微生物菌種選育的方法(五論述題詳細闡述菌種選育的方法)
1.五、論述題 詳細闡述菌種選育的方法有哪些
自然選育 自然選育的菌種來源于自然界、菌種保藏機構或生產(chǎn)過程，從自然界中選育菌種的過程較為復雜，而從生產(chǎn)過程或菌種保藏機構得到菌種的自然選育過程較為簡單。
自然選育的步驟主要是：采樣，增長培養(yǎng)，培養(yǎng)分離和篩選等。采樣 篩選的菌種采集的對象以土壤為主，也可以是植物、腐敗物品和某些水域等。
土壤是微生物的匯集地，從土壤中幾乎可以分離到任何所需的微生物，故土壤往往是首選的采集目標。微生物的營養(yǎng)需求和代謝類型與生長環(huán)境有很大關系。
富集培養(yǎng) 由于采集樣品中各種微生物數(shù)量有很大差異，若估計到要分離的菌種數(shù)量不多時，就要人為增加分離的概率，增加該菌種的數(shù)量，稱為富集培養(yǎng)。純種培養(yǎng) 盡管通過增長培養(yǎng)的效果很好，但是得到的微生物還是處于混雜狀態(tài)，因為樣品中本身含有許多種類的微生物。
所以，為了取得所需的微生物純種，增殖培養(yǎng)后必須進行分離。平板分離法由接種環(huán)以無菌操作沾取少許待分離的材料，在無菌平板表面進行平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續(xù)劃線，微生物細胞數(shù)量將隨著劃線次數(shù)的增加而減少，并逐步分散開來。
如果劃線適宜的話，微生物能一一分散，經(jīng)培養(yǎng)后，可在平板表面得到單菌落。分離方法有三種：即劃線分離法、稀釋法和組織分離法。
稀釋分離法 在溶液中再加入溶劑使溶液的濃度變小。亦指加溶劑于溶液中以減小溶液濃度的過程。
濃溶液的質量*濃溶液的質量分數(shù)=稀溶液的質量*稀溶液的質量分數(shù)生產(chǎn)能力考察 初篩一般通過平板稀釋法獲得單個菌落，然后對各個菌落進行有關性狀的初步測定，從中選出具有優(yōu)良性狀的菌落。例如，對抗生素產(chǎn)生菌來說，選出抑菌圈大的菌落；對于蛋白酶產(chǎn)生菌來說，選出透明圈大的菌落。
此法快速、簡便，結果直觀性強。缺點是培養(yǎng)皿的培養(yǎng)條件與三角瓶、發(fā)酵罐的培養(yǎng)條件相差大，兩者結果常不一致。
2.菌種的選育方法有哪些
我們通過對微生物遺傳變異的研究，在掌握其基本規(guī)律的基 礎上，可以從中選育出符合生產(chǎn)需要的優(yōu)良菌種。
目前，主要有 以下菌種的選育方法：1。生產(chǎn)育種生產(chǎn)中，一些菌株會以一定的頻率發(fā)生自然突 變，有些變異菌株的品質會優(yōu)于原菌株。
我們可以通過分離、培 養(yǎng)、測定就可以從中將其選育出來，應用到生產(chǎn)中去，這就是通 常所說的生產(chǎn)育種。 如：黑曲霉M188是由上海工業(yè)微生物研究 所從原有的黑曲霉菌中篩選出來的，比原菌種含有較高的酸性蛋 白酶。
五通橋毛霉（AS3。25）是從四川五通橋地區(qū)的腐乳廠生 產(chǎn)用的毛霉菌中篩選分離出來的新菌種。
AS3。 2778是從北京王 致和食品廠生產(chǎn)用菌中分離篩選出的放射毛霉，滬釀1。
01醋酸 菌是從丹東釀造廠生產(chǎn)用菌中篩選獲得的。2。
誘變育種為了提高獲得優(yōu)良突變體的效率，采用物理或 化學的因素對微生物菌群進行處理，促使菌群產(chǎn)生突變體，在從 中篩選出符合要求的突變菌株，這就是誘變育種。實踐證明，誘 變育種是一種最主要、最廣泛使用的育種方法。
目前醬油生產(chǎn)中普遍使用的滬釀3。042米曲霉，是以中科AS3。
