基因突變的應(yīng)用

第4章基因突變的應(yīng)用第一節(jié)誘變育種第二節(jié)突變株的篩選與應(yīng)用第三節(jié)菌種退化及其防止當(dāng)前1頁，總共65頁。

第一節(jié)誘變育種

目前菌種選育常采用自然選育和誘變育種等方法，帶有一定的盲目性，尚屬于經(jīng)典育種的范疇。隨著微生物學(xué)、生化遺傳學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、原生質(zhì)體融合、代謝調(diào)控和基因工程等較為定向的育種方法。當(dāng)前2頁，總共65頁。一、自然選育

在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自然突變而進(jìn)行菌種篩選的過程叫做自然選育。所謂自然突變就是指某些微生物在沒有人工參與下所發(fā)生的那些突變。一般認(rèn)為引起自然突變有兩個(gè)原因：即多因素低劑量的誘變效應(yīng)和互變異構(gòu)效應(yīng)。當(dāng)前3頁，總共65頁。

自然選育是一種簡單易行的選育方法，它可以達(dá)到純化菌種，防止菌種衰退、穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)量的目的。但是自然選育的最大缺點(diǎn)是效率低、進(jìn)展慢。因此，經(jīng)常把自然選育和誘變育種交替使用，這樣可以收到良好的效果。一般程序：⑴自然選育（自然分離）是把菌種制備成單孢子懸浮液；⑵經(jīng)過適當(dāng)?shù)南♂屢院螅诠腆w平板上進(jìn)行分離；⑶挑取部分單菌落進(jìn)行生產(chǎn)能力的測(cè)定；⑷經(jīng)反復(fù)篩選，以確定生產(chǎn)能力更高的菌株代替原來的菌株。當(dāng)前4頁，總共65頁。二、誘變育種1、誘變育種的基本原理誘變育種的理論基礎(chǔ)是基因突變，所謂突變是指由于染色體和基因本身的變化而產(chǎn)生的遺傳性狀的變異。突變主要包括染色體畸變和基因突變二大類。當(dāng)前5頁，總共65頁。根據(jù)突變發(fā)生的原因又可分為自然突變和誘發(fā)突變。自然突變是指在自然條件下出現(xiàn)的基因突變。誘發(fā)突變是指用各種物理、化學(xué)因素人工誘發(fā)的基因突變。誘變因素的種類很多，有物理的、化學(xué)的和生物的三大類。經(jīng)誘變處理后，微生物的遺傳物質(zhì)、DNA和RNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起微生物的遺傳變異。當(dāng)前6頁，總共65頁。2、誘變育種在育種工作中的作用（1）提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量菌株NRRL-B25的誘變過程Strain Mutagen Yield(U/ml)TimeNRRL-B25 250 1943NRRL-X1612 X-rays 500 1943NRRL-Q176 UVlight 850 1945NRRL-WIS-47-1564UVlight 850 1947--- --- 50000 1977當(dāng)前7頁，總共65頁。（2）改善菌種特性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，簡化工藝條件當(dāng)前8頁，總共65頁。（3）開發(fā)新產(chǎn)品

慶大霉素生產(chǎn)菌棘狀小單孢菌耐受無機(jī)磷突變株MechinosporaMutant129-P1產(chǎn)生一種新的氨基糖苷抗生素復(fù)合物GP，經(jīng)分離純化獲兩個(gè)單組分GPA和GPB。研究結(jié)果證明抗生素GPB與紫色小單孢菌突變株M.Purpureaji20所產(chǎn)生的抗生素JI-20同質(zhì)，抗生素GPA與相模灣小單孢菌突變株

