《第4章-微生物遗传与菌种选育课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章-微生物遗传与菌种选育课件.ppt（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 第四章第四章微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 4.1 4.1 微生物遗传变异微生物遗传变异4.2 4.2 微生物的菌种选育微生物的菌种选育 4.3 4.3 微生物菌种的保藏及复壮微生物菌种的保藏及复壮微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.1 4.1 微生物遗传变异微生物遗传变异 4.1.1 4.1.1 遗传与变异概念遗传与变异概念 遗传是指亲代传递给子代一套实现与其相同性状的遗传遗传是指亲代传递给子代一套实现与其相同性状的遗传信息，这种信息只有当子代个体生活在合适的环境下，才能信息，这种信息只有当子代个体生活在合适的环境下，才能表达出与亲
2、代间相似、连续的性状。表达出与亲代间相似、连续的性状。变异是指子代个体因生活环境和其他因素发生改变而与变异是指子代个体因生活环境和其他因素发生改变而与亲代间的不连续、差异性的现象。亲代间的不连续、差异性的现象。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.1.2 4.1.2 遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础核酸核酸4.1.2.1 4.1.2.1 三个经典的实验三个经典的实验 （1 1）肺炎双球菌转化）肺炎双球菌转化 一种肺炎双球菌的野生型有毒力、产荚膜、菌落光滑，一种肺炎双球菌的野生型有毒力、产荚膜、菌落光滑，称为称为S S型菌落。型菌落。其突变型无毒、不产荚膜、菌落粗糙，称为其突变型无毒、
3、不产荚膜、菌落粗糙，称为R R型菌落。型菌落。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育肺炎双球菌动物转化试验肺炎双球菌动物转化试验 微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 1944 1944年年AveryAvery等人从热死等人从热死S S型肺炎双球菌中提纯了可能作为型肺炎双球菌中提纯了可能作为 转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验：转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验：活活R R菌菌+S S菌的菌的DNA DNA 长出长出S S菌菌活活R R菌菌+S S菌的菌的DNADNA和和DNADNA酶以外的酶酶以外的酶 长出长出S S菌菌活活R R菌菌+S S菌的菌的DNAD
4、NA和和DNADNA酶酶 长出长出R R菌菌活活R R菌菌+S S菌的菌的RNA RNA 长出长出R R菌菌活活R R菌菌+S S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖 长出长出R R菌菌 活活R R菌菌+S S菌的蛋白质菌的蛋白质 长出长出R R菌菌 肺炎双球菌动物体外转化试验肺炎双球菌动物体外转化试验 微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育3232P P和和3535S S标记噬菌体感染大肠杆菌实验标记噬菌体感染大肠杆菌实验 （2）噬菌体感染实验）噬菌体感染实验 微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育TMVTMV重建实验示意图重建实验示意图 （3 3）植物病毒重建实验）植物病毒重建实验 微生物遗传与菌
5、种选育微生物遗传与菌种选育4.1.2.24.1.2.2遗传物质存在方式遗传物质存在方式 （1 1）细胞水平）细胞水平 从细胞水平看，无论是原核微生物还是真核微生物，遗从细胞水平看，无论是原核微生物还是真核微生物，遗传物质全部或大部分传物质全部或大部分DNADNA都集中在细胞核或核区中。都集中在细胞核或核区中。在真核微生物的细胞核中，在真核微生物的细胞核中，DNADNA与蛋白质结合在一起形与蛋白质结合在一起形成染色体，外包裹一层核膜，从而构成的在光学显微镜下清成染色体，外包裹一层核膜，从而构成的在光学显微镜下清晰可见的完整细胞核。晰可见的完整细胞核。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （2
6、 2）分子水平）分子水平 首首先先通通过过转转录录作作用用将将DNADNA上上的的遗遗传传信信息息转转录录到到mRNAmRNA上上去去，形形成成一一条条与与DNADNA碱碱基基互互补补的的mRNAmRNA链链，然然后后再再通通过过转转译译作作用用由由mRNAmRNA上上的的三三联联密密码码顺顺序序去去决决定定蛋蛋白白质质上上的的氨氨基基酸酸的的排排列列顺顺序序。这一过程就是转录与翻译。这一过程就是转录与翻译。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.1.24.1.2微生物基因突变微生物基因突变 基因突变指生物体内的遗传物质发生了稳定的可遗传的基因突变指生物体内的遗传物质发生了稳定的可遗传的变
