菌种的来源

CUHK 香港中文大学保藏中心
BCRC 台湾生物资源保藏研究中心，台湾新竹
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
18
国外菌种保藏机构
ATCC(American Type Culture Collection）美 国典型菌种保藏中心
NBRC (NITE Biological Resource Center)日本 技术评价研究所生物资源中心
●诱饵法：用涂石蜡的棒置于碳源培养基中（诺卡氏菌）、 花粉（游动放线菌）、蛇皮（小瓶菌属）、人头发 （角质菌属）
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
25
小瓶菌属
放线菌目、游动放线菌科的一属。已记述约 10个种。代表种为规则小瓶菌。
形态特征：一般无气生菌丝，基内菌丝上层栅栏状 菌丝或孢囊柄顶端着生瓶状、简形、铃状或略不 规则的孢囊，其中有大量呈平行直线排列的杆状 孢囊孢子；孢囊孢子大部具极生鞭毛，能游动； 细胞壁化学组分Ⅱ型，即以内消旋二氨基庚二酸 和甘氨酸为特征组分 ； DNA中的G+C克分子含 量为72.3％。
其它氨基酸生产菌：常规菌种一般是以谷氨酸生产菌选 育而成；大肠杆菌，枯草芽孢杆菌， 工程菌。
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
13
3、酶制剂生产有关的微生物
利用微生物来进行酶制剂生产是19世纪日本人用曲霉 通过固体培养生产他卡淀粉酶，而大规模工业化生产则始 于20世纪40年代末日本用深层发酵法生产α—淀粉酶。
AS 中国科学院微生物研究所
AS-IV 中国科学院武汉病毒研究所
CFCC 林业微生物菌种保藏管理中心
CAF 中国林业科学院菌种保藏管理中心
CICC 工业微生物菌种保藏管理中心
IFFI 轻工业部食品发酵工业科学研究所
CMCC 医学微生物菌种保藏管理中心
ID 中国医学科学院皮肤病研究所
NICPB 卫生部药品生物制品监察所
α—淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌 和地衣芽孢杆菌等；
β-淀粉酶：米曲霉、巨大芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌等； 纤维素酶：木霉、青霉； 蛋白酶：黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌等。
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
14 返回
§2 自然界中目的微生物的分离
一、菌种分离的一般过程
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
9
对微生物的作用不同
通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性 物质或为生长提供能量，因此初级代谢产物，通常都是机 体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某 个环节上发生障碍，轻则引起生长停止，重则导致机体发 生突变或死亡，是一种基本代谢类型。
8 两者既有区别性又有连续性
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
6
概念不同
在微生物的新陈代谢中，一般将微生物从外 界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成 代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过 程，称为初级代谢
而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个 概念。一般认为，次级代谢是指微生物在一 定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合 成一些对微生物的生命活动无明确功能的物 质的过程
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
17
国内菌种保藏机构27
ACCC 中国农业微生物菌种保藏管理中心
ISF 中国农业科学院土壤肥料研究所
SH 上海市农业科学院食用菌研究所
CACC 抗菌素菌种保藏管理中心
IA 中国医学科学院抗菌素研究所
SIA 四川抗菌素工业研究所
CGMCC 普通微生物菌种保藏管理中心
一些产芽孢的细菌（多 黏菌素、丁胺菌素等）
植物或动物来源（蒜素、番 茄素、鱼素等）
长江大学生科院生物工程系
5
初级代谢和次级代谢异同？
1 概念不同
2 产物不同
3 存在范围不同
4 对微生物的作用不同
5 同微生物生长过程的关系