M.sagamiensisNRRL110060/31生物轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物抗生素TBJ-B同質(zhì)。（4）給代謝調(diào)控育種提供技術(shù)手段當(dāng)前9頁，總共65頁。3、誘變育種工作中應(yīng)注意的問題A選擇好出發(fā)菌株選好出發(fā)菌株對(duì)誘變效果有著極其重要的作用。有些微生物比較穩(wěn)定，其遺傳物質(zhì)耐誘變劑的作用強(qiáng)。如果用這種菌株于生產(chǎn)是很有益的，而用作出發(fā)菌株則不適宜。用作誘變的出發(fā)菌株必須對(duì)它的產(chǎn)量、形態(tài)、生理等方面有相當(dāng)了解。挑選出發(fā)菌株的標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)量高、對(duì)誘變劑的敏感性大、變異幅度廣，再確定誘變劑的使用及篩選條件。當(dāng)前10頁，總共65頁。B復(fù)合誘變因素的使用在微生物誘變育種中，可利用各種物理、化學(xué)誘變因素來處理菌種。對(duì)野生型菌株單誘變因素有時(shí)也能取得好的效果，但對(duì)老菌種單一誘變因素重復(fù)使用突變的效果不高，這時(shí)可利用復(fù)合因素來擴(kuò)大誘變幅度，提高誘變效果。當(dāng)前11頁，總共65頁。C劑量選擇各種誘變因素有它們各自的誘變劑量單位，如紫外線劑量單位用焦耳，x一射線劑量單位是庫（侖）每千克，中子劑量單位是戈?；瘜W(xué)誘變因素一般是以溶液濃度來計(jì)算劑量單位的。對(duì)不同微生物使用的劑量是不同的，致死率取決于誘變劑量，而致死率和變異率之間有一定關(guān)系。因此可以用致死率作為選擇適宜劑量的依據(jù)。當(dāng)前12頁，總共65頁。D變異菌株的篩選誘變育種工作的一個(gè)主要任務(wù)是獲得高產(chǎn)變異菌株。從經(jīng)誘變的大量個(gè)體中挑選優(yōu)良菌種不是一件容易的事。因?yàn)椴煌木N表現(xiàn)的變異形式是不同的，一個(gè)菌種的變異規(guī)律去發(fā)現(xiàn)那些與產(chǎn)量有關(guān)的特性，并根據(jù)這些特性，分門別類地挑選一定數(shù)最的典型菌株進(jìn)行發(fā)酵和鑒定，以確定各種類型與產(chǎn)量之間的關(guān)系。這樣，可大大提高篩選的工作效率。當(dāng)前13頁，總共65頁。E高產(chǎn)菌株的獲得需要篩選條件的配合在誘變育種過程中高產(chǎn)菌株的獲得還必須有合適的篩選條件的配合，如果忽視這一點(diǎn)，則變異后的高產(chǎn)菌株不可能被挑選出來。

誘變與篩選可以說是一個(gè)問題的兩個(gè)方面，必須用辯證的觀點(diǎn)來看待。只重視誘變而忽視篩選，或過份重視菌種而忽視發(fā)酵條件的觀點(diǎn)都是片面的，這樣會(huì)影響高產(chǎn)菌株的獲得?？傊?，在誘變育種過程中要正確處理出發(fā)菌株，誘變因素和篩選條件三者的關(guān)系。全面辯證地考慮上述三者之間的關(guān)系，將是誘變育種能否獲得理想效果的重要關(guān)鍵。當(dāng)前14頁，總共65頁。①對(duì)早期生物技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)巨大；②適用于途徑或基因未得到研究的菌株；③產(chǎn)生的變異程度相對(duì)較低；④變異的位點(diǎn)及性質(zhì)不明；⑤實(shí)質(zhì)上也是基因的變異，沒有相應(yīng)的基因就不可能發(fā)生新功能。4、誘變育種技術(shù)的特點(diǎn)當(dāng)前15頁，總共65頁。5、物理、化學(xué)誘變劑的使用方法A紫外線

紫外線是一種使用時(shí)間較久、值得推廣的誘變劑，它的輻射光源便宜，危險(xiǎn)性小，誘變效果好，故應(yīng)用最廣泛，研究得也最多。雖然紫外線的波長范圍很寬，但對(duì)誘變最有效的波長僅僅是260nm左右（253－265）nm一般誘變時(shí)用菌（孢子）懸浮液進(jìn)行處理，紫外燈的功率為15W，距離固定在30cm左右。