863為出發(fā)菌，通過紫外線誘變，再經(jīng)高蛋白培養(yǎng)基馴化培 養(yǎng)獲得的一個突變菌，現(xiàn)由中國科學院微生物研究所保藏并定名 為中科AS3。 951。
其與出發(fā)菌相比，分生孢子穗增大，生長速度 快。 又如：UV—11(AS3。
4309)是由自然選育的黑曲霉202為 出發(fā)菌，再經(jīng)紫外線誘變獲得的變異菌，其糖化能力提高近8 倍。白酒和食醋生產(chǎn)中應用的東酒1號菌種，是由滬釀輕研2號 經(jīng)由MCo射線和乙烯亞胺誘變，糖化力提高20%。
3.微生物菌種的選育方法是什么
隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對生產(chǎn)中使用的微生物菌種就會提出新的 要求，而要實現(xiàn)這一要求，必須選育新的性能更優(yōu)良的菌種。
選 育菌種的目的是為了得到酶活力更強的菌株、代謝能力增強的菌 株（如產(chǎn)醋酸能力強）、適應性強的菌株（如耐高溫菌株、耐高 滲菌株）和能產(chǎn)生新的酶系或新的代謝產(chǎn)物的菌株等。 選育新菌種的方法很多，前面已有簡單介紹。
較簡單的方法 是生產(chǎn)篩選育種法，較復雜的方法是誘變育種法，最復雜的方法 是雜交育種法。1。
生產(chǎn)篩選育種法這種方法實際上和微生物菌種復壯一 樣，只不過目的不同。菌種復壯只要求菌種的性能恢復到原有的 水平就可以了，而生產(chǎn)篩選育種法要求其菌種是比原有菌種更佳 的新菌種，必須加大工作的重復性才能實現(xiàn)這個目的。
2。誘變育種法能顯著誘發(fā)微生物細胞變異（基因突變） 的因素稱為誘變劑。
誘變劑分為物理誘變劑及化學誘變劑。常用 的物理誘變劑有紫外線、X射線、y射線、6°CO和快中子，常用 的化學誘變劑有氮、芥子氣、亞硝酸、磷酸二乙酯、甲基磺酸乙 酯、甲基硝基亞硝基胍、5—溴尿嘧啶、2 —氨基嘌呤。
誘變劑引 起微生物細胞變異的頻率要比自然的變異高得多，所以誘變育種 能為我們提供更多的獲得優(yōu)良菌種的機會。
4.選育菌種的常用方法有哪些
1。
自然選育 ? 在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利 用菌種的自發(fā)突變，從而選育出優(yōu)良品 種的過程，叫做自然選育。菌種的自發(fā) 突變往往存在兩種可能性：一種是菌種 衰退，生產(chǎn)性能下降；另一種是代謝更加 旺盛，生產(chǎn)性能提高。
例如谷氨酸發(fā)酵 過程中，人們從噬菌體污染的發(fā)酵液中 分離出抗噬菌體的菌種，但自發(fā)突變的 頻率極低，出現(xiàn)優(yōu)良性狀的概率較小，所 以需要堅持相當長的時間才有效果。 2。
誘變育種 誘變育種是指用人工的方法處理微 生物，使它們發(fā)生突變，再從中篩選出符 合要求的突變菌株，供生產(chǎn)和科學試驗 用。誘變育種與其他育種方法相比，具 有操作簡便、速度快和收效大的優(yōu)點，至 今仍是一種重要的廣泛應用的微生物育 種的方法。
3。 細胞工程育種 細胞工程育種主要是運用了原生質 體融合的原理，然后用體細胞雜交等方 法來構建工程細胞。
細胞工程育種能夠 克服遠緣雜交不親和的障礙，定向改變 遺傳性狀。 4。
基因工程育種 基因工程育種的原理就是基因重 組，是將目的基因導入受體細胞來構建 工程菌。 它的優(yōu)點是實現(xiàn)微生物的定向 變異，但是技術難度大，要求高。
例如， 生產(chǎn)人生長激素的工程菌就屬于基因工。
5.微生物育種中幾種方法各有什么優(yōu)缺點
自然選育（從自然界直接分離純化）簡單易行，但獲得優(yōu)良菌種幾率小。
人工育種中：
