发酵工艺学菌种选育(1).ppt

菌种选育是一门应用科学技术。理论基础:微生物学、微生物遗传学、生物化学、分子生物学、基因工程等学科。目的:？菌种选育目的青霉素生产菌种选育菌种选育的基本内容:根据菌种自然变异而进行的自然选育。用人工方法引起菌种变异或形成新的杂种再按照工业生产的要求进行筛选来获的新的变种或杂种。包括诱变育种、杂交育种、原生质体育种、基因工程育种。自然选育概念：利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理通过分离筛选排除衰退型菌株选择维持原有生产水平的菌株的纯种选育的方法。1.1菌种退化和变异的原因生产菌种斜面优点：简单易行缺点：效率低、进展慢难以获得高产突变株以微生物的自然变异作为基础的生产选种机率并不很高一个基因的自然突变频率仅10-6-10-10左右。目的：纯化、复壮菌种§2诱变育种2.1概念：以人工诱变手段诱发微生物基因突变改变遗传结构和功能通过筛选从变异体中找出产量高、性状优良的突变株并找出其最佳培养基和最佳培养条件使其在最适的环境条件下合成有效产物。2.2优点：速度快、收效大、方法简单是当前的一种主要方法2.3理论基础：基因突变(诱发突变)诱发突变重要概念突变：由于染色体或基因本身的变化而产生遗传性状的变异。表型迟延：表型改变落后于基因型改变的现象。诱变过程突变的诱发过程1.诱变剂接触DNA分子及对DNA分子的损伤2.DNA损伤的修复：五种方式3.从突变到突变型分离性延迟和生理性延迟可理解为“质”和“量”162.4诱变育种方案设计制定筛选目标诱发突变常用诱发剂及其特点诱变剂的选择不稳定菌株－－－－温和诱变剂稳定菌株－－－－强烈的、广谱的诱变剂低剂量诱变剂有利于高产菌株的稳定性C.突变株的筛选物理诱变剂紫外线、X-射线、γ-射线、快中子特点：紫外线方便、有效、使用安全其他的几种射线有一定的穿透力化学诱变剂碱基类似物、吖啶类、烷化剂特点：高效、经济、但应注意使用安全各种诱变的机制……筛选：将分离培养后的各型单菌落接斜面培养成熟后接入摇瓶测定其发酵生产能力的过程。初筛：以迅速筛出大量的达到初步要求的分离菌落为目的以量为主。复筛：则是精选以质为主也就是以精确度为主。2.5诱变育种步骤出发菌株的选择处理菌悬液的制备诱变处理中间培养分离和筛选出发菌株的选择1.选择纯种2.平均发酵单位要高且发酵单位的波动幅度要小摇瓶间所测得结果的最高值和最低值之差要小。3.有良好的代谢特性。4.选择对诱变剂敏感的菌株。5.选用多个出发菌株进行诱变收效较快。诱变剂的选择野生型菌株(遗传性不稳定):用缓和的诱变剂。遗传性稳定的菌株:先要用强烈的不常用的诱变谱广的诱变剂处理使其发生强烈的变异然后再用缓和的诱变剂进行处理或多次自然分离。要考虑诱变剂的作用机理来选择诱变剂两种诱变剂复合使用效果好。最适剂量(有2种观点)：杀菌率90%－99%较好甚至99.9%;杀菌率75%－85%。2.6突变株的筛选（Selection）随机筛选(Randomselection)摇瓶筛选法初筛一般是一个菌株只做一个摇瓶从大量菌株中选出10-20%较好的菌株淘汰80-90%的菌株；而复筛中摇瓶培养一般是一个菌株培养3瓶并要重复3-5次选出3-5个较好的菌株再做进一步比较选出最佳的菌株。复杂、耗时琼脂块筛选法简单、快速但不准确理性化筛选又称定向筛选(Orientedselection)运用遗传学、生物化学的原理根据产物已知的或可能的生物合成途径、代谢调控机制和产物分子结构来进行设计和采用一些筛选方法以打破微生物原有的代谢调控机制获得能大量形成产物的高产突变株。反馈：指反应链中某些中间代谢产物或终产物对该途径关键酶活性的影响。反馈抑制：指反应途径中某些中间产物或末端产物降低该途径中前面酶催化的反应速度。末端产物的反馈抑制普遍存在于合成途径。反馈阻遏：代谢的终产物达到一定浓度时对该代谢途径前面的一种酶或几种酶的生物合成产生阻碍作用。普遍存在着反馈抑制和反馈阻遏要打破反馈调节系统可从两个方面着手：(1)降低终产物浓度筛选细胞膜透性改变的突变株例如谷氨酸发酵选育的高产菌株为谷氨酸棒杆菌的生物素营养缺陷型。筛选营养缺陷型突变株营养缺陷型:诱变产生的缺乏合成某些营养物质的能力须在基本培养基中加入相应的营养成分才能正常生长的变异株。野生型:与营养缺陷型对应的是野生型。渗漏缺陷型:是遗传性障碍不完全的营养缺陷型突变使某一种酶的活性下降而