇瓶初筛
↓ 对照组
挑出高产斜面
↓
传种斜面
二、突变诱发过程
• 前突变 ：诱变剂所造成的DNA分子的某一位
•
置的结构改变称之。
• 前突变可以通过影响DNA复制而成为真正的 突变，也可以经过修复重新回到原有的结构， 即不发生突变。
（一)诱变剂接触DNA分子前
• 1.细胞对诱变剂的透性将影响诱变效果。 • 2.细胞质的某些组分和某些酶可和诱变剂相 • 互作用而影响诱变效果。 • 3.与基因所处的状态有关，而基因的状态又 • 和培养条件有关。
↓
摇 瓶 复 筛 (重 复 3～ 5 次 )
↓ 对照组
挑出高产菌株作稳定性试验和菌种特性考察
↓
放大中试考查，保藏菌种
↓
大型投产试验
一、诱变剂的种类
• 1.物理诱变剂 • 紫外线、快中子、X射线、r-射线、激光 • 2.化学诱变剂 • （1）碱基类似物：5-Bu • （2）与碱基起反应的物质：亚硝酸、氮芥、 • 羟胺、硫酸二乙酯、NTG（N-甲基-N-硝基• N-硝基胍） • （3）丫啶类 • 3.生物诱变剂：噬菌体
第二节 诱变育种
• 通过诱变剂处理就可以大大提高菌种的突变 频率，扩大变异幅度，从中选出具有优良特 性的变异菌株，这种方法就称为诱变育种。
• 诱变育种的特点：具有速度快、收效大、方
•
法简便 ；但是诱发突变缺
•
乏定向性、工作量大。
• 诱变育种工作主要包括出发菌株的选择、诱 变处理和筛选突变株三个部分。
• ②可能是诱变菌种的细胞是异核体，而发生基因突变的只是 其中一个细胞核的遗传基因。那么在传代过程中由于产生细 胞核的分离现象，高产突变基因的核在数量上失去了优势， 便出现产量性状的退化变异。
• ③突变发生在无意义链上，在遗传信息传递过程中被丢失， 致使正突变性状的消失。
• ④在诱变剂的作用下，被诱变菌种出现基因混杂，突变的高 产基因虽然已经传递到下一代，但在传代使用过程中，当环 境条件适合于低产型突变株繁殖时，使其在数量上占优势， 便表现出低产水平。
获得带遗传标记的菌株
了解菌种遗传背景
菌种选育的目的
产生新的生物活性物质
改变产品组分、改进质量
抵抗不良环境
生产
简化生产工艺条件，缩短生产周期
适应新的原材料
提高产量
菌种选育的基本内容
• 根据菌种自然变异而进行的自然选育，以 及用人工方法引起菌种变异或形成新的杂 种，再按照工业生产的要求进行筛选来获 得新的变种或杂种。
• 3．筛选
• 将分离培养后的各型单菌落，接斜面培养， 成熟后接入发酵瓶，测定发酵单位的过程称 为筛选。它分初筛、复筛两个过程。
• 初筛系指初步筛选，以多量筛选为原则。
• 复筛是对初筛得到的高产菌株的复试，以挑 选出稳定高产菌株为原则。
• 初筛、复筛都要同时以生产菌株作对照。复 筛选出的高单位菌株至少要比对照菌株产量 提高5％以上，并经过菌落纯度、摇瓶单位波 动情况，以及糖、氮代谢等的考察，合格后 方可在生产罐上试验。复筛得到的高单位菌 株应制成沙土管、冷冻管或液氮管进行保藏。
分离出单菌落 ↓移种
斜面种子（初筛斜面）
↓
摇瓶初筛
↓
高产菌株
↓
沙土管菌种
↓
斜面种子
↓
摇瓶复筛
↓
高产纯化株
Байду номын сангаас
生产试验
进一步选育或保藏
• 1. 单孢子悬浮液的制备
• 定量稀释后制成50～200个单细胞／ml的菌 悬液
• 2. 分离及单菌落培养
• 根据计数结果，按丝状真菌、放线菌菌落大 小不同，分离量以5～20个菌落／平皿为宜。
• ④DNA中存在的增变基因也能诱发基因突变。
• ⑤有的微生物的染色体上还存在有导致菌体退化的死亡基因，DNA的代 谢失调也会引起基因突变而造成菌种退化。
• ⑥多因素低剂量的诱变效应
• ⑦互变异构效应
2．经诱变剂处理后的退化变异
• ①初筛出的菌落可能是由成对或成堆孢子发育成的，其中只 有一个细胞诱发了基因突变，在传代中细胞核分裂时，未发 生基因突变的细胞逐渐在数量上占优势，便表现出产量下降。
(二)DNA损伤的修复
• 微生物有五种方式来修复DNA损伤。
• 1．光复活作用
• 2．切补修复:
•
四种酶的作用：核酸内切酶 、核酸外
•
切酶 、DNA多聚酶 、DNA连接酶
• 3. 重组修复 ：又称为复制后修复
• 4．SOS修复系统
• 5．DNA多聚酶的校正作用：增变突变型
菌种选育技术
• 自然选育、诱变育种等方法属于经验育种 的范畴 ；
• 原生质体技术、杂交育种、分子生物学方 法等现代菌种选育技术。
第一节 自然选育
• 自然选育 • 是一种纯种选育的方法。它利用微生物在
一定条件下产生自发突变的原理，通过分 离，筛选排除衰退型菌株，从中选择维持 原有生产水平的菌株。
一、自然选育的目的
第四章 菌种选育
• 利用工业微生物发酵生产的过程中，决定 生产水平高低最主要的有三个方面的因素： 生产菌种，发酵工艺和后提取工艺。其中 最重要的是生产菌种。
• 菌种选育的最初目的是改良菌种的特性， 使其符合工业生产的要求。
菌种选育的目的
提供分子遗传学研究材料
研究抗生素生物合成调控的机理
科研
分析抗生素生物合成途径
• 1.纯化菌种 • 2.防止菌种衰退 • 3.稳定生产 • 4.提高产量
一、菌种退化与变异原因
• 1．菌种遗传特性的改变
• （1）遗传基因型的分离
•
异核体现象
• （2）自发突变（回复突变）
• 自发突变的原因：
• ①用沙土管等长期保藏；
• ②菌种连续传代，这种自发突变比保藏过程中产生的比例要高；
• ③活细胞内进行的新陈代谢活动，能产生一些具有诱变作用的物质，当 这些物质在胞内累积到一定浓度时能诱发DNA结构的改变。