當(dāng)前16頁，總共65頁。

紫外線誘變的操作步驟使用UV照射最為方便。取5ml單細(xì)胞懸液置于直徑6cm的培養(yǎng)皿中，開蓋照射；時(shí)間不短于10~20s，也不長于10~20min。當(dāng)前17頁，總共65頁。B化學(xué)誘變劑的使用：化學(xué)誘變劑的種類、濃度和處理方法尤其是終止反應(yīng)的方法很多。出發(fā)菌株含誘變劑的液體培養(yǎng)基接種培養(yǎng)培養(yǎng)接種分離選擇優(yōu)良突變株當(dāng)前18頁，總共65頁。使用化學(xué)誘變劑的十分簡便的方法：①平板上涂布出發(fā)菌株②在其上分區(qū)并放置誘變劑顆粒或沾有誘變劑溶液的小濾紙片③保溫培養(yǎng)④誘變劑周圍有一透明的制菌圈，在制菌圈的邊緣存在有若干突變株的菌落⑤一一制成菌懸液⑥分別涂布在瓊脂平板表面并保溫培養(yǎng)⑦長成大量單菌落⑧選出所需突變菌株。當(dāng)前19頁，總共65頁。例如：N一甲基一N′硝基一N一亞硝基?。∟TG）

亞硝基胍是亞硝基烷基類化合物的一種，可誘發(fā)營養(yǎng)缺陷型突變，不經(jīng)淘汰便可直接得到12％一80％的營養(yǎng)缺陷型菌株，故有超誘變劑之稱。它在pH低于5－5.5的條件下，形成HNO2而引起菌種突變；在堿性條件下以重氮甲烷的形式對(duì)DNA起烷化作用；在pH6時(shí)，兩者均不產(chǎn)生，此時(shí)的誘變效應(yīng)可能是由于NTG本身對(duì)核蛋白體引起的變化所致。在緩沖液中較難溶解，而在甲酰胺中溶解度較大，因此用甲酰胺溶解NTG，可以提高處理濃度。通常在濃度為300μg／mL，溫度為28℃和時(shí)間為60分鐘的條件下進(jìn)行處理，容易得到高產(chǎn)菌株。

當(dāng)前20頁，總共65頁。第二節(jié)突變株的篩選與應(yīng)用一、抗噬菌體菌株的選育1、噬菌體的分布凡是有寄主細(xì)胞的地方，一般容易找到它們的噬菌體。2、

抗噬菌體菌株的選育在工業(yè)微生物發(fā)酵過程中，有不少品種遭受噬菌體的感染，使生產(chǎn)不能進(jìn)行。這種裂解細(xì)胞的噬菌體稱為烈性噬菌體。在出現(xiàn)噬菌體以后必須選育抗噬菌體菌株和配合其他措施使生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行。由于噬菌體很易發(fā)生變異，因此又會(huì)出現(xiàn)新的噬菌體，對(duì)噬菌體原具有抗性的菌株又會(huì)出現(xiàn)不抗。所以既要不斷收集噬菌體，又要不斷選育新的抗性菌株，以確保生產(chǎn)正常進(jìn)行。當(dāng)前21頁，總共65頁。

細(xì)菌的抗性是基因突變的結(jié)果，抗噬菌體突變可以發(fā)生在接觸噬菌體以前，它和噬菌體的存在與否無關(guān)。3、

抗噬菌體菌株選育的幾種方法根據(jù)基因突變規(guī)律，可采用自然突變和誘發(fā)突變等方法獲得。（1）自然突變

以噬菌體為篩子，敏感菌株的孢子不經(jīng)任何誘變由其自然突變?yōu)榭剐跃?，這種方法獲得的抗性突變頻率很低。當(dāng)前22頁，總共65頁。（2）誘發(fā)突變