7、化。它包括基因突变和染色体畸变。变化。它包括基因突变和染色体畸变。4.1.2.14.1.2.1基因突变类型基因突变类型 （1 1）营养缺陷型）营养缺陷型 指微生物经基因突变引起的代谢障碍而必须添加某种营指微生物经基因突变引起的代谢障碍而必须添加某种营养物质才能正常生长的突变型。养物质才能正常生长的突变型。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （2 2）条件致死突变型）条件致死突变型 指微生物经基因突变后，在某一指微生物经基因突变后，在某一条件下呈现致死效应，而在另一种条件下却不表现致死效应条件下呈现致死效应，而在另一种条件下却不表现致死效应的突变型。的突变型。（3 3）形态突变型）形态突变
8、型 指由于突变而引起的细胞形态变化或指由于突变而引起的细胞形态变化或菌落形态的改变的非选择变异。菌落形态的改变的非选择变异。（4 4）抗性突变型）抗性突变型 由于基因突变而使原始菌株产生了对由于基因突变而使原始菌株产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性的变异类型。某种化学药物或致死物理因子的抗性的变异类型。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （5 5）产量突变型）产量突变型 通过基因突变而获得有用的代谢产物通过基因突变而获得有用的代谢产物在产量上高于原始菌株的突变株，也称高产突变株。产量突在产量上高于原始菌株的突变株，也称高产突变株。产量突变型实际上有两种类型：一类是某代谢产物比原始菌
9、株有明变型实际上有两种类型：一类是某代谢产物比原始菌株有明显提高的，可称为显提高的，可称为“正突变正突变”；另一类是产量比其亲本有所；另一类是产量比其亲本有所降低，即称为降低，即称为“负突变负突变”。（6 6）其他突变型）其他突变型 如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和数量以及对某种药物的依赖等的突变型。类和数量以及对某种药物的依赖等的突变型。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.1.2.2 4.1.2.2 基因突变的特点基因突变的特点 （1 1）自发性和不对应性）自发性和不对应性 自发性是指微生物各种性状的突变都可以在在没有任何自发性是指微生物各种性状的
10、突变都可以在在没有任何人为的诱变因素的作用下自发产生。不对应性是指基因突变人为的诱变因素的作用下自发产生。不对应性是指基因突变的性状与引起突变的因素之间无直接的对应关系。的性状与引起突变的因素之间无直接的对应关系。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （2 2）自发突变概率低）自发突变概率低 自发突变率一般在自发突变率一般在1010 6 61010 9 9之间。之间。（3 3）独立性）独立性 突变对每个细胞是随机的，对每个基因也突变对每个细胞是随机的，对每个基因也是随机的。是随机的。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （4 4）稳定性）稳定性 （5 5）诱变性）诱变性 通过人为的诱变
11、剂作用，可将突变率提高通过人为的诱变剂作用，可将突变率提高101010106 6倍。倍。（6 6）可逆性）可逆性 回复突变的概率与突变概率基本是相同回复突变的概率与突变概率基本是相同 微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.1.3 4.1.3 微生物基因重组微生物基因重组 将两个不同性状的个体细胞内的遗传基因转移在一起，将两个不同性状的个体细胞内的遗传基因转移在一起，经过遗传分子间的重新组合，形成新的遗传型个体的过程，经过遗传分子间的重新组合，形成新的遗传型个体的过程，称基因重组或遗传重组。称基因重组或遗传重组。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.1.3.1 4.1.3.1 原核微
12、生物的基因重组原核微生物的基因重组 原核微生物的基因重组方式主要有转化、转导、接合和原核微生物的基因重组方式主要有转化、转导、接合和溶原转变等四种。溶原转变等四种。（1 1）转化）转化 指指一一个个受受体体细细胞胞吸吸收收来来自自另另一一供供体体细细胞胞的的遗遗传传物物质质（DNADNA片片段段），通通过过交交换换组组合合把把它它整整和和到到自自己己的的基基因因组组中中去去，从从而而获获得得了了后后者者某某些些遗遗传传性性状状的的现现象象。转转化化后后的的受受体体菌菌称称为为转化子，供体菌的转化子，供体菌的DNADNA片段称为转化因子。片段称为转化因子。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育