誘變育種實際上跟自然育種差不多，就是用誘發(fā)突變的方式增加了突變率，突變率高但有用突變的幾率低，相當于自然育種略微發(fā)展一下，稍微麻煩一點（其實是操作人員危險大）。
雜交育種麻煩多了，操作環(huán)境和技術要求較高，但可靠率很高，比較容易組合出想要的菌種。
基因工程或者說轉基因就更麻煩了，失敗率也高，但是只要成功結果也就更好，可以完全按照要求做出想要的形狀。
總之就是一個比一個麻煩，一個比一個容易接近要求。
6.有誰知道菌種自然選育的步驟
自然選育
在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自發(fā)突變，從而選育出優(yōu)良菌種的過程，叫做自然選育。菌種的自發(fā)突變往往存在兩種可能性：一種是菌種衰退，生產(chǎn)性能下降；另一種是代謝更加旺盛，生產(chǎn)性能提高。具有實踐經(jīng)驗和善于觀察的工作人員，就能利用自發(fā)突變而出現(xiàn)的菌種性狀的變化，選育出優(yōu)良菌種。例如，在谷氨酸發(fā)酵過程中，人們從被噬菌體污染的發(fā)酵液中分離出了抗噬菌體的菌種。又如，在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)中，從某一批次高產(chǎn)的發(fā)酵液取樣進行分離，往往能夠得到較穩(wěn)定的高產(chǎn)菌株。但自發(fā)突變的頻率較低，出現(xiàn)優(yōu)良性狀的可能較小，需堅持相當長的時間才能收到效果。
7.微生物育種技術有哪些
其方法通常為自然選育和人工選育兩類，可單獨使用，也可交叉進行。
DNA Shuffling技術編輯隨著PCR技術的發(fā)展和應用，1994年美國的stemmer提出了一個全新的人工分子進化技術——DNA Shuffling（又稱洗牌技術），該技術能模擬生物在數(shù)百年間發(fā)生的分子進化過程，并可在短的實驗循環(huán)中定向篩選出特定基因編碼的酶蛋白活性提高幾百倍甚至上萬倍的功能性突變基因。其基本原理是將來源不同但功能相同的一組同源基因，用DNA核酸酶I進行消化 產(chǎn)生隨機小片段，由這些小片段組成一個文庫，使之互為引物和模板，進行PCR擴增，當一個基因拷貝片段作為另一個基因拷貝的引物時，引起模板轉換，重組因而發(fā)生，導入體內后，選擇正突變體作新一輪的體外重組。
一般通過2-3次循環(huán)，課獲得產(chǎn)物大幅度提高的重組突變體。2自然選育編輯對自然界中的微生物，在未經(jīng)人工誘變或雜交處理的情況下進行分離和純化（見微生物的分離和純化），然后進行純培養(yǎng)和測定（見微生物測定法），擇優(yōu)選取微生物的菌種。
這種方法簡單易行，但獲得優(yōu)良菌種的幾率小，一般難以滿足生產(chǎn)的需要。3人工選育編輯分誘變育種和雜交育種兩種。
誘變育種以誘發(fā)基因突變?yōu)槭侄蔚奈⑸镉N技術。1927年，H.J. 馬勒發(fā)現(xiàn)X射線有增加突變率的效果；1944年，C.奧爾巴克首次發(fā)現(xiàn)氮芥子氣的誘變效應；隨后，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)許多物理的（如紫外線、γ射線、快中子等）和化學的誘變因素。
化學誘變因素分為3種：①誘變劑與一個或多個核酸堿基發(fā)生化學變化，使DNA復制時堿基置換而引起變異，如羥胺亞硝酸、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、硝基胍、亞硝基甲基脲等；②誘變劑是天然堿基的結構類似物，在復制時參入DNA分子中引起變異，如5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鳥嘌呤和2-氨基嘌呤等；③誘變劑在DNA分子上減少或增加1~2個堿基，使堿基突變點以下全部遺傳密碼的轉錄和翻譯發(fā)生錯誤，從而導致碼組移動突變體的出現(xiàn)，如吖啶類物質和一些氮芥衍生物（ICR）等。誘變育種操作簡便，突變率高，突變譜廣，它不僅能提高產(chǎn)量，改進質量，還可擴大產(chǎn)品品種和簡化工藝條件。
