营养缺陷型菌株的筛选
第2章 4 营养缺陷型菌株筛选

野生型菌株由于发生基因突变而丧失合 成一种或几种生长因子的能力,只有在基 本培养基中加入缺失的因子才能生长的 突变类型称为营养缺陷型.
几种基本培养基
• 基本培养基(MM):只能维持野生型菌株正 常生长的培养基. • 补充培养基(SM):在基本培养基中加入该 菌不能合成的生长因子后的培养基. • 完全培养基(CM):能满足各种营养缺陷型 生长的培养基.
试验物的配制 1 氨基酸混合物,酪素水解物或蛋白胨 2 酵母浸出液 3 维生素混合物 4 酵母核酸水解液
15种因子实验
组合编号 一 1 二 2 三 3 四 4 五 5 组合因子 2 3 4 6 7 8 7 10 11 8 11 13 9 12 14 5 9 12 14 15
21种因子实验设计
组合编号 组合营养因子 一 1 2 3 4 5 6 二 2 7 8 9 10 11 三 3 8 12 13 14 15 四 4 9 13 16 17 18 五 5 10 14 17 19 20 六 6 11 15 18 20 21
营养缺陷型菌株的分离和筛选
• • • • 诱发突变 淘汰野生型 检出缺陷型 鉴别缺陷种类
淘汰野生型(细菌 酵母菌等)
抗生素法:常用于细菌(青霉素)和酵母菌 (制霉菌素).其原理是青霉素能抑制细菌 细胞壁的合成,因而能杀死生长繁殖着的 细菌,但不能杀死处于休眠状态的细菌.制 霉菌素(与真菌细胞膜上的甾醇作用)适用 于真菌.
过滤法:适用于丝状菌.其原理是在基本培 养基中,野生型的孢子能发育成菌丝,而营 养缺陷型则不能.将诱变处理的孢子在基 本培养基中培养一段时间后,过滤掉菌丝 (可重复几次).剩下的孢子大部分为营养 缺陷型.
营养缺陷型的检出(点植对照法)
营养缺陷型菌株的筛选

营养缺陷型菌株的筛选采用辐射,化学试剂等因素处理细菌,以提高其变异几率,关键步骤是进行营养缺陷型微生物的筛选工作,营养缺陷型是指通过诱变产生的,由于发生了丧失某酶合成能力的突变,因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长的突变株。
营养缺陷型的筛选与鉴定涉及下列几种培养基:基本培养基(MM,符号为[-])是指仅能满足某微生物的野生型菌株生长所需的最低成分的合成培养基。
完全培养基(CM,符号为[+])是指可满足某种微生物的一切营养缺陷型菌株的营养需要的天然或半合成培养基。
补充培养基(SM,符号为[A]或[B]等)是指在基本培养基中添加某种营养物质以满足该营养物质缺陷型菌株生长需求的合成或半合成培养基。
营养缺陷型菌株不仅在生产中可直接作发酵生产核苷酸、氨基酸等中间产物的生产菌,而且在科学实验中也是研究代谢途径的好材料和研究杂交、转化、转导、原生质融合等遗传规律必不可少的遗传标记菌种。
营养缺陷型的筛选一般要经过诱变、淘汰野生型、检出和鉴定营养缺陷型四个环节。
现分述如下:第一步,诱变剂处理:与上述一般诱变处理相同。
第二步,淘汰野生型:在诱变后的存活个体中,营养缺陷型的比例一般较低。
通过以下的抗生素法或菌丝过滤法就可淘汰为数众多的野生型菌株即浓缩了营养缺陷型。
抗生素法有青霉素法和制霉菌素法等数种。
青霉素法适用于细菌,青霉素能抑制细菌细胞壁的生物合成,杀死正在繁殖的野生型细菌,但无法杀死正处于休止状态的营养缺陷型细菌。
制霉菌素法则适合于真菌,制霉菌素可与真菌细胞膜上的甾醇作用,从而引起膜的损伤,也是只能杀死生长繁殖着的酵母菌或霉菌。
在基本培养基中加入抗生素,野生型生长被杀死,营养缺陷型不能在基本培养基中生长而被保留下来。