A敏感菌株先經(jīng)誘變因素處理，然后將處理過的孢子液分離在含有高濃度的噬菌體的平板培養(yǎng)基上，經(jīng)誘變后的存活孢子中，如存在抗性變異菌株就能在此平板上生長。這種菌落生長的速度一般與正常菌落的生長速度相近，誘變可以提高抗性菌株的頻率。

B還可將敏感菌孢子經(jīng)誘變后接入種子培養(yǎng)基，待菌絲長濃后加入高濃度的噬菌體再繼續(xù)培養(yǎng)幾天，再加入噬菌體反復(fù)感染，使敏感菌被噬菌體所裂解，最后取再生菌絲進(jìn)行平板分離，從中篩選抗性菌株。當(dāng)前23頁，總共65頁。4、

抗噬菌體菌株的特性試驗(yàn)

無論從自然突變或誘發(fā)突變所得到的抗噬菌體菌株，在用于生產(chǎn)之前，均需經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證，才能使用。（l）抗噬菌體性狀的穩(wěn)定性試驗(yàn)抗性菌株分別在孢子培養(yǎng)、種子培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)過程中用點(diǎn)滴法或雙層瓊脂法測(cè)定噬菌斑。如都不出現(xiàn)噬菌斑，說明該菌株對(duì)此噬菌體具有抗性。此外，還可以觀察抗性菌株經(jīng)多次傳代后對(duì)噬菌體的抗性是否穩(wěn)定。當(dāng)前24頁，總共65頁。（2）抗性菌株的產(chǎn)量試驗(yàn)在選育抗噬菌體菌株時(shí)，既要求具有抗性，同時(shí)亦要求生產(chǎn)能力不低于原敏感菌株。（3）其正抗性與溶源性的區(qū)別試驗(yàn)菌株的抗噬菌體特性具有遺傳的相對(duì)穩(wěn)定性。

抗性表現(xiàn)力多種多樣，可因細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的改變而阻止噬菌體吸附侵入，也可因生理代謝的改變，使噬菌體不能侵染，即使侵染后也不能增殖釋放。這些菌株都具有真正的抗性。溶原性菌株則因細(xì)胞中存在原噬菌體，對(duì)同一類型噬菌體具有免疫性。表面上看來，這種菌株具有抗性，但可采用物理、化學(xué)因素誘導(dǎo)不同的敏感菌看它是否會(huì)釋放噬菌體。出現(xiàn)噬菌斑的菌株就是溶源菌，而不是真正抗性菌。當(dāng)前25頁，總共65頁。5、噬菌體的防治

不同發(fā)酵類型遭到不同種類噬菌體侵染所出現(xiàn)的現(xiàn)象是不同的，而同一菌種被相同的噬菌體侵染，由于侵染的時(shí)間不同，也會(huì)造成不同的后果。但都會(huì)出現(xiàn)畸形菌絲，菌體迅速消失，pH上升，發(fā)酵產(chǎn)物停止積累，甚至下降等現(xiàn)象。噬菌體的防治是多方面的。大概可以分以下幾個(gè)方面：（1）正確判斷