如1943年從自然界分離到的青霉素產(chǎn)生菌的效價只有20單位/毫升，經(jīng)過一系列的誘變育種后，效價已達40000單位/毫升；金霉素產(chǎn)生菌經(jīng)誘變后，發(fā)酵液中又積累了去甲基金霉素；谷氨酸棒桿菌1299經(jīng)紫外線誘變后，有的能產(chǎn)賴氨酸，有的能產(chǎn)纈氨酸，增加了產(chǎn)品的種類；土霉素產(chǎn)生菌經(jīng)誘變后，選到了能減少泡沫的突變菌株，從而提高了發(fā)酵罐的利用率。誘變育種的不足是缺乏定向性。
雜交育種不同基因型的品系或種屬間，通過交配或體細胞融合等手段形成雜種，或者是通過轉化和轉導形成重組體，再從這些雜種或重組體或是它們的后代中篩選優(yōu)良菌種。通過這種方法可以分離到具有新的基因組合的重組體，也可以選出由于具有雜種優(yōu)勢而生長旺盛、生物量多、適應性強以及某些酶活性提高的新品系。
雜交育種的方式因實驗菌株的生殖方式不同而異，如有性雜交、準性重組、原生質體融合、轉化、轉導、雜種質粒的轉化等；但是，選擇親株、分離群體后代的培養(yǎng)、擇優(yōu)去劣和雜種遺傳分析的過程基本是相同的。雜交法一般指有交配反應的菌株進行交配或接合而形成雜種。
這種方法適用范圍很廣，在酒類、面包、藥用和飼料酵母的育種，鏈霉菌和青霉菌抗生素產(chǎn)量的提高，曲霉的酶活性增強等方面均已獲得成功。體細胞融合是在不具性反應的品系或種屬間細胞融合和染色體重組，先用酶溶解細胞壁，再用氯化鈣-聚乙二醇處理原生質體，促使融合，獲得雜種。
此法在工業(yè)微生物的菌種改良中有積極作用。轉化和轉導首先應用于細菌，現(xiàn)已廣泛用于鏈霉菌和酵母菌等。
隨著重組DNA技術的發(fā)展，重組質粒的構建和轉化系統(tǒng)的確立，已可將目的基因轉移到受體細胞內，得到能產(chǎn)生具有重要經(jīng)濟價值的生物活性物質（如疫苗、酶等）的株系。微生物與釀造工業(yè)、食品工業(yè)、生物制品工業(yè)等的關系非常密切，其菌株的優(yōu)良與否直接關系到多種工業(yè)產(chǎn)品的好壞，甚至影響人們的日常生活質量，所以培育優(yōu)質、高產(chǎn)的微生物菌株十分必要。
微生物育種的目的就是要把生物合成的代謝途徑朝人們所希望的方向加以引導，或者促使細胞內發(fā)生基因的重新組合優(yōu)化遺傳性狀，人為地使某些代謝產(chǎn)物過量積累，獲得所需要的高產(chǎn)、優(yōu)質和低耗的菌種。作為途徑之一的誘變育種一直被廣泛應用。
目前，國內微生物育種界主要采用的仍是常規(guī)的物理及化學因子等誘變方法。此外，原生質體誘變技術已廣泛地應用于酶制劑、抗生素、氨基酸、維生素等的菌種選育中，并且取得了許多有重大應用意義的成果。
4誘變育種編輯1.1物理誘變1.1.1紫外照射紫外線照射是常用的物理誘變方法之一，是誘發(fā)微生物突變的一種非常有用的工具。DNA 和RNA 的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰在260nm，因此在260nm 的紫外輻射是最有效的致死劑。
紫外輻射的作用已有多種解釋，但比較確定的作用是使DNA 分子形成嘧啶二聚體[1]。二聚體的形成會阻礙堿基間正常配對，所以可能導致突變甚至死亡[2]。
紫外照射誘變操作簡單，經(jīng)濟實惠，一般實驗。