菌丝过滤法适用于进行丝状生长的真菌和放线菌。
其原理是:在基本培养基中,野生型菌株的孢子能发芽成菌丝,而营养缺陷型的孢子则不能。
通过过滤就可除去大部分野生型,保留下营养缺陷型。
第三步,检出缺陷型:具体方法很多。
营养缺陷型菌株的筛选

CM
MM
3、夹层法
先在培养皿上倒一层基本琼脂培养基, 凝固后涂上一层含菌的MM,凝固后再倒 一 薄 层 MM 琼 脂 培 养 基 , 培 养 24h , 将 出 现的菌落标记,然后倒上一层CM琼脂培养 基,再培养。这时第二批长出的菌落就可 能是缺陷型。
此法缺点是,结果有时不明确,而且将
(4)将CM和MM在恒温箱中培 养。
(5)二平皿相同方位进行比较, 即 可 发 现 在 MM 平 皿 上 长 出 的 菌落少于CM平板上的。MM上 未长而相应于CM上长出的那几 个菌落就可能是缺陷型。
此法要求平皿上菌落不能太多,
菌落之间应有一定间隔。
CM
MM
2、点种法
用接种针或牙签将CM上长出的菌 落在MM和CM两副平板上接种,依 次在相应位置点种,然后一起培养, 观察其生长情况。
MM
MM+F
无营养缺陷
CM
其他营养 缺陷
1、影印法
将一较平皿直 径小1cm的金 属圆筒蒙上一 层灭菌的丝绒, 用金属夹夹住, 灭菌。
完全培养基上 长出的全部菌 落在丝绒上轻 轻一压,使之 成为印模,标 记方位。
将基本培养基 平皿和完全培 养基平皿在标 记的同一方位 上先后轻轻一 压,此菌印模 即复印于上。
1、野生型菌株(wild type strain) 2、营养缺陷型(auxotroph):
指通过诱变而产生的缺乏合成某些营养物质如 氨基酸、维生素和碱基等的能力,必须在其基 本培养基中加入相应的营养成分才能正常生长 的变异株。 3、原养型(prototroph):
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相同。
与之有关的培养基有三类
营养缺陷型菌株的筛选方法

营养缺陷型菌株的筛选方法
营养缺陷型菌株的筛选是一种重要的技术,主要应用于基因组学研究、菌种鉴定、病
原学研究及微生物资源保护。
营养缺陷型菌株是有针对性的,可作为正常菌株的突变体,
以提高实验在病原性、耐受性等方面的准确性。
因此,有效的筛选营养缺陷型菌株不容忽视。
营养缺陷型菌株的筛选包括实验法和非实验法两种。
实验法是采用固定条件,通过控
制外源营养物质完全缺乏或有限,使某一肽或多肽水平落到特定值,从而引起营养缺损型
菌株的筛选;非实验法则是依据基因数据库中发现的营养物质代谢路径分析,筛选出能够
诱导营养缺陷菌株的基因。
具体步骤如下:
1、构建营养培养基:根据需要,选择对营养缺陷型菌株的实验特异性的培养基,将
培养基进行稀释,以减少营养物质的含量。
2、处理营养缺陷型菌株:分离菌株,以营养缺陷型菌株为【测试菌】,无营养缺陷
的正常菌株为【对照菌株】。
3、培养对照菌株
将对照菌株接种于稀释的培养基中,摇匀,加热37℃翻转培养,室温培养12—18小时,待菌落出现,观察是否有正常菌落形成。
若有正常菌落出现,在16小时后再次观察,确定营养缺陷型菌株存在可能性。
5、数据分析:根据营养缺陷型菌株的表型分析结果,确定可能存在营养缺陷型菌株
的培养基形式,进行深入分析,以便更好地了解营养缺陷的突变机理。
营养缺陷型菌株的筛选是一项复杂的工作,仅依靠一种筛选方法是不够的,为了使筛
选更有效率和准确,应该综合使用上述多种筛选方法,全面分析各种可能的内因、外因对
营养缺陷型菌株发生的影响,以实现科学准确的筛选结果。
实验5-营养缺陷型菌株筛选及鉴定