（2）普及有關(guān)噬菌體的知識(shí)（3）選育抗噬菌體菌株（4）消滅噬菌體當(dāng)前26頁，總共65頁。

在發(fā)生噬菌體感染時(shí)發(fā)酵罐排出的廢氣夾帶有大量噬菌體，造成嚴(yán)重污染和擴(kuò)散。因此，必須在排氣口及下水道噴灑藥劑，防止噬菌體擴(kuò)散。常用的藥物有漂白粉、甲醛、石灰水等。種子室應(yīng)盡量設(shè)法與外界減少接觸，嚴(yán)格執(zhí)行無菌操作，并檢查空氣中有無噬菌體存在。在噬菌體感染期間，車間內(nèi)亦要定時(shí)檢查噬菌體的分布情況，采取有效措施直至消滅為止。（5）收集和保存噬菌體在生產(chǎn)上出現(xiàn)噬菌體后要收集并保藏起來，以進(jìn)行研究。因?yàn)檫@是選育抗性菌株及研究防治措施的材料和依據(jù)?？傊乐问删w，應(yīng)以預(yù)防為主，杜絕噬菌體的滋生，兩者結(jié)合，才是有效的防治措施。當(dāng)前27頁，總共65頁。二、營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選與應(yīng)用（一）營養(yǎng)缺陷型突變株的應(yīng)用1、阻斷代謝途徑，積累中間代謝產(chǎn)物2、阻斷分支代謝，改變代謝流向，積累另一終端代謝產(chǎn)物3、解除反饋抑制，積累代謝產(chǎn)物4、利用滲漏缺陷型進(jìn)行代謝調(diào)控育種

滲漏缺陷型是一種特殊的營養(yǎng)缺陷型，是一種遺傳代謝障礙不完全。的營養(yǎng)缺陷型。其酶的活力下降但不完全喪失，使其能少量合成某一代謝產(chǎn)物，但產(chǎn)物的量又不造成反饋抑制。當(dāng)前28頁，總共65頁。當(dāng)前29頁，總共65頁。（二）營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選步驟1、誘變處理2、后培養(yǎng)后培養(yǎng)是指誘變處理后，立即將處理過的細(xì)胞轉(zhuǎn)移到營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，使突變基因穩(wěn)定、純合并表達(dá)。3、淘汰野生型熱差別殺菌法抗生素法菌絲過濾法饑餓處理法4、檢出缺陷型和鑒別缺陷型5、生產(chǎn)能力測(cè)試當(dāng)前30頁，總共65頁。當(dāng)前31頁，總共65頁。當(dāng)前32頁，總共65頁。

三、代謝控制育種

通過特定突變型的選育，達(dá)到改變代謝通路、降低支路代謝終產(chǎn)物的產(chǎn)生或切斷支路代謝途徑及提高細(xì)胞膜的透性，使代謝流向目的產(chǎn)物積累方向進(jìn)行。當(dāng)前33頁，總共65頁。反饋調(diào)節(jié)是指當(dāng)合成代謝途徑的終產(chǎn)物或分支代謝途徑的終產(chǎn)物過量合成時(shí)，抑制合成代謝途徑的關(guān)鍵酶的活力或其酶合成。反饋調(diào)節(jié)分為反饋抑制和反饋?zhàn)瓒簟＃ㄒ唬┲本€式代謝途徑中的反饋抑制

當(dāng)前34頁，總共65頁。（二）分支代謝途徑中的反饋抑制

①優(yōu)先合成：分支途徑中一個(gè)終產(chǎn)物優(yōu)先被合成，濃度過量后，抑制自身合成途徑，使代謝轉(zhuǎn)向合成另一個(gè)終產(chǎn)物。（例如黃色通桿菌優(yōu)先合成谷氨酸，當(dāng)谷氨酸過量后，使代謝轉(zhuǎn)向合成天冬氨酸。）

②協(xié)同反饋抑制：分支途徑中兩個(gè)或兩個(gè)以上的終產(chǎn)物單獨(dú)存在時(shí)不能抑制共同途徑中第一個(gè)酶，只有幾個(gè)終產(chǎn)物同時(shí)過量存在時(shí)，才能抑制此酶。當(dāng)前35頁，總共65頁。當(dāng)前36頁，總共65頁。

③合作反饋抑制：分支途徑中末端產(chǎn)物單獨(dú)存在時(shí)仍有微弱的抑制作用，當(dāng)幾個(gè)末端產(chǎn)物共同存在時(shí)抑制作用增強(qiáng)。

