工业微生物育种学1 详解.ppt

工业微生物育种学 施巧琴 吴松刚 编著 福建科学技术出版社 1991·福州 本节内容 第一章 绪论 第一节 工业微生物育种在发酵工业中的地位 第二节 工业微生物育种的进展 第二章 细胞结构与分裂 第一节 细胞结构 第二节 细胞分裂 第三节 染色体 第一章 绪 论 工业微生物育种在发酵工业中的地位 影响发酵生产的因素 发酵工艺的改进 发酵设备的更新 菌种的选育和改良 工业微生物育种对于提高发酵工业产品的产量和质量，进一步开发利用微生物资源，增加发酵工业产品的品种，有极其重要的意义。因此，工业微生物的菌种选育在发酵工业中占有重要地位，是决定发酵产品能否具有工业化生产价值及发酵过程成败与否的关键。 想一想有哪些微生物发酵产品？ 工业微生物菌种的生产要求 在遗传上必须是稳定的 容易产生许多营养细胞、孢子或其他繁殖体 种子的生长必须旺盛、迅速 产生所需的产物时间短 必须是纯种，不应带有杂菌及噬菌体 工业微生物菌种的生产要求 比较容易分离提纯 有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强 能保持较长的良好经济性能 在规定时间里，菌株必须产生预期数量的产物，并保持相对稳定 菌株对诱变剂处理较敏感，从而可能选育出高产的菌株 小 结 发酵工业中使用的微生物菌种是突变型的，野生型的菌种无法满足上述要求 野生型菌种的代谢机制已适应了现存的生态环境 这也进一步说明工业微生物育种的重要性 工业微生物育种的进展 工业微生物育种的基本思想 遗传和变异 遗传和变异是生物界生命活动的基本属性之一 相当于辨证法上的继承和发展 工业微生物育种的进展 自然突变育种，微生物纯种培养法发明之后，开始微生物纯种的自然选育（如过去的酒精发酵） 人工诱变育种，40年代初，Beadle和Tatum采用X射线和紫外线等辐射因子诱变获得各种代谢突变株（如红色面包霉） 基因重组育种，包括杂交、转化、转导和原生质体融合等 代谢控制育种，50年代谷氨酸发酵取得成功 分子定向育种，始于上世纪90年代 自然突变育种 缺点： 1 突变频率低 2 盲目性大 人工诱变育种 优点： 1 能大幅度地提高产品的产量和质量 2 突变频率比较大 缺点： 1 疲劳效应，指某一菌株长期使用诱变剂处理之后，会对诱变剂不再敏感 2 会引起菌种生长周期的延长、孢子量减少和代谢减 慢等 3 仍有一定的盲目性 基因重组育种（杂交育种） 优点： 1 通过具有不同遗传性状菌株的杂交，使遗传物质进行交换和重新组合，扩大了变异范围，使两亲株的优良性状集中于杂交菌株内，获得新品种。 2 杂交后的新品种不仅可以克服长期诱变造成的生活力下降，代谢缓慢的缺陷，也可以提高对诱变剂的敏感性。 缺点： 也有品质退化的现象；此外必须与诱变育种 结合使用，才能进一步提高杂交菌种的产量 代谢控制育种 优点： 1 获得各种解除或绕过了微生物正常代谢途径的突变株，从而使有用产物选择性地大量生成累积 2 克服了育种的盲目性，减少了繁重的工作量 缺点： 也有品质退化的现象 分子定向进化育种 Molecular directed evolution 体外分子定向进化研究进展 徐卉芳 张先恩 张用梅中国科学院武汉病毒研究所,武汉430071 /html/200603/199282.html 小 结 各种育种方法都是基于遗传与变异的生物学规律 各种育种方法在现代育种工作中仍都有使用 所有育种方法得到的新品种或菌株都存在着品种退化的现象，这是遗传变异规律的体现 第二章 细胞结构与分裂 细胞内的遗传物质的分布 细胞核染色体（nucleus chromosome） 质粒（plasmid）* 转座因子（transposable element）* 线粒体（mitochondrion） 叶绿体（chloroplast） 质粒（plasmid） 独立于染色体外，能进行自我复制的遗传因子，通常是环状DNA分子，多以超螺旋的形式存在，其大小在1~300kb之间。主要存在于各种微生物细胞中。质粒不是细菌生长繁殖所必须的结构，它仅具有少数的基因，其复制还要依靠宿主细胞的酶系统。它的复制和宿主染色体是同步的，只有这样，质粒才能随着细菌细胞的分裂而稳定地遗传。目前对细菌，特别是大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中的质粒研究得比较详细。 转座因子（transposable element） 位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。 转座因子可从染色体或质粒的一个位点转移到另一个位点，或者在两个复制子之间转移 Barbara MeClintock（美国遗传学家）首先在玉米中发现的，并因此荣获1983年度诺贝尔奖 第二