13、 （2 2）转导）转导 转导是以噬菌体为媒介，把一个菌株的遗传物质导入另转导是以噬菌体为媒介，把一个菌株的遗传物质导入另一个菌株，并使这个菌株获得另一个菌株遗传性状。转导又一个菌株，并使这个菌株获得另一个菌株遗传性状。转导又分为普遍性转导和特异性转导。分为普遍性转导和特异性转导。普遍性转导是指转导型噬菌体能传递供体菌株任何基因。普遍性转导是指转导型噬菌体能传递供体菌株任何基因。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 特异性转导是指温和噬菌体侵染而形成的某一溶源细菌特异性转导是指温和噬菌体侵染而形成的某一溶源细菌群被诱导裂解时，其中极少数个体的群被诱导裂解时，其中极少数个体的DNADNA可能与
14、噬菌体的可能与噬菌体的DNADNA发生若干特定基因转换，从而被整合到噬菌体的基因组上，发生若干特定基因转换，从而被整合到噬菌体的基因组上，当该噬菌体周到次感染受体细胞时，就使受体细胞获得了这当该噬菌体周到次感染受体细胞时，就使受体细胞获得了这一特定遗传现象。一特定遗传现象。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （3 3）接合）接合 接合是通过供体菌和受体菌的直接接触传递接合是通过供体菌和受体菌的直接接触传递遗传物质。接合有时也称杂交。遗传物质。接合有时也称杂交。（4 4）溶原性转变）溶原性转变 这是一种与转导相似，但又有本质不这是一种与转导相似，但又有本质不同的现象。首先是它的温和型噬菌体
15、不携带任何供体菌的基同的现象。首先是它的温和型噬菌体不携带任何供体菌的基因，其次是这种噬菌体是正常的完整的，而不是异常情况下因，其次是这种噬菌体是正常的完整的，而不是异常情况下产生的缺陷型噬菌体。产生的缺陷型噬菌体。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.1.3.24.1.3.2真核微生物的基因重组真核微生物的基因重组 真核微生物的基因重组方式有有性杂交和准性生殖真核微生物的基因重组方式有有性杂交和准性生殖 （1 1）有性杂交）有性杂交 是指在微生物的有性繁殖过程中，两个性细胞相互接合，是指在微生物的有性繁殖过程中，两个性细胞相互接合，通过质配、核配后形成双倍体的合子，随之合子进行减数分通
16、过质配、核配后形成双倍体的合子，随之合子进行减数分裂，部分染色体可能发生交换而进行随机分配，由此而产生裂，部分染色体可能发生交换而进行随机分配，由此而产生重组染色体及新的遗传型，并把遗传性状按一定的规律性遗重组染色体及新的遗传型，并把遗传性状按一定的规律性遗传给后代的过程。传给后代的过程。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （2 2）准性生殖）准性生殖 它可使同一种生物的两个不同来源的体细胞经融合后，它可使同一种生物的两个不同来源的体细胞经融合后，不经过减数分裂和接合的交替，不产生有性孢子和特殊的囊不经过减数分裂和接合的交替，不产生有性孢子和特殊的囊器，仅导致低频率的基因重组，重组体细胞
17、和一般的营养体器，仅导致低频率的基因重组，重组体细胞和一般的营养体细胞没有什么不同。细胞没有什么不同。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2 4.2 微生物的菌种选育微生物的菌种选育 菌种选育，就是利用微生物遗传物质变异的特性，采用菌种选育，就是利用微生物遗传物质变异的特性，采用各种手段，改变菌种的遗传性状，经筛选获得新的适合生产各种手段，改变菌种的遗传性状，经筛选获得新的适合生产的菌株，以稳定和提高产品质量或得到新的产品。的菌株，以稳定和提高产品质量或得到新的产品。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.1 4.2.1 从自然界中分离菌种的步骤从自然界中分离菌种的步骤 自自然
18、然界界工工业业菌菌种种分分离离筛筛选选的的主主要要步步骤骤是是：采采样样、增增殖殖培培养养、培培养养分分离离和和筛筛选选。如如果果产产物物与与食食品品制制造造有有关关，还还需需对对菌菌种进行毒性鉴定。种进行毒性鉴定。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.1.1 4.2.1.1 采样采样 以采集土壤为主，也可以从植物腐败物及某些水域中采以采集土壤为主，也可以从植物腐败物及某些水域中采样。从何处采样，这要根据选菌的目的、微生物的分布状况样。从何处采样，这要根据选菌的目的、微生物的分布状况及菌种的特征与外界环境关系等，进行综合地、具体地分析及菌种的特征与外界环境关系等，进行综合地、具体地分
19、析来决定。来决定。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 采样应充分考虑采样的季节性和时间因素，以温度适中，采样应充分考虑采样的季节性和时间因素，以温度适中，雨量不多的秋初为好。采样方式是在选好适当地点后，用无雨量不多的秋初为好。采样方式是在选好适当地点后，用无菌刮铲、土样采集器等，采集有代表性的样品盛入清洁的聚菌刮铲、土样采集器等，采集有代表性的样品盛入清洁的聚乙烯袋、牛皮袋或玻璃瓶中，扎好并标上样本的种类及采集乙烯袋、牛皮袋或玻璃瓶中，扎好并标上样本的种类及采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等。日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.
