第二章 菌种选育

发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY第二章菌种选育自然选育诱变育种（重点、难点）杂交育种分子育种（前沿）（4学时）发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY第一节自然选育一、菌种衰退（一）菌种衰退的现象（二）菌种衰退的原因（三）防止菌种衰退的措施二、自然选育（一）自然选育的目的（二）自然选育的方法（三）自然选育的优缺点作业发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY菌种衰退的现象1.菌落和细胞形态改变；2.生长速度缓慢，产孢子越来越少；3.代谢产物生产能力的下降，即出现负突变；4.致病菌对宿主侵染能力下降；5.对外界不良条件（包括低温、高温或噬菌体侵染等）抵抗能力的下降等发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY菌种衰退的原因基因突变连续传代不适宜的培养和保藏条件发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY防止衰变的措施1.控制传代次数2.创造良好的培养条件3.利用不易衰退的细胞移种传代4．采用有效的菌种保藏方法5.讲究菌种选育技术6.定期进行分离纯化发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY自然选育(selectionofspontancousmutation)也称自然分离，是指对微生物细胞群体不经过人工处理而直接进行筛选的育种方法。发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY自然选育的目的防止菌株衰退（从有到优）选育出新性状菌株（从无到有）发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY自然选育的方法以酒用耐酸性酵母的自然选育为例自然选育的一般步骤自然选育的要点发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY酒用耐酸酵母的自然选育酵母的分离产酒精实验耐酸酵母的筛选单菌落酵母曲子、糟子、窖底泥、窖皮泥、黄浆水菌落、菌体形态菌体形态耐酸性产酒量平板培养或划线培养发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY自然选育的一般步骤单细胞（孢子）悬浮液的制备单菌落的培养目的菌的筛选发酵试验菌落形态产物取样发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY自然选育的要点原材料的选取目的菌筛选指标发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY自然选育的优缺点优点：菌种来源广，资源丰富局限：工作量大，自然突变机率小，不易筛选到理想的目的菌株发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY作业实验室欲筛选一株降解纤维能力较强的菌株，请你拟定一个自然筛选的详细方案。发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY第二节诱变育种诱变育种的概念诱变育种的方法诱变育种的要点诱变育种的优缺点作业发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY诱变育种利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变率大幅度提高，然后设法采用简便、快速、高效的筛选方法，从中挑选少数符合目的的突变株，以供生产科研之用。发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY诱变育种的方法以酒曲根霉诱变育种为例诱变育种的一般步骤发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY酒曲根霉诱变育种目的通过诱变提高酒曲根霉低聚糖酶活力方法采用化学试剂和紫外诱变诱变过程发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY根霉孢子悬浮液的制备紫外光诱变突变菌株发酵试验突变菌株的筛选NaNO2诱变剂强度诱变剂的作用时间筛选指标发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY诱变育种的一般步骤出发菌摇瓶初筛平皿培养挑选单菌落孢子悬浮液/单细胞诱变处理摇瓶复筛放大生产试验保藏菌种稳定性筛选方案的设计诱变剂诱变条件发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY诱变育种的要点诱变剂（1）诱变剂的选择（2）诱变条件（强度、作用时间）突变菌株筛选方案的设计（1）制定筛选的目标(高产、生长速度、色素的消除等）（2）突变菌株的筛选（随机筛选、理化性筛选）发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY理化性筛选以谷氨酸棒杆菌的生物缺陷型菌株的筛选为例谷氨酸合成途径：（1）α-酮戊二酸+NH4+NADH谷氨酸+NAD+H2O(2)α-酮戊二酸+氨基酸谷氨酸+酮酸代谢调控机制：谷氨酸终产物反馈抑制目的：解除谷氨酸终产物反馈抑制---降低谷氨酸的浓度思路：筛选细胞膜通透性大的突变菌株----生物素缺陷型菌株方案：发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY谷氨酸合成途径发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY谷氨酸合成代谢示意图发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY方案谷氨酸棒杆菌B1诱变亚销基胍初筛选择培养基基本培养基+甘油+乙醛酸+琥珀酰COA发酵试验发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY诱变育种的要点诱变剂（强度、时间）筛选方案的设计发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY诱变育种的优缺点优点：突变率高局限：随机、遗传性质不稳定发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY作业请用诱变法诱变一株青霉素高产菌，请写出详细实验方案。(提示：半胱氨酸和缬氨酸是青霉素母核的前体）发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY第三节杂交育种杂交育种的简介杂交育种的方法杂交育种方法的要点发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY杂交育种两个不同基因型的菌株通过结合或原生质体融合使遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新性状的菌株。杂交育种是通过品种间杂交，创造变异，选育新品种的方法。杂交育种是目前国内外运用的最普遍最有效的一种育种方法。杂交育种近缘杂交和远缘杂交（重点讲后者）发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY杂交育种方法—原生质体融合法发酵玉米秸秆水解液产酒精的酵母融合子制备原生质体融合的一般步骤发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY酵母融合子的制备亲本：酵母P01和酿酒酵母D-12原理：酵母P01能发酵木糖（戊糖）产乙醇，酿酒酵母D-12能发酵葡萄糖（六糖）产乙醇，融合得到即能发酵木糖又能发酵葡萄糖的融合子。方法：用PEG促融发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY去细胞壁PEG酶液酿酒酵母D-12A+B-酵母P01A-B+无细胞壁D-12无细胞壁P01A+B+融合子细胞壁再生筛选发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY原生质体杂交的一般步骤原生体的制备（去除细胞壁）原生质体的融合（40%PEG促融）细胞壁再生（涂布在能使细胞壁再生的培养基上）融合子的筛选（选择性培养基）目的融合子发酵试验发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY原生质体融合的技术要点亲本的选择（互补型）菌体的前处理（溶壁酶的选择）菌体的培养时间融合剂的浓度融合剂作用的时间阳离子浓度融合的温度及体系的pH值等细胞壁再生培养基的配制目的融合子筛选培养基发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY第四节分子育种分子育种的概念分子育种的步骤分子育种的技术要点发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY分子育种指的是在经典遗传学和现代分子生物学、分子遗传学理论指导下，将现代生物技术手段整合于经典遗传育种方法中，结合表现型和基因型筛选，培育优良新品种。发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY分子育种的一般步骤目的基因的获取目的基因的体外扩增目的基因与载体的连接重组DNA转入宿主细胞目的DNA的筛选载体性质重组子的发酵试验PCR发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY分子杂交的技术要点目的基因的获取（基因库)目的基因的扩增（引物的设计、PCR反应条件）载体的选择重组子的连接重组子的转化（感受态细胞的制备、转化温度、时间）重组子的筛选发酵工艺学生命科学与技术学院第二章菌种选育YANGTZENORMALUNIVERSITY作业1.诱变育种的一般步骤是什么