菌种的退化与保藏.ppt

冷冻干燥法保藏菌种的存活率受到多方面的影响：不同的生物承受冷冻干燥处理过程的能力不同，所以少数菌种不适合用冷冻干燥法保藏；菌种的培养条件和菌龄也是影响因素，适宜条件下培养至稳定期的细胞和成熟的孢子具有较强的耐受冷冻干燥的能力；保护剂对存活率的影响很大，保护效果与保护剂的化学结构有密切的关系，有效的保护剂应对细胞和水有很强的亲和力，脱脂牛奶作为保护剂对多种微生物均有满意的结果；冻结速度慢会损坏细胞，而冻结速度过快（几秒钟内完成冻结）也会在细胞内形成冰晶，损害细胞膜，影响存活率；干燥样品中残留少量水分（0.9%～2.5%）对生物的生存有利；冻干管应避光保藏，尤其要避免直射光；适宜的恢复培养条件可以提高存活率。第23页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三五、低温保藏法死亡保藏法是将孢子或菌丝悬于保护剂（甘油或牛奶）后，直接置于低温冰箱（-25℃以下）中保存。此法简便有效，对微生物损伤较小，适用于各种类型的微生物。其缺点是由于断电或机械故障可使菌种融化而死亡。实际应用时，常将待保藏菌种培养至对数期的培养液直接加到已灭过菌的甘油中，并使甘油的终浓度在10%～20%，再分装于小试管中，置低温冷冻保藏。基因工程菌也常采用该法保藏。第24页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第1页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第一节菌种退化及防治第二节菌种保藏第三节菌种保藏机构第2页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三菌种是各个国家的重要自然资源，尤其是优良的工业生产菌种是有野生型菌种经过诱变育种、杂交育种、代谢工程等育种方法筛选得到的，其获得非常不容易，往往要花费很长的时间和大量的人力、物力。但微生物菌种在传代繁殖和保藏过程中会出现退化现象。所以，在科研和生产中应该设法减少菌种的退化和死亡。菌种保藏是一项重要的工业微生物学基础工作，其目的是保证菌种经过较长时间保藏后仍然保持较强的生活力，不被其他杂菌污染，且形态特征和生理性状尽可能不发生变异，以便今后长期使用。第3页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第一节菌种的退化及防治一、菌种退化所谓菌种退化是指生产菌种和优良菌种由于传代或保藏之后，群体中的某些生理特征或形态特征逐渐减退或消失，如生产菌株生产性状的劣化、遗传标记的丢失、典型性状变得不典型等。菌种退化是一个有量变到质变的逐渐的演化过程。开始时，在微生物群体中仅出现个别负变细胞，随着连续传代，负变细胞开始增加，最后在群体中占了优势，导致产量下降和优良性状丧失。二、菌种退化的原因1.基因突变是引起菌种退化的主要原因微生物在移种传代过程中会发生自发突变，这些突变包括高产菌株的回复突变和新的负变菌株，它们都是低产菌株。开始时，这些突变菌株在群体所占的比例很小，但由于这些低产菌株的生长速率往往大于高产菌株，所以经过传代后，它们在群体中的数量逐渐增多，直至占优势，表现为退化现象。第4页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三在育种过程中经常会出现初筛时产量很高，而复筛时产量又下降了的情况。这其实也是一种退化现象，气主要原因是由表型延迟造成的。一般突变都发生在DNA的单股链上的某个位点，经过DNA复制和细胞分裂后，一个细胞为突变细胞，另一个细胞为正常细胞。经过传代繁殖，正常细胞由于成长速率比高产菌株快，因此，在数量上占了优势，导致了产量的下降。某些丝状菌的生活史中只有菌丝体不产生孢子，其菌丝为多核细胞，如果这些菌丝体在诱变过程中仅有一个核发生高产基因突变，那么，经过几代繁殖后将会出现分离现象，导致性状退化。如果突变后产生的后代是非整倍体或部分二倍体，在繁殖过程中也会发生性状分离，出现低产细胞，导致退化。除了核基因突变外，某些控制产量的质粒脱落或核DNA与质粒DNA复制不一致（如质粒DNA的复制速度比核DNA低）也会导致菌种退化。第5页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三2.连续传代是加速菌种退化的直接原因微生物自发突变都是通过繁殖传代发生的，移种代数越多，发生突变的概率就越高。另外，基因突变在开始仅发生在个别细胞，如果不传代，个别低产细胞不会影响群体的表型。只有通过传代繁殖后，低产细胞才能在数量上占优势，使群体表型发生变化，即导致菌种退化。3.培养条件和保藏条件可以从多个方面影响菌种的性状1）不同的环境条件可以诱发不同功能的基因显性生物体的显性和隐性是相对的，它们可以随着环境条件的改变而变化。一个优良菌株在不良的培养条件或保藏条件下，其高产性状也会变成隐性性状，即高产特征不会表现出来。第6页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三