20、2.1.2 4.2.1.2 增殖培养增殖培养 增加该菌种的数量，这种人为的方法称为增殖培养（又增加该菌种的数量，这种人为的方法称为增殖培养（又叫富集培养法）。叫富集培养法）。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.1.3 4.2.1.3 纯种分离纯种分离 常用的纯种分离方法有稀释分离法、划线分离法和组织常用的纯种分离方法有稀释分离法、划线分离法和组织分离法。分离法。（1 1）稀释分离法）稀释分离法 将样品进行适当稀释，然后将稀释液将样品进行适当稀释，然后将稀释液涂布于培养基平板上进行培养，待长出独立的单个菌落，进涂布于培养基平板上进行培养，待长出独立的单个菌落，进行挑选分离。行挑选分离
21、。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （2 2）划线分离法）划线分离法 首先倒培养基平板，然后用接种针首先倒培养基平板，然后用接种针（接种环）挑取样品，在平板上划线。划线方法可用分步划（接种环）挑取样品，在平板上划线。划线方法可用分步划线法或一次划线法线法或一次划线法。（3 3）组织分离法）组织分离法 主要用于食用菌菌种分离。主要用于食用菌菌种分离。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.1.4 4.2.1.4 纯种培养纯种培养 经过分离培养，在平板上出现很多单个菌落，通过菌落经过分离培养，在平板上出现很多单个菌落，通过菌落形态观察，选出所需菌落，然后取菌落的一半进行菌种鉴定，形
22、态观察，选出所需菌落，然后取菌落的一半进行菌种鉴定，对于符合目的菌特性的菌落，可将之转移到试管斜面纯培养。对于符合目的菌特性的菌落，可将之转移到试管斜面纯培养。4.2.1.5 4.2.1.5 生产性能测定生产性能测定 从自然界中分离得到的纯种称为野生型菌株。从自然界中分离得到的纯种称为野生型菌株。如果此野生型菌株产量偏低，达不到工业生产的要求，如果此野生型菌株产量偏低，达不到工业生产的要求，可以留之作为菌种选育的出发菌株。可以留之作为菌种选育的出发菌株。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.2 4.2.2 微生物的诱变育种微生物的诱变育种 诱变育种是利用物理和化学诱变剂处理微生物细胞
23、群，诱变育种是利用物理和化学诱变剂处理微生物细胞群，促进其突变率在同提高，再从中筛选出少数符合育种目的的促进其突变率在同提高，再从中筛选出少数符合育种目的的突变株。突变株。诱变育种的主要手段是以合适的诱变剂处理大量而分散诱变育种的主要手段是以合适的诱变剂处理大量而分散的微生物细胞，在引起大部分细胞死亡的同时，使存活细胞的微生物细胞，在引起大部分细胞死亡的同时，使存活细胞的突变率迅速提高，再设计既简便、快速又高效的筛选方法，的突变率迅速提高，再设计既简便、快速又高效的筛选方法，进而淘汰负突变并把正突变中效果最好的优良菌株挑选出来。进而淘汰负突变并把正突变中效果最好的优良菌株挑选出来。微生物遗传与
24、菌种选育微生物遗传与菌种选育 确定出发菌确定出发菌 菌种的纯化选优菌种的纯化选优 出发菌株性能测定出发菌株性能测定 同步培养同步培养 制备单细胞（单孢子）悬液制备单细胞（单孢子）悬液 诱变剂选择与诱变剂量的预试验诱变剂选择与诱变剂量的预试验 诱变处理诱变处理 平板分离平板分离 计形态变异菌落数、计算突变率计形态变异菌落数、计算突变率挑选突变菌落纯培养挑选突变菌落纯培养 突变株的初步筛选突变株的初步筛选 重复筛选重复筛选 摇瓶发酵试验摇瓶发酵试验选出突变株进行生产试验选出突变株进行生产试验4.2.2.1 4.2.2.1 诱变育种的步骤诱变育种的步骤:微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （1
