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第三章、优良菌种的选育
导言
优良生产菌种应具备的基本特性：
（1）生产菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。
（2）在发酵过程中不产生或少产生与目标产品相近似的副产物及其它产物。
（3）生长繁殖能力强，有较快的生长速率，产生孢子的菌种应该具有较强的产生孢子能力。
（4）能高效地将原料转化为产品。
（5）具有利用广泛来源原料的能力，并对发酵原料成分的波动敏感性较小。
（6）对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用。（前体：）
（7）在发酵过程中产生的泡沫要少。
（8）具有抗噬菌体感染的能力。
（9）遗传特性稳定。
3-1自然选育
定义：
自然突变的结果：
自然选育的特点：简单易行，可以纯化菌种，防止菌种退化，稳定产量。但自然选育的效率低，应该经常跟诱变选育交替使用，提高育种效率。
自然选育的一般程序：
3-2诱变选育
导言
3-2-1诱变育种的原理
诱变育种的理论基础是基因突变，突变包括染色体畸变和基因突变两大类。
染色体畸变指的是，染色体或DNA片段发生缺失、易位、逆位、重复等。
基因突变指的是，DNA中的碱基发生变化，即点突变。
诱变育种：就是利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。
常用的诱变剂包括物理、化学、生物的三大类。表3-1所示。

3-2-2诱变育种的基本方式
导言
3-2-2-1出发菌株的选择
进行诱变的出发菌株的性能，对提高诱变效果和效率十分重要。
选择出发诱变菌株的注意事项：
诱变育种的程序：
3-2-2-2诱变剂的使用方法
|------单一诱变剂处理：对野生菌株处理有效。
诱变方法|
|------复合诱变剂处理：对经过多次诱变处理的老菌株。
复合诱变剂处理|----同一诱变剂多次处理
|----两种以上诱变剂先后分别处理
|----两种以上诱变剂同时或多次处理
举例：青霉菌的选育。
3-2-2-3诱变剂的剂量选择
诱变剂的剂量与致死率有关，而致死率又与诱变率有关。
因此，可用致死率作为诱变剂剂量的选择依据。
关系：诱变率随诱变剂剂量的增加而提高，但达到一定程度后，反而下降。
近年来处理剂量控制在致死率70-80%。
高剂量诱变的好处：A形成较纯的菌株。(引起一些细胞核变异，同时引起另外一些细胞核被破坏，细胞死亡。)
B促使变异菌株稳定，不易产生回复突变。（高剂量会引起细胞遗传物质发生难以恢复的巨大损伤。）
3-2-3突变菌株的筛选
3-2-3-1营养缺陷型突变菌株的筛选
营养缺陷型突变菌株的诱变育种具有重要的理论研究和工业应用价值。
已经广泛应用在氨基酸、核苷酸生产中。
在营养缺陷型突变菌株中，生物合成途径中的某一步发生了酶缺陷，合成反应不能完成，末端产物不能积累，因此末端产物的反馈调节作用被解除。只要在培养中限量加入所要求的末端产物，克服生长障碍，就能使中间产物积累。
营养缺陷型突变菌株具有明显的遗传标记，在杂交育种中作为出发菌株，有利于杂交重组的分析，也可以作为基因工程中的受菌体，检出克隆基因的表达。
3-2-3-2抗反馈阻遏和抗反馈抑制突变菌株的筛选
抗反馈阻遏和抗反馈抑制突变菌株这2种突变，都是由于代谢失调。
它们的共同表现：细胞中已经有了大量末端产物时，仍然不断合成这一产物。
代谢失调原理不同：
抗反馈阻遏突变菌株：调节基因或操纵基因发生突变，使产生的阻遏蛋白不再能和终产物结合或结合后不能作用于已突变的操纵基因，因此不再起反馈阻遏作用。
抗反馈抑制突变菌株：由于编码酶的结构基因发生突变，使变构酶不再具有结合终产物的能力，但仍具有活性，从而解除了反馈抑制。
菌株筛选方法：
通过使用抗结构类似物的方法筛选。
抗结构类似物的特点---（1）与末端产物有相似的结构，能与阻遏蛋白或变构酶结合，阻止产物的合成，引起反馈调节；（2）但它们不能代替末端产物参与生物合成，它们的浓度不会降低。（3）它们与阻遏蛋白或变构酶的结合是不可逆的。
筛选方法的机理---（1）未突变细胞：抗结构类似物与阻遏蛋白或变构酶结合，引起反馈调节，阻止某种产物的合成。生长受阻，死亡。（2）发生突变细胞：抗结构类似物与阻遏蛋白或变构酶不能结合，因此不能引起反馈调节，无法阻止产物的合成。因此生长不受影响。
3-2-3-3组成型突变株的筛选
在酶制剂的发酵过程中，常采用在发酵过程中分批限量加入诱导物的方法，提高诱导酶的活性。
为了解除对诱导物的依赖，通过诱变改变菌种的遗传特性，筛选组成型突变株。
突变发生位置：突变发生在调节基因或操纵基因，都可获得组成型突变菌株。
组成型突变菌株：不需要诱导物就可以合成酶。
筛选方法：设计某种有利于组成型菌株生长，并限制诱导型菌株生长的培养条件，造成组成型菌株生长的优势，