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发酵工程第四章第一节
第四章
生产菌种的选育
Gaoys
天然菌种生产性能一般比较低下。
20世纪40年代抗生素工业的兴起推动了微生物遗传学的快速发展,为
发酵工业优良菌种的人工选育奠定了理论基础。
基因工程、细胞工程和蛋白质工程等定向技术的发展和应用。
2
菌种选育方法
自然选育
诱变选育 (抗噬菌体菌种的选育)
杂交育种
原生质体融合技术
基因工程技术等
3
优良生产菌种的基本特征
①高产:在较短的发酵周期内产生大量的发酵产物;
②副产物及其他产物少;
③生长繁殖能力强 , 有较强的生长速率;
④高效地将原料转化为产品;
⑤发酵原料成分波动敏感性较小,来源广泛、便宜;
⑥对需要添加的前体物质有耐受能力, 且不能将这些前体物
质作为一般碳源利用;
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遗传性状稳定。
1、育种的物质基础——突变 (mutation)
生物的遗传性突然发生变异并影响生物正常遗传的现象
突变的机制
染色体数目变化
点突变 (point mutation)
染色体畸变 (chromosomal aberration )
5
6
2、突变的特点
自发性
原因与结果不相对应性
稀有性
突变率 (mutation ratio)10-6-10-9
独立性
5
可诱变性:10-10 倍
稳定性
可逆性
7
3、突变的表现型 (phenotype)
形态突变型:突变的菌体发生形态可见的变化 (细胞大小、形状、鞭毛、纤毛、孢子、
芽孢、荚膜、菌落、噬菌斑…)
生化突变型:形态上不一定有可见变化,但原有特定生化功能改变或丧失,通过生化
方法可以检测到。
底物的利用、营养需求、抗性、抗原性、产物生成量…如营养缺陷型和抗性突变型
致死突变型
条件致死突变型
8
4、基因突变理论的应用
一、自然选育 (自发选育与定向培育)
不经人工处理, 利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育 (spontaneous
mutation)
自然选育:不经人工处理,利用生物的自然突变进行菌种选育的过程。
定向培育:特定环境下长期处理某一微生物培养物,同时不断移种传代,以达到积累
和选择合适的自发突变体的古老育种方法。
一个基因的自然突变频率仅10-8 -10―9左右,选种几率较低
9
原因:
1、多因素低剂量的诱变效应
自然环境中低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量诱变
物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等作用引起的突变。
X,γ-ray,高速中子、电子、
质子、α粒子
Photochemical decomposition
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