25、 1）出发菌株的选择）出发菌株的选择 具体方法是选取自然界新分离的具体方法是选取自然界新分离的野生型菌株，它们对诱变因素敏感，容易发生变异；选取生野生型菌株，它们对诱变因素敏感，容易发生变异；选取生产中由于自发突变而经筛选得到的菌株，与野生型菌株相类产中由于自发突变而经筛选得到的菌株，与野生型菌株相类似，容易达到较好的诱变效果。似，容易达到较好的诱变效果。（2 2）同步培养）同步培养 在诱变育种中，处理材料一般采用生理在诱变育种中，处理材料一般采用生理状态一致的单孢子或单细胞，即菌悬液的细胞应尽可能达到状态一致的单孢子或单细胞，即菌悬液的细胞应尽可能达到同步生长状态，这称为同步培养。同步生长状
26、态，这称为同步培养。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （3 3）单细胞或单孢子菌悬液的制备）单细胞或单孢子菌悬液的制备 菌悬液一般可用生理盐水或缓冲溶液配制，如果是用化菌悬液一般可用生理盐水或缓冲溶液配制，如果是用化学诱变剂处理，因处理时学诱变剂处理，因处理时pHpH值会变化，必须要用缓冲溶液。值会变化，必须要用缓冲溶液。除此之外，还应注意分散度，方法是先用玻璃珠振荡分散，除此之外，还应注意分散度，方法是先用玻璃珠振荡分散，再用脱脂棉或滤纸过滤，经处理，分散度可达再用脱脂棉或滤纸过滤，经处理，分散度可达9090以上，供以上，供诱变处理较为合适。诱变处理较为合适。微生物遗传与菌种选育微生
27、物遗传与菌种选育 （4 4）诱变剂选择与诱变剂量确定）诱变剂选择与诱变剂量确定 常用诱变剂有两大类：常用诱变剂有两大类：物理诱变剂和化学诱变剂。物理诱变剂和化学诱变剂。化学诱变剂的种类很多，可以分为三大类：第一类是烷化学诱变剂的种类很多，可以分为三大类：第一类是烷化剂；第二类是一些碱基类似物，第三类是吖啶类；决定化化剂；第二类是一些碱基类似物，第三类是吖啶类；决定化学诱变剂剂量的因素主要有诱变剂的浓度、作用温度和作用学诱变剂剂量的因素主要有诱变剂的浓度、作用温度和作用时间。时间。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （5 5）分离和筛选分离和筛选 平皿反应是指每个变异菌落产生的平皿反应是指
28、每个变异菌落产生的代谢产物与培养基内的指示物在培养基平板上作用后表现出代谢产物与培养基内的指示物在培养基平板上作用后表现出一定的生理效应。常用的方法有纸片培养显色法、透明圈法、一定的生理效应。常用的方法有纸片培养显色法、透明圈法、琼脂块培养法等。琼脂块培养法等。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.2.2 4.2.2.2 营养缺陷型突变株的筛选营养缺陷型突变株的筛选 营营养养缺缺陷陷型型菌菌株株是是指指通通过过诱诱变变而而产产生生的的缺缺乏乏合合成成某某些些营营养养物物质质(如如氨氨基基酸酸、维维生生素素、嘌嘌呤呤和和嘧嘧啶啶碱碱基基等等)的的能能力力，必必须须在在其其基基本本培培养
29、养基基中中加加入入相相应应缺缺陷陷的的营营养养物物质质才才能能正正常常生生长繁殖的变异菌株。其变异前的菌株称为野生菌株。长繁殖的变异菌株。其变异前的菌株称为野生菌株。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 凡是能满足野生菌株正常生长的最低成分的合成培养基，凡是能满足野生菌株正常生长的最低成分的合成培养基，称为基本培养称为基本培养(MM)MM)；在基本培养基中加入一些富含氨基酸、在基本培养基中加入一些富含氨基酸、维生素及含氮碱基之类的天然有机物质，如蛋白质、酵母膏维生素及含氮碱基之类的天然有机物质，如蛋白质、酵母膏等，能满足各种营养缺陷型菌株生长繁殖的培养基，称为完等，能满足各种营养缺陷型菌株