6 对环境条件的敏感性或遗传稳定性上明 显不同
7 相关酶的专一性不同
教学重点、难点：土样采集应注意不同的土壤特点、
地理和气候条件，土样的采集方法； 生化反应分离法；种 子扩大培养。
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
2
2.1工业化 菌种的要 求及介绍
2.4 种子扩大培养
2020年3月6日星期五
内容速览
2.2目的微生 物的分离
2.3菌 种选育
1自然 选育
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
11
人工诱变 的菌株不 能合成
反
高丝氨酸脱氢酶
馈
抑
不能合成
制
可以大量 积累
人工诱变控制黄色短杆菌
的代谢过程生产赖氨酸P459 2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
12
氨基酸生产菌的要求： 代谢途径比较清楚； 代谢途径比较简单。
谷氨酸发酵的菌种： 棒杆菌属，短杆菌属、节杆菌属或小 杆菌属的棒型细菌。
NRRL (Agricultural Research Service Culture Collection) 美国农业研究菌种保藏中心
CBS (Centraalbureauvoor Schimmelcultures) 荷兰微生物菌种保藏中心
UKNCC (The United Kingdom National Culture Collection ) 英国国家菌种保藏中心
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？
如何在后续的操作中使这种可能性实现？
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
16 返回
二、微生物材料的标本采集
遵循原则：材料来源越广泛，越有可能获得新的菌种
一般通过以下途径获得菌种： ①向菌种保藏机构索取有关菌株； ②由自然界采集样品，如土壤、水、动植物体等； ③从一些发酵制品中分离目的菌株，如从酱油中分离 蛋白酶产生菌，从酒醪中分离淀粉酶或糖化酶的产生 菌。
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
19
二、微生物材料的标本采集
自然界中微生物极其丰富，土壤是微生物最
集中的地方，所以土壤样品往往是采集的首选
目标。
土样采集应注意以下问题：
A、不同的土壤特点
B、地理和气候条件
C 、微生物的生理特性
D 、极端环境条件下采样分离 2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
自然环境中的天然菌群，可因人类的生产或生活而改变。
如在土壤中加去莠津（ ），会导致放线菌 2-氯-4-乙胺基-6-异丙胺基-1,3,5-三嗪
群的增加；在杀真菌剂存在下，诺卡氏菌属的菌更容易分离到。
2020年3月6日星期五
源自文库
长江大学生科院生物工程系
21
B、地理和气候条件
南方和北方，一年四季。许多工业微生物菌种，如抗生
次级代谢产物一般对菌体自身的生命活动无明确功能，不 参与细胞结构组成，也不是酶活性必需的，不是机体生长 与繁殖所必需的物质，即使在次级代谢的某个环节上发生 障碍，也不会导致机体生长的停止或死亡，至多只是影响 机体合成某种次级代谢产物的能力。但许多次级代谢产物 通常对人类和国民经济的发展有重大影响
长江大学生科院生物工程系
2诱变 育种
3
§1 工业化菌种的要求及 已工业化产品生产菌介绍
一、工业化菌种的要求
能在廉价原料制成的培养基上生长，且大量高效地合成产物；
遗传性能要相对稳定； 菌种改造的可操作性要强； 抗噬菌体及杂菌污染能力强； 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好 与致病菌无关）；
二、微生物材料的标本采集
A、不同的土壤特点 B、地理和气候条件 C 、微生物的生理特性 D 、极端环境条件下采样分离
三、标本的预处理
四、目的微生物富集的一些基本方法
五、菌种分离
2020年3月6日星期五
15
一、菌种分离的一般过程
标本采集 → 预处理 → 富集培养 → 菌种分离（初筛、复筛）
→ 发酵性能鉴定 → 菌种保藏
素产生菌，尤其是霉菌、酵母菌，大多从南方。原因是南方
温度高、温暖季节长、雨水多、相对湿度高、植被覆盖面广、
土壤有机质丰富。冬季温度低气候干燥；春季温度开始回升
但雨水较多；夏季天气炎热温度高；秋季采土样最为理想。
采土样的方法：南方，用取样铲，将表层5cm（阳光直射，
蒸发量大水分少，而且受紫外线照射）左右的浮土除去，取
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
7
产物不同