实验五、营养缺陷型菌株筛选及鉴定1、实验名称营养缺陷型菌株筛选及鉴定2、实验操作人3、实验过程简述3.1 营养缺陷型菌株诱变3.1.1培养基的配制配置两种类型的培养基,营养丰富培养基(YPD)和基本培养基(SC),其中营养丰富的培养基在诱变的过程中用来培养菌株,在基本培养基中选择性的加入氨基酸来进行筛选,分别标记为:SC5 (SC+His+Trp+Leu+Lys+Ura);SC5-Lys (SC+His+Trp+Leu+Ura) SC5-Leu (SC+His+Trp+Lys+Ura);SC5-Trp (SC+His+Leu+Lys+Ura);SC5-His (SC+Trp+Leu+Lys+Ura);SC5-Ura(SC+His+Trp+Leu+Lys)。
3.1.2稀释涂布在超净台,取0.1 ml菌悬液转接到0.9 ml无菌水中,混匀后,取0.1 ml 稀释液转接到0. 9 ml无菌水中,混匀后,继续进行10倍的梯度稀释,稀释到10-6;取0.1 ml稀释度分别为10-4、10-5、10-6的菌悬液,加入到YPD固体平板上,用涂布棒涂布均匀,每个稀释度涂5块平板;3.1.3紫外诱变每个稀释度各取一块平板,培养皿底部标记好组号-稀释度-紫外处理时间,将平板适当垫高,防止诱变不充分,用紫外照射分别诱变处理0、30、45、60、120秒,黑布包好,置于30℃培养箱培养48h;记录各平板上的菌落数,计算不同处理的细胞致死率。
致死率(%)=1-(特定时间点平板上菌落数X稀释倍数)/(0时平板上菌落数X 稀释倍数)X100%3.2 营养缺陷型菌株初筛3.2.1选取单菌落小组内部四人分别标号为A/B/C/D(本人标号为A),本次实验选用了两种敏感性不同的菌株,选取两种菌株内生长较好的平板,每个平板每人取3个单菌落(每人2菌×3个单菌落),用记号笔圈出标记为A1/A2/…A6防止重复挑取;取1.5ml离心管装入1ml无菌水,用接种环从YPD平板上挑取单菌落,转接到无菌水中,摇匀,室温静置2h;3.2.2点板在准备好的YPD、SC培养基平板底部做标记(培养基名称-组号),将小组成员点菌位置画好格子;分别取一接种环菌悬液对应点于SC和YPD培养基平板上(每人1行,做好标记);将培养皿倒置于30℃培养箱中,培养48h,注意无论涂板、还是点板,一定等菌液被培养基吸收后,再挪动或倒置;记录各单菌落在不同培养基上生长情况(生长记“+”,不生长记“-”),并拍照;根据生长情况,判断本实验各菌株是否为营养缺陷型菌株。
营养缺陷型菌株的筛选步骤和方法

营养缺陷型菌株的筛选步骤和方法
嘿,你知道营养缺陷型菌株是啥不?这玩意儿在科研和生产中可有着大用处呢!那怎么筛选营养缺陷型菌株呢?首先,咱得有个出发菌株,就像要找宝藏得先有个起点一样。
然后通过诱变处理,这就好比给菌株来个大变身,让它可能产生新的特性。
接着进行淘汰野生型,把那些不需要的家伙踢出去。
再进行检出缺陷型,这就像在一堆沙子里找金子,得仔细着呢!注意啊,整个过程中可不能马虎,每一步都得精准操作。
要是弄错了,那可就白忙活啦!
说到安全性,只要操作规范,那基本没啥问题。
稳定性嘛,筛选出来的菌株如果保存得当,那还是挺稳定的。
就像你把宝贝放在一个安全的地方,它就不会轻易丢啦!
那营养缺陷型菌株有啥应用场景呢?在生物制药、食品工业等领域都能大显身手。
它的优势可不少呢!比如可以用来研究代谢途径,就像侦探破案一样,通过它能找到生命的奥秘。
还可以作为遗传标记,帮助我们更好地了解生物的遗传特性。
举个实际案例吧!有个实验室在研究某种抗生素的生产,通过筛选营养缺陷型菌株,大大提高了抗生素的产量。
哇塞,这效果简直太棒了!