30、生长繁殖的培养基，称为完全培养基全培养基(CM)CM)；在基本培养基中只是有针对性的加入某一种在基本培养基中只是有针对性的加入某一种或某几种自身不能合成的有机营养成分，以满足相应的营养或某几种自身不能合成的有机营养成分，以满足相应的营养缺陷型菌株生长的培养基，称为补充培养基缺陷型菌株生长的培养基，称为补充培养基(SM)SM)。营养缺陷型菌株的筛选一般要经过诱变、淘汰野生型菌营养缺陷型菌株的筛选一般要经过诱变、淘汰野生型菌株、检出缺陷型和确定生长谱四个环节。株、检出缺陷型和确定生长谱四个环节。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.3 4.2.3 食品工业微生物的杂交育种食品工业微生物的
31、杂交育种 杂交育种是指将两个基因型不同的菌株的有性孢子或无杂交育种是指将两个基因型不同的菌株的有性孢子或无性孢子及其细胞，互相联结、细胞核融合，随后细胞核进行性孢子及其细胞，互相联结、细胞核融合，随后细胞核进行减数分裂或有丝分裂，遗传性状出现分离和重新组合的现象。减数分裂或有丝分裂，遗传性状出现分离和重新组合的现象。微生物的杂交现象包括有性杂交及菌体细胞重组两个方面。微生物的杂交现象包括有性杂交及菌体细胞重组两个方面。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.3.1 4.2.3.1 酵母菌的杂交育种酵母菌的杂交育种 采用面包酵母和酒精酵母杂交，其杂交种的酒精发酵能采用面包酵母和酒精酵母杂
32、交，其杂交种的酒精发酵能力没有下降而发酵麦芽糖的能力却比亲本菌株高。力没有下降而发酵麦芽糖的能力却比亲本菌株高。酵母菌通过有性杂交进行杂交育种主要包括子囊孢子的酵母菌通过有性杂交进行杂交育种主要包括子囊孢子的形成、子囊孢子的分离和酵母杂交种的获得三个步骤。形成、子囊孢子的分离和酵母杂交种的获得三个步骤。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.2.3.2 4.2.3.2 霉菌的杂交育种霉菌的杂交育种 霉菌的杂交育种的步骤选择直接亲本、异核体的形成、霉菌的杂交育种的步骤选择直接亲本、异核体的形成、转移单菌落和双倍体的检出。转移单菌落和双倍体的检出。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.3
33、.4 4.3.4 原生质体融合育种原生质体融合育种 原生质体融合指通过人为的方法，使遗传性状不同的两原生质体融合指通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体融合在一起，进而发生遗传重组，产生同个细胞的原生质体融合在一起，进而发生遗传重组，产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程。时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程。原生质体融合的优点有；重组率高，遗传物质的传递更原生质体融合的优点有；重组率高，遗传物质的传递更加完整，可以实现远亲缘的菌株间的基因重组，还可以进行加完整，可以实现远亲缘的菌株间的基因重组，还可以进行多细胞间的基因重组。多细胞间的基因重组。微生物遗传与菌种选育