（AMP和GMP單獨(dú)存在都對(duì)磷酸核糖焦磷酸酶有抑制，但共同存在時(shí)，其抑制作用大于兩個(gè)單獨(dú)存在時(shí)的和。）當(dāng)前37頁，總共65頁。④累積反饋抑制：分支途徑中每一末端產(chǎn)物單獨(dú)存在時(shí)，只是部分地抑制共同途徑中地第一個(gè)酶。各個(gè)終產(chǎn)物地抑制作用互不影響，只有同時(shí)過量存在時(shí)，才使酶活力完全受到抑制，并且抑制的總百分?jǐn)?shù)等于各單獨(dú)抑制的百分?jǐn)?shù)的和。當(dāng)前38頁，總共65頁。⑤同工酶調(diào)節(jié)：一個(gè)共同途徑的起始反應(yīng)受兩個(gè)或兩個(gè)以上的酶所催化。這些酶催化同一個(gè)反應(yīng)，但起分子結(jié)構(gòu)不同。

當(dāng)前39頁，總共65頁。⑥順序反饋抑制：分支代謝途徑中幾個(gè)末端產(chǎn)物抑制分支點(diǎn)后第一個(gè)酶，使分支點(diǎn)產(chǎn)物累積，結(jié)果分支點(diǎn)產(chǎn)物又反饋抑制了共同途徑中的第一個(gè)酶，最后使整個(gè)代謝途徑停止。當(dāng)前40頁，總共65頁。1、組成型突變株的選育

組成型突變株:是指操縱基因或調(diào)節(jié)基因突變引起酶合成誘導(dǎo)機(jī)制失靈，菌株不經(jīng)誘導(dǎo)也能合成酶、或不受終產(chǎn)物阻遏的調(diào)節(jié)突變型。（三）代謝調(diào)節(jié)控制育種當(dāng)前41頁，總共65頁。篩選方法及實(shí)例:（1）限量誘導(dǎo)物恒化培養(yǎng)將野生型的菌種經(jīng)誘變后移接到低濃度誘導(dǎo)物的恒化器中連續(xù)培養(yǎng)。由于該培養(yǎng)基中底物濃度低到對(duì)野生型菌株不發(fā)生誘導(dǎo)作用，所以誘導(dǎo)型的野生型菌株不能生長，而突變株由于不經(jīng)誘導(dǎo)就可以產(chǎn)生誘導(dǎo)酶而利用底物，因而很快得以生長成為組成型菌株。培養(yǎng)過程正確控制培養(yǎng)時(shí)間，使組成型突變株得以繁殖，而誘導(dǎo)型菌株則被淘汰。

例如在低濃度乳糖恒化器內(nèi)連續(xù)培養(yǎng)大腸桿菌，其中組成型突變株不要加誘導(dǎo)物也能合成半乳糖苷酶，把乳糖分解成葡萄糖和半乳糖作為能源和代謝原料，迅速得以生長，但野生型菌株因缺少誘導(dǎo)物和相應(yīng)的酶，不能利用乳糖而淘汰。

當(dāng)前42頁，總共65頁。

（2）循環(huán)培養(yǎng)