所以啊,营养缺陷型菌株的筛选真的很重要。
咱可得好好利用这个强大的工具,为科研和生产做出更大的贡献。
大肠杆菌营养缺陷型菌株的诱变和筛选

大肠杆菌营养缺陷型菌株的诱变和筛选生命科学学院09级生物技术1班余振洋200900140156指导老师:林建群同组者:潘红芳摘要营养缺陷型菌株是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段,在发酵工业上有广泛用途。
本实验以大肠杆菌原养型菌株为材料,计划通过诱变得到并筛选出营养缺陷型,从而了解细菌营养缺陷性的获得步骤并掌握氨基酸营养缺陷型的筛选方法和鉴别过程。
关键词营养缺陷,诱变,生长谱测定,大肠杆菌(E.coli)1.引言1.1 营养缺陷型营养缺陷型是指缺乏合成某种对自身生长繁殖所必须的营养物质(氨基酸、维生素、碱基等)的能力的突变型,只能从周围环境或培养基中获得这些物质或其前体物才能正常生长。
由于营养缺陷型不能合成某种末端产物,解除了合成代谢的反馈抑制作用,限量添加所需生长因子克服生长障碍后,可选择性大量合成积累所需的中间代谢产物。
因此,营养缺陷型在工业上有重要的应用价值。
营养缺陷型是由野生型突变产生,营养缺陷型经回复突变恢复野生表型得原养型。
1.2 紫外线诱变紫外线是一种短波光,波长介于100-400nm之间。
紫外线是一种非电离辐射诱变剂,照射物体时可使原子的内层电子能级提高,但不能使原子失去电子。
紫外线是微生物育种中最常用的诱变剂之一。
由于碱基间电子的相互作用,DNA分子在260nm处有最大的紫外吸收峰,因此决定了紫外线诱导细胞发生突变的有效波长为260nm。
15W紫外灯产生的紫外线中,80%集中在260nm左右,诱变效应良好。
低剂量紫外线可诱变获得较多的正突变,高剂量紫外线则易产生大量负突变,但可获得特性明显改变的突变菌株。
紫外线诱发突变的原理是使DNA同一链上的两相邻胸腺嘧啶之间发生交联,形成胸腺嘧啶二聚体。
在DNA复制时,相应核苷酸无法与胸腺嘧啶二聚体配对形成碱基对,DNA复制中断,引起突变。
当细胞中的DNA分子含有大量胸腺嘧啶二聚体时,SOS修复机制被激活,DNA被修复,但包含大量错配的碱基对,从而导致基因突变。
营养缺陷型突变株的筛选

营养缺陷型突变株的筛选一、与营养缺陷突变有关的三类遗传型个体①营养缺陷型:原菌株由于发生基因突变,致使合成途径中某一步骤发生缺陷,失了合成某种代谢产物的能力,必须在培养基中外源补加该物质才能生长,这类突变菌株,叫营养缺陷型突变株,简称营养缺陷型。
②野生型:变异前的原始菌株。
③原养型:营养缺陷型菌株经回复突变或重组后产性的菌株,其营养要求在表型上与野生型相同,表示方法亦同野生型。
二、与筛选营养缺陷型有关的三类培养基①基本培养基:能满足某一菌种的野生型或原养型菌株营养要求的最低成分的合成培养基。
②补充培养基:在基本培养基中有针对性地补加某一种或几种营养成分,以满足相应的营养缺陷型菌株生长需要(其他营养缺陷型仍不能生长)的培养基。
③完全培养基:可满足该菌种各种营养缺陷型菌株营养需要的天然或半合成培养基。
三、筛选营养缺陷型菌株的一般步骤和方法①诱变:变常用紫外线诱变形成大量营养缺陷型菌株。
②淘汰野生型a)抗生素法某些抗生素能杀死生长繁殖着的微生物,而对处于休止状态的微生物无杀伤作用。
如青霉素能抑制细菌细胞壁肽聚糖的生物合成。
b)菌丝过滤法适用于放线菌、霉菌等丝状微生物。
在基本培养基中野生型孢子能萌发长成菌丝体,而营养缺陷型孢子则不生长。
将经诱变处理的孢子接种于液态基本培养基中,振荡培养10h-12h, 使原养型萌发(以肉眼刚能看见菌丝为度),然后以滤纸、棉花或玻璃过滤漏斗过滤,菌丝被滤除,未萌发的缺陷型孢子能顺利通过,从而达到富集营养缺陷型的目的。
③检出缺陷型的常用方法a)逐个测定法(点种法):把经诱变处理并淘汰野生型后的菌液在完全培养基上涂布分离,将培养后长出的每一个菌落分别点种在基本培养基和另一个完全培养基上,凡在基本培养基上不能生长而在完全培养基的相应位置上能生长的菌落,表明其为营养缺陷型。
b)夹层培养法:经诱变处理后的菌液,稀释后与基本培养基混匀并倾入平板中,待凝固后,再加上一层不含菌的基本培养基。
