微生物诱变育种方法研究现状.doc

微生物诱变育种方法研究现状 摘要：诱变育种具有速度快、简单和收效大等优点，在生产和科研中被广泛应用。本文主要对3种诱变方法（物理诱变、化学诱变、复合诱变）的研究和应用现状进行了简要的综述。 关键词：诱变育种；微生物；研究现状 诱变育种是指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，然后采用简便、快速和高效筛选方法，从中挑选少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学研究用[1]。诱变育种能大幅度提高菌种诱变率，并且具有速度快、收效大、方法简便等优点；现在发酵行业和其他生产单位所使用的高产菌株，几乎都是通过诱变而提高性能的；足以可见诱变育种仍是当前育种方法的一个重要手段。但由于诱变育种的突变不定向性，因此越来越多的研究者在寻求新的诱变方法，例如复合诱变就是一种。微生物诱变育种的方法一直在不断地进展。 微生物诱变育种的作用 直接从自然界中分离得到的野生型菌株产量很低，根本不能满足工业化生产的需求；诱变育种就是为了达到我们所需要的高产、优质和低耗的菌种。 微生物发酵工业中, 诱变育种主要有以下作用: 提高有效产物的产量; 改善菌种特性, 提高产品质量; 简化工艺条件; 开发新品种, 产生新物质; 用于研究推测产物的生物合成途径; 与其他育种方法相结合[2] 。 物理诱变 物理诱变通常使用物理辐射中的各种射线,包括紫外线、X射线、γ射线、α射线、β射线、快中子、微波、超声波、电磁波、激光射线和宇宙射线等。近年来，离子注入法、超高压、离子辐射诱变育种也是诱变育种的新方法。 2.1、离子注入法 离子注入法是近几年新发展起来的物理诱变方法；更具有设备简单、使用方便，成本低廉、对人体和环境无害等优点[3]，在微生物的育种研究方面已广泛用于实践生产中。其诱变原理是微生物在核能离子注入后，受到不同程度的损伤，大到整个细胞形态、各种亚细胞结构的变化，小到组成细胞的生物大分子的变形，从而导致基因突变[4]。许安等[5]以生产VC的2一酮基一L一古龙酸高产菌系为出发菌株，进行离子注入育种，选育出了高产菌系：糖酸转化率提高15％一20％、4代传种平均转化率达95％，并进行了培养基优化和摇瓶发酵检测，为所选的IPPM-1028菌系的扩大生产提供了依据。同时，向砥等[6]利用离子注入选育高产壮观链霉菌，获得高产菌株，效价较出发菌株提高了102.3％。 2.2、超高压 高压导致细胞体积减小, 胞内物质浓缩, 使得先前互不接触的各种酶、蛋白质及核酸类物质接触, 这种接触必然会导致一些不可预测的反应发生。超高压可作为一种很有前景的新诱变方法，并且具有无污染、操作简单等优点。李文革等[7] 用220MPa 高压处理大肠杆菌TGl、DH5A和HB101, 得到了耐压的突变株TG1P、DH5AP 和HB101P。此外，王岁楼等[8]利用超高压技术对红酵母Rhodotorula glutinis NR06进行诱变处理,在300 M Pa处理10min时获得一突变株NR06-H39,其β-胡萝卜素产量达到9.64 mg/L,比出发菌株NR06的6.30 mg/L提高了53.02%,且遗传稳定性良好。可见，超高压是一种很好的诱变育种方法。 2.3、离子辐射诱变 离子束具有高传能线性密度(Let),且在射程的末端还有尖锐的电离峰(Bragg峰)。这使重离子能在生物介质中产生高密度的电离和激发事件,同时产生的高活度自由基造成间接损伤,从而引起较强的生理生化作用,可引起染色体的重复、易位、倒位、缺失或使DNA分子取代、补充、断裂等。程备久[9]等利用30Kev的N+、Ar+离子辐照离体质粒DNA，分析了不同离子对DNA单双链断裂及转化活性的影响。试验表明N+，Ar+离子对质粒DNA损伤的差异可能主要是溅射作用的大小不同造成的。Ar+离子质量数大，因而可产生比N+离子更强的溅射作用，从而导DNA单双链断裂的频率高于N+离子。 化学诱变 化学诱变方法是指使用化学物质处理微生物使其性状发生改变的方法。化学诱变的作用机制与物理诱变剂有很大区别，其作用机制都是与 DNA起化学作用。化学诱变剂往往具有专一性，它们对基因的某部位发生作用,对其余部位则无影响。常用的化学诱变剂有：碱基的修饰剂、碱基类似物、DNA插入剂。 3.1、碱基的修饰剂 碱基的修饰剂并不是掺入到DNA中，而是通过直接地修饰碱基的化学结构，改变其性质而导致诱变。常用的碱基修饰剂有烷化剂、亚硝酸和羟胺等。 在以羟胺为诱变剂方面，高德喜等[10]，通过将化学诱变剂盐酸经胺加人培养基中对出,发菌株进行诱变育种, 筛选得到的高产菌株239#发酵单位明显高于出发菌株232#, 提高了11.11％。而在亚硝酸方面，赵静岩等[11]研究了NTG浓度、处理时间和不同缓冲液对卡那霉素链霉菌杀菌率和效价变异频率的影响，找