《食品微生物》第7章微生物的遗传变异和育种.ppt

四、遗传工程 遗传工程思路 微生物育种专题1 营养缺陷型菌株影印培养法 用于筛选大量特殊突变菌落的一个方法。细菌铺制成平板，在含所有营养成分的培养基上（完全培养基）亲本和突变株均能生长，采用一个稀释度使单个菌落能在平板上看到；培养后，用一个无菌的丝绒布包裹的圆柱章的圆垫转移上述菌落至可以检出突变株的培养基平板上。 培养基的性质根据突变株的需求，在营养缺陷型突变株的情况下，可以在有特殊生长因子和没有特殊生长因子的平板上影印法转移菌落，不能合成那种生长因子的突变菌株，在基本培养基上不能生长，但能在加入已知生长因子的基本培养基上生长(加富培养基)，突变株菌落通过在基本培养基不能生长来鉴别，可以从能生长的加富培养基平板上选出和纯化。 微生物育种专题2 原生质体融合技术 原生质体融合又称细胞融合，这是近年来才出现的继转化、转导和接合之后的转移遗传物质的又一重要方法。它是通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并产生带有新遗传性状型重组子的过程。能够进行原生质体融合的细胞不仅有原核微生物中的细菌、放线菌，而且还有真核微生物中的酵母菌、霉菌和高等动、植物细胞。 微生物原生质体融合的研究开始于1976年。其一般原理和主要过程是：首选准备两个具有选择性遗传标记的突变株，在高渗溶液中，用适当的脱壁酶，例如细菌可用溶菌酶，真菌可用蜗牛酶等除去细胞壁，再将形成的原生质体离心聚集，并加入促融合剂聚乙二醇（PEG）促进融合，然后在高渗溶液中稀释，涂布在能使其再生细胞壁进行分裂繁殖的培养基上，待形成菌落后，通过影印接种法将其接种到各种选择培养基上，最后鉴定它们是否为重组子，图示如下： 第四节 菌种的保藏? 微生物菌种是一类重要的自然资源。菌种的保藏和复壮是微生物学的一项重要基础工作。优良菌种被分离选育出来后，必须尽可能保持其原来性状和生活力不变异、不死亡、不被污染。但在自然条件下，菌种的污染、死亡和生产性能的逐渐下降又是不可避免的。为了解决这一矛盾，就必须采取妥善的保藏和复壮方法，以便随时供应优良菌种给生产、科研使用。 一、菌种的退化与复壮 1.菌种的退化现象 常见的菌种退化现象最易觉察到的是菌落形态和细胞形态的改变，如菌落颜色的改变,畸形细胞的出现等；其次是生长变得缓慢，产孢子越来越少，例如放线菌、霉菌在斜面上多次传代后产生“光秃”现象等，从而造成生产上用孢子接种的困难，再次是菌种的代谢活动，代谢产物的生产能力或其对寄主的寄生能力明显下降，例如黑曲霉糖化能力的下降，抗菌素发酵单位的减少，枯草杆菌产淀粉酶能力的衰退等。 所有这些都对发酵生产不利。但是在生产实践中，必须将其与培养条件的改变导致菌种形态和生理上的变异区别开来。因为优良菌株的生产性能是和发酵工艺条件紧密相关的。如果培养条件起变化，如培养基中某些元素缺乏，会导致产孢子数量减少，也会引起孢子颜色的改变；温度、pH值的变化也会使产量发生波动等。所有这些，只要条件恢复正常，菌种原有性能就能恢复正常，因此这些原因引起的菌种变化不能称为退化。 2.菌种退化的原因 菌种退化的主要原因是有关基因的负突变。如果控制产量的基因发生负突变，就会引起产量下降；如果控制孢子生成的基因发生负突变，则使菌种产孢子性能下降。特别是对某一特定基因来讲，突变频率就更低，因此不能认为群体中个体发生生产性能的突变是很容易的，但就一个经常处于旺盛生长状态的细胞而言，发生突变的机率就比处于休眠状态的细胞大得多，尤其是处于一定条件下，群体多次繁殖，可使退化细胞在数量上逐渐占优势，于是退化性状的表现就更加明朗，最终成为一株退化了的菌体。 因此可见，菌种的退化是一个从量变到质变的逐步演变过程。开始时，在群体中只有个别细胞发生负突变，这时如不及时发现并采用有效措施而一味移种传代，就会造成群体中负突变个体的比例逐渐增高，最后占优势，从而使整个群体表现出严重的退化现象。 3.防止菌种退化的措施 （1）控制传代次数 即尽量避免不必要的移种和传代，把必要的传代降低到最低水平，以降低自发突发的机率。众所周知，微生物存在着自发突变，而突变都是在繁殖过程中发生而表现出来的。据研究证明，DNA在复制过程中碱基发生差错的机率低于5×10-4，一般自发突变频率在10-8～10-9之间。从这里可看出，菌种传代次数越多，产生突变的机率就越高，因而菌种发生退化的机会就越多。所以不论在实验室还是在生产实践上，必须严格控制菌种的移种传代次数。 （2）创造良好的培养条件 在生产实践中，创造和发现一个适合原种生长的条件可以防止菌种退化。例如，有人发现用老苜蓿根汁培养基培养“5406”抗生菌——细黄链霉