要解除誘導(dǎo)的菌株，移接到含有誘導(dǎo)物和不含誘導(dǎo)物的培養(yǎng)基上交替連續(xù)循環(huán)培養(yǎng)。由于組成型突變株在兩個(gè)培養(yǎng)基上都能產(chǎn)酶，生長逐漸占優(yōu)勢(shì)。先誘導(dǎo)，將培養(yǎng)物移接到含誘導(dǎo)物培養(yǎng)甚中培養(yǎng)，此時(shí)組成型菌株立即開始生長，而誘導(dǎo)型菌株須經(jīng)一段停止時(shí)間才開始生長，只要細(xì)心控制在含誘導(dǎo)物培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)間，反復(fù)交替培養(yǎng)，組成型逐漸占優(yōu)勢(shì)，誘導(dǎo)型卻被淘汰。當(dāng)前43頁，總共65頁。（3）鑒別性培養(yǎng)基的利用如將誘變孢子懸液涂布在甘油作唯一碳源的平板上，培養(yǎng)后長出菌落。然后在菌落上噴上O-對(duì)硝基苯酚-β-D半乳糖苷（ONPG），組成型成黃色，誘導(dǎo)型呈白色。這是由于組成突變株在沒有誘導(dǎo)底物存在時(shí)仍能產(chǎn)生β-半乳糖苷酶，將無色試劑水解，放出O-硝基苯酚，因而很容易挑選。此方法為目測(cè)法，可免去上述幾種方法的濃縮富集過程。當(dāng)前44頁，總共65頁。（4）篩選經(jīng)誘變劑處理后的菌體移接到含有誘導(dǎo)能力低，但能作為良好碳源的誘導(dǎo)物的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，突變體能良好生長，野生型不能生長。當(dāng)前45頁，總共65頁。二抗分解調(diào)節(jié)突變株的選育抗分解調(diào)節(jié)突變就是指抗分解阻遏和抗分解抑制的突變。在實(shí)際生產(chǎn)中，最常見的是碳源分解調(diào)節(jié)、氮源分解調(diào)節(jié)和磷酸鹽分解調(diào)節(jié)（尤其在次級(jí)代謝）。（例如以甘油和銨鹽培養(yǎng)產(chǎn)氣桿菌時(shí)，能產(chǎn)生組氨酸，當(dāng)采用葡萄糖代替甘油作碳源，則酶的合成受抑制。易迅速利用的碳源對(duì)次級(jí)代謝的影響也很大，特別對(duì)抗生素。）當(dāng)前46頁，總共65頁。（一）解除碳源調(diào)節(jié)突變株的選育篩選方法與實(shí)例：1．循環(huán)培養(yǎng)法將誘變劑處理后的微生物移接到快速利用的碳源和慢速利用的碳源培養(yǎng)基上進(jìn)行交替培養(yǎng)，然后篩選需要的突變株。

當(dāng)前47頁，總共65頁。2．特殊氮源用葡萄糖為碳源，受阻遏酶的底物作為唯一氮源配制成培養(yǎng)基，連續(xù)移接誘變后的產(chǎn)氣桿菌，可以選出不受葡萄糖阻遏的組氨酸酶突變株。由于野生型菌株合成組氨酸酶被葡萄糖阻遏，而突變株則可產(chǎn)生組氨酸酶，能迅速生長形成菌落。3．葡萄糖結(jié)構(gòu)類似物（2-Dg,3-Mg）篩選方法當(dāng)前48頁，總共65頁。（二）解除氮源分解調(diào)節(jié)突變株的選育

氮源分解調(diào)節(jié)主要指含氮底物的分解酶受快速利用的氮源阻遏。細(xì)菌、酵母、霉菌等微生物對(duì)初級(jí)代謝產(chǎn)物的氮降解物具有調(diào)節(jié)作用。次級(jí)代謝的氮降解物的阻遏主要指銨鹽和其他快速利用的氮源對(duì)抗生素生物合成具有分解調(diào)節(jié)作用。

篩選芽孢桿菌中耐氨基酸菌株，是提高蛋白酶產(chǎn)量的一種有效方法。因?yàn)楦邼舛劝被釙?huì)抑制芽孢的形成，并且也阻遏蛋白酶的合成。據(jù)試驗(yàn)若從高濃度葡萄糖培養(yǎng)基中篩選高產(chǎn)蛋白酶芽孢桿菌，也能得到同樣效果。當(dāng)前49頁，總共65頁。（三）抗反饋調(diào)節(jié)實(shí)變株的選育

抗反饋調(diào)節(jié)突變株：是一種解除合成代謝反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的突變型菌株。特點(diǎn)是所需產(chǎn)物不斷積累，不會(huì)因其濃度超量而終止生產(chǎn)。如果由于結(jié)構(gòu)基因突變而使變構(gòu)酶成為不能和代謝終產(chǎn)物相結(jié)合的，便是失去了反饋抑制的突變，稱為”抗反饋突變型”，若是由于調(diào)節(jié)基因突變引起調(diào)節(jié)蛋白不能和代謝終產(chǎn)物相結(jié)合而失去阻遏作用的，稱為“抗阻遏突變型”。當(dāng)前50頁，總共65頁。

