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ATCC菌種選育技術(shù)在現(xiàn)代生物技術(shù)中具有十分重要的地位
閱讀:323 發(fā)布時(shí)間:2017-5-31(一)自然選育
ATCC菌種隨著微生物學(xué)的發(fā)展,特別是在發(fā)明微生物的純培養(yǎng)技術(shù)之后,出現(xiàn)了微生物純種的自然選育。以基因自發(fā)突變?yōu)榛A(chǔ)選育優(yōu)良性狀菌株的這種方法,是zui早應(yīng)用微生物遺傳學(xué)原理.進(jìn)行育種實(shí)踐的一個(gè)實(shí)例。由于微生物體內(nèi)存在光復(fù)活、切補(bǔ)修復(fù)、重組修復(fù)、緊急呼救修復(fù)等修復(fù)機(jī)制以及DNA聚合酶的校正作用,使得自發(fā)突變幾率極低,一般為10-6~10-10這樣低的突變率導(dǎo)致自然選育耗時(shí)長(zhǎng)、工作量大,影響了育種工作效率。在這種情況下,就出現(xiàn)了誘變育種技術(shù)。
(二)誘變育種
1927年,Miller發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)能誘發(fā)果蠅基因突變。之后,人們發(fā)現(xiàn)其他一些因素也能誘發(fā)基因突變,并逐漸弄清了一些誘變發(fā)生的機(jī)理,為工業(yè)微生物誘變育種提供了前提條件。1941年,Beadle 和 Tatum 采用X射線(xiàn)和紫外線(xiàn)誘變紅色面包霉,得到了各種代謝障礙的突變株。在這之后,誘變育種得到了極大發(fā)展。
誘變育種是以誘變劑誘發(fā)微生物基因突變,ATCC菌種通過(guò)篩選突變體,尋找正向突變菌株的一種誘變方法。誘變劑包括物理誘變劑、化學(xué)誘變劑和生物誘變劑。其中,物理誘變劑包括紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、射線(xiàn)、快中子等;化學(xué)誘變劑包括烷化劑(如甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯、亞硝基胍、亞硝基乙基脲、乙烯亞胺及氮芥等)、天然堿基類(lèi)似物、脫氨劑(如亞硝酸)、移碼誘變劑、羥化劑和金屬鹽類(lèi)(如氯化鋰及硫酸錳等);生物誘變劑包括噬菌體等。物理誘變劑因其價(jià)格經(jīng)濟(jì),操作方便,所以應(yīng)用;化學(xué)誘變劑多是致癌劑,對(duì)人體及環(huán)境均有危害,使用時(shí)須謹(jǐn)慎;生物誘變劑應(yīng)用面窄,其應(yīng)用也受到限制。
現(xiàn)今,誘變育種已取得了顯著的成果,如青霉素菌的青霉素產(chǎn)量在40年內(nèi)增加了近萬(wàn)倍,達(dá)到lO萬(wàn)u/ml左右;谷氨酸產(chǎn)生菌經(jīng)紫外誘變處理,產(chǎn)酸率提高了3l%;用亞硝酸鈉、紫外線(xiàn)等物化方法誘變產(chǎn)堿性蛋白酶的地衣芽孢桿菌,使其從原來(lái)的以玉米粉為碳源轉(zhuǎn)變?yōu)橐源竺诪樘荚催M(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酶,后用紫外誘變,zui終篩選出F一8014菌株,產(chǎn)酶量提高了37%。
近年來(lái).一些新型誘變劑被開(kāi)發(fā)出來(lái),并被證明有良好的效果。1996年,離子束誘變用于右旋糖酐產(chǎn)生菌,得到產(chǎn)量提高36.5%的突變株;1999年,N2激光輻照谷氨酸產(chǎn)生菌——鈍齒棒狀桿菌,谷氨酸產(chǎn)量和糖酸轉(zhuǎn)化率比對(duì)照提高31%。此外,用紅外射線(xiàn)誘變果膠酶產(chǎn)生菌、雙向磁場(chǎng)應(yīng)用于產(chǎn)腈水合酶的諾卡氏菌種的誘變育種都得到了較好效果。
誘變育種是微生物育種的重要方法,發(fā)酵工業(yè)中優(yōu)良高產(chǎn)菌株絕大部分是從誘變育種方法中得到的。但是長(zhǎng)期使用誘變劑會(huì)導(dǎo)致“疲勞效應(yīng)”,而雜交育種扭轉(zhuǎn)了這種局面。
(三)雜交育種
微生物雜交育種zui主要的目的在于把不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中,克服長(zhǎng)期使用誘變劑出現(xiàn)的“疲勞效應(yīng)”。雜交育種選用已知性狀的供體菌和受體菌為親本,ATCC菌種在方向性和自覺(jué)性上均比誘變育種前進(jìn)了一大步。