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二、筛选营养缺陷型的步骤
诱变 淘汰野生型 检出缺陷型 确定生长谱
(一)诱变方法
用于诱发营养缺陷型的诱变剂有: 亚硝基胍 紫外线 亚硝酸
(二)淘汰野生型
1、抗生素法:加青霉素
MM
原理:
CM
CM MM MM CM
一般细菌可以采用青霉素,酵母可采用制霉菌素。
一、基本概念
二、筛选营养缺陷型的步骤
(一)诱变 (二)淘汰野生型 (三)检出缺陷型 (四)确定生长谱
一、基本概念:
1、野生型菌株(wild type strain) 2、营养缺陷型(auxotroph):
指通过诱变而产生的缺乏合成某些营养物质 如氨基酸、维生素和碱基等的能力,必须在其 基本培养基中加入相应的营养成分才能正常生 长的变异株。 3、原养型(prototroph):
诱变育种
物理诱变剂
诱变剂 化学诱变剂
诱变育种步骤 出发菌株的选择
菌丝尖端法 处理菌落周围的尖端菌丝 混合培养法
单孢子悬液的制备
原生质体是异质的 不具有细胞壁
诱变处理
不产孢子的菌株诱变时会有遗传 分离或遗传不稳现象
诱变剂种类选择
1、菌种的遗传特性不同
最适诱变剂剂量的选择2、菌体的细胞壁结构不同
诱变剂的处理方式 3、环境条件的影响
2、菌丝过滤法:对于霉菌,因孢子生长后会长 出菌丝体,就可用滤纸过滤法将菌丝滤去,而 缺陷型孢子却因未发芽而不能滤过。
3、高温杀菌法:利用芽孢菌类的芽孢和营养体 对热敏感性的差异。
(三)缺陷型的捡出
原理:缺陷型在CM上生长良好,而在 MM上则不生长,野生型都能生长。
具体方法:影印法、点种法 夹层法 、限量补充法
(4)将CM和MM在恒温箱中培养。 (5)二平皿相同方位进行比较,即可发现在MM
平皿上长出的菌落少于CM平板上的。MM上未长 而相应于CM上长出的那几个菌落就可能是缺陷 型。
此法要求平皿上菌落不能太多,菌落之间应 有一定间隔。
CM
MM
2、点种法
用接种针或牙签将CM上长出的菌落在MM和 CM两副平板上接种,依次在相应位置点种,然后 一起培养,观察其生长情况。
F营养缺陷
MM
MM+F
无营养缺陷
CM
其他营 养缺陷
1、影印法
(1)将一较平皿直径小1cm的金属圆筒蒙上一层灭 菌的丝绒,用金属夹夹住,灭菌。
(2)完全培养基上长出的全部菌落在丝绒上轻轻 一压,使之成为印模,标记方位。
(3)将基本培养基平皿和完全培养基平皿在标记 的同一方位上先后轻轻一压,此菌印模即复印 于上。
此法结果明确,但工作量大。
CM
CM
MM
3、夹层法
先在培养皿上倒一层基本琼脂培养基,凝 固后涂上一层含菌的MM,凝固后再倒一薄层 MM琼脂培养基,培养24h,将出现的菌落标 记,然后倒上一层CM琼脂培养基,再培养。 这时第二批长出的菌落就可能是缺陷型。
此法缺点是,结果有时不明确,而且将缺陷
型菌落从夹层中挑出并不很容易。
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相同。
与之有关的培养基有三类
1、基本培养基(MM):minimal medium 能满足野生型菌株正常生长的培养基;[-]
2、完全培养基(CM):complete medium 能满足各种营养缺陷型营养要求的天然或半
合成培养基,如牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁 培养基;[+] 3、补充培养基(SM):supplemental medium
影响突变率的因素
①诱变前预培养和诱变后培养
②温度、pH、氧气等外界条件
对诱变效应的影响
③平皿密度效应
第三节营养缺陷型菌株的筛选
营 营养缺陷型在生产上和科学研究上用
养 缺
途很大。
陷 目前生产氨基酸、核苷酸的菌种都是
型 各种类型的缺陷型。
的 用 途
研究代谢途径,育种技术都必须有营 养缺陷型的菌株为材料。
CM 含菌的MM 基本琼脂培养基
4、限量补充法
该法有两种情况: (1)目的是捡出营养缺陷型
方法是将富集培养后的细胞接种到含 有0.01%蛋白胨的MM上培养,野生型 迅速长成大菌落,而生长缓慢的小菌落 可能是营养缺陷型。 (2)目的是定向筛选某种特定的缺陷型
在基本培养基中加入某种单一的氨基 酸、维生素或碱基等物质。