篩選抗反饋調(diào)節(jié)突變株可以通過以下途徑：1、回復(fù)突變引起的抗反饋調(diào)節(jié)突變株“原養(yǎng)型→營缺型→原養(yǎng)型”當(dāng)前51頁，總共65頁。2、耐自身產(chǎn)物突變株選育一個(gè)菌株的生產(chǎn)能力與耐自身抗生素的濃度是呈正相關(guān)的。為了提高抗生素發(fā)酵水平，除了增強(qiáng)對(duì)發(fā)酵條件耐受性外，主要是選育對(duì)自身抗生素敏感性低，鈍化酶活性高的突變株。當(dāng)前52頁，總共65頁。3、抗終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物突變株的選育結(jié)構(gòu)類似物對(duì)于微生物是致死的，往往具有抑菌作用，在含有結(jié)構(gòu)類似物的培養(yǎng)基上野生型是不能生長的，而抗結(jié)構(gòu)類似物的突變株能生長。

篩選方法：把結(jié)構(gòu)類似物做為篩選的遺傳標(biāo)記，采用濃度梯度法。當(dāng)前53頁，總共65頁。4、累積前體和耐前體突變株的選育前體物對(duì)抗生素生物合成的產(chǎn)量影響：其一作為組成成分摻入生物合成，其二導(dǎo)致反饋調(diào)節(jié)。

用一系列平皿，做成梯度濃度，用于涂皿培養(yǎng)、此法濃度跨度大，有一定價(jià)值。

1．耐“毒牲”前體突變株的選育

2．耐前體結(jié)構(gòu)類似物突變株的選育

3．耐前體的有關(guān)代謝物突變株的篩選當(dāng)前54頁，總共65頁。（四）細(xì)胞膜透性突變株的選育1.營養(yǎng)缺陷回復(fù)突變株的選育可改變細(xì)胞膜透性

生物素缺陷型的突變株、油酸缺陷型的突變株、甘油缺陷型的突變株（通過控制發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化學(xué)成分，達(dá)到控制磷脂，細(xì)胞膜的生物合成，使細(xì)胞處于異常的生理狀態(tài)，以解除滲透障礙。）2.溫度敏感突變株的選育（控制細(xì)胞壁合成的酶，在高溫條件下失活，導(dǎo)致細(xì)胞膜某些結(jié)構(gòu)的異常。）3.溶菌酶敏感突株的選育當(dāng)前55頁，總共65頁。（五）其他抗牲突變株的選育芽孢桿菌屬的許多種類是重要的酶制劑生產(chǎn)菌。研究表明，產(chǎn)酶高峰和芽孢的形成有一定的關(guān)系。一般培養(yǎng)到一定階段后就會(huì)產(chǎn)生芽孢，芽孢數(shù)量達(dá)到高峰，就停止產(chǎn)酶。如能延遲或不產(chǎn)生芽孢，酶的產(chǎn)量便可提高。如蠟狀芽孢桿菌產(chǎn)淀粉酶菌株，菌種選育時(shí)發(fā)現(xiàn)在抗利福平的突變型中往往有較多的無芽孢突變株，把該菌用誘變劑處理，涂布在含利福平的培養(yǎng)基上，長出的菌落薄而透明（無芽孢突變型的特征），鏡檢或使用產(chǎn)生芽孢的培養(yǎng)基進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果得到的是無芽孢突變型。淀粉酶產(chǎn)量以7倍高于親株。當(dāng)前56頁，總共65頁。代謝(途徑)工程istheuseofmoleculartechniques(orrecombinantDNAtechniques)toimprovetheefficiencyofpathwaysthatsynthesizespecificproducts.

-----LMPrescottetal.,in MICROBIOLOGY,5thed當(dāng)前57頁，總共65頁。Zymomonasmobilis的乙醇發(fā)酵途徑E