初级代谢的产物，即为初级代谢产物。如单 糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、 脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子 聚合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生 命必需物质。<
通过次级代谢合成的产物称为次级代谢产物， 大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其 作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、 毒素等类型
发酵条件如温度、pH、溶解氧、泡沫等易控制。
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
4
二、已工业化产品生产菌介绍
1、抗生素生产有关的微生物
抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的代谢， 目前发现的生物来源如下：
放线菌（链霉素、四 环素、红霉素等）
真菌（青霉素、头孢菌素等）
2020年3月6日星期五
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
26 返回
四、目的微生物富集的一些基本方法
IV 中国医学科学院病毒研究所
CVCC 兽医微生物菌种保藏管理中心
CIVBP 中国兽医药品监察所
YM 云南省微生物研究所
GIMCC 广东省微生物研究所微生物菌种保藏中心 CCTCC 中国典型培养物保藏中心
CCDM 华中农业大学菌种保藏中心
CMBGCAS 海洋微生物中心
HKUCC 香港大学保藏中心
5～25cm处的土样10～25g，装入事先准备好的塑料袋内扎好。
北方土壤干燥，可在10～30cm处取样。给塑料袋编号并记录
地点、土壤质地、植被名称、时间及其他环境条件。一般样
品取回后应马上分离，以免微生物死亡。
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
22
C、微生物的生理特性
筛选高温酶产生菌时，通常到温度较高的南方，或温泉、 火山爆发处及北方的堆肥中采集样品；
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
8
存在范围不同
初级代谢的代谢系统、代谢途径和代谢产物 在各类生物中都基本相同，它是一类普遍存 在于各类微生物中的一种基本代谢类型。<
次级代谢只存在于某些微生物中，并且代谢 途径和代谢产物因生物不同而不同，就是同 种生物也会由于培养条件不同而产生不同的 次级代谢产物。
23
Ｄ、极端环境条件下采样分离
极端微生物的采集。高热、高压、低温、强碱、 强酸及高渗透压等
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
24 返回
三、标本的预处理
提高菌种分离的效率
●物理方法：加热(55℃,6min；100℃,1h；40℃ 2-6h)、 膜过滤法、离心法、空气搅拌法
●化学方法：含1%几丁质培养基、用CaCO3提高pH值进行 培养（链霉菌属）
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系
10
2、氨基酸生产有关的微生物
50、60年代以氨基酸发酵为代表的代谢控制发酵， 是发酵工业发展历史上的一个转折点。
代谢控 制发酵
用人工诱变的方法，有意识地改变微生物 的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵 形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵 中得到成功应用。
20
A、不同的土壤特点
因土壤组成、有机物浓度、pH等条件的不同，微生物的 种群分布会非常不同。如菜园和农田常以细菌和放线菌较多 （偏碱）；果园树根土壤中酵母菌含量较高（偏酸）；动植物 残骸及腐殖土中霉菌较多；根瘤菌多在豆科植物根系土壤中分 离；分解石油的微生物常在油田和石油炼油厂附近的土层中分 布最多。
发酵工程 课件
Fermentation Engi欢ne迎ering
光临 第二章 菌种的来源
主讲人：夏帆
第二章 菌种的来源(4学时)
教学目的：了解工业化菌种的要求以及一些工业化生
产菌介绍；了解菌种分离的一般过程；掌握土样采集应注 意的问题，菌种的分离方法；掌握优良菌种应具备的基本 特性和菌种的选育、种子扩大培养。
低温酶产生菌时，南北极地区、冰窑、深海；
分离耐压菌则从深海底部采样，如Micrococcus
aquivivus水活微球菌,耐600个大气压；
分离耐高渗透压酵母菌时，通常到甜果、蜜饯或甘蔗渣 堆积处采样。花蜜中分离到一株能耐30%高糖的耐高渗透压 的酵母菌。
2020年3月6日星期五
长江大学生科院生物工程系