34、微生物遗传与菌种选育4.3 4.3 微生物菌种保藏法及复壮微生物菌种保藏法及复壮4.3.1 4.3.1 微生物菌种保藏方法微生物菌种保藏方法4.3.1.1 4.3.1.1 菌种保藏原理菌种保藏原理 首先挑选优良纯种，最好是它们的休眠体（如分生孢子、首先挑选优良纯种，最好是它们的休眠体（如分生孢子、芽孢等）；其次创造一个有利于休眠条件，如采用低温、干芽孢等）；其次创造一个有利于休眠条件，如采用低温、干燥、缺氧、缺乏营养、添加保护剂或酸度中和剂等方法，使燥、缺氧、缺乏营养、添加保护剂或酸度中和剂等方法，使微生物生长在代谢不活泼，生长受抑制的环境中。微生物生长在代谢不活泼，生长受抑制的环境中。微生物
35、遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.3.1.3 14.3.1.3 1菌种保藏方法菌种保藏方法 （1 1）低温保藏法）低温保藏法 利用低温对微生物的生命活动有抑制利用低温对微生物的生命活动有抑制作用的原理进行保藏。根据所用的温度高低可分为两类：一作用的原理进行保藏。根据所用的温度高低可分为两类：一类是普通低温保藏法；另一类是利用低温进行冻结保藏法。类是普通低温保藏法；另一类是利用低温进行冻结保藏法。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （2 2）干燥保藏法）干燥保藏法 最常用的是沙土保藏法。最常用的是沙土保藏法。（3 3）隔绝空气保藏法）隔绝空气保藏法 先用灭菌的液体石蜡注入菌种斜先用灭菌
36、的液体石蜡注入菌种斜面，再用固体石蜡封口以隔绝空气，最后放入低温冰箱保藏。面，再用固体石蜡封口以隔绝空气，最后放入低温冰箱保藏。也可不用石蜡，在成熟的斜面菌种采用灭菌的橡皮塞代替棉也可不用石蜡，在成熟的斜面菌种采用灭菌的橡皮塞代替棉塞封口。塞封口。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育 （4 4）真空冷冻干燥法）真空冷冻干燥法 基本过程：培养菌种基本过程：培养菌种加菌种保加菌种保护剂（食品工业菌种多采用牛乳作保护剂）护剂（食品工业菌种多采用牛乳作保护剂）分装、预冷冻分装、预冷冻真空冷冻真空冷冻真空封口。真空封口。（5 5）寄主保藏法）寄主保藏法 适用于一些难于用常规方法保藏的适用于一些难于用
37、常规方法保藏的动植物病原菌和病毒。动植物病原菌和病毒。微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育4.3.2 4.3.2 环境微生物菌种的退化和复壮环境微生物菌种的退化和复壮4.3.2.1 4.3.2.1 菌种的退化菌种的退化 变异有正变（自发突变）和负变两种，对产量性状来说，变异有正变（自发突变）和负变两种，对产量性状来说，负变即菌株生产性状的劣化或有些遗传标记的丢失均称为菌负变即菌株生产性状的劣化或有些遗传标记的丢失均称为菌种的退化。种的退化。3.4.2.2 3.4.2.2 菌种退化的原因菌种退化的原因 菌种退化的主要原因是基因的负突变。菌种退化的主要原因是基因的负突变。微生物遗传与菌种选育微
38、生物遗传与菌种选育3.4.2.3 3.4.2.3 防止菌种退化的措施防止菌种退化的措施 （1 1）控制传代次数）控制传代次数 （2 2）创造良好的培养条件）创造良好的培养条件 （3 3）利用不同类型的细胞进行移种传代）利用不同类型的细胞进行移种传代 （4 4）采用有效的菌种保藏方法）采用有效的菌种保藏方法微生物遗传与菌种选育微生物遗传与菌种选育3.4.2.4 3.4.2.4 退化的菌种复壮退化的菌种复壮 狭义的复壮是指从退化菌种的群体中找出少数尚未退化狭义的复壮是指从退化菌种的群体中找出少数尚未退化的个体，以达到恢复菌种的原有典型性状；广义的复壮是指的个体，以达到恢复菌种的原有典型性状；广义的复壮是指在菌种的生产性能尚未退化前就经常而有意识地进行纯种分在菌种的生产性能尚未退化前就经常而有意识地进行纯种分离和生产性能的测定工作，以达到菌种的生产性能逐步有所离和生产性能的测定工作，以达到菌种的生产性能逐步有所提高。提高。