文档介绍：第五章微生物的菌种选育
优良的微生物菌种是发酵工业的基础和关键,要使发酵工业产品的种类、产量和质量有较大的改善,首先必须选育性能优良的生产菌种。理想的工业发酵菌种应符合以下要求:
遗传性状稳定;
生长速度快,不易被噬菌体等污染;
目标产物的产量尽可能接近理论转化率;
目标产物最好能分泌到胞外,以降低产物抑制并利于产物分离;
尽可能减少产物类似物的产量,以提高目标产物的产量及利于产物分离;
培养基成分简单、来源广、价格低廉;
对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感;
对溶氧的要求低,便于培养及降低能耗。
菌种选育包括根据菌种自然变异而进行的自然选育,以及根据遗传学基础理论和方法,人为引起的菌种遗传变异或基因重组,如诱变育种、杂交育种、原生质体融合和基因工程等技术。后一类方法在微生物的菌种选育工作中占踞主导地位,其中通过分子生物学手段,定向构建基因工程菌是微生物育种的重要发展趋势。当然,菌种选育的前提条件是从自然界获得相应的原始菌种。
从自然界中获得新菌种
自然界中微生物资源极其丰富,土壤、水、空气、动植物及其腐败残骸都是微生物的主要栖居和生长繁殖场所。微生物种类之多,至今仍是一个难以估测的未知数。从微生物的营养类型和代谢产物及其能在各种极端环境条件(高热、高压、低温、强碱、强酸及高渗透压等)下生存的角度分析,微生物种类应大大超过所有动植物之和。随着微生物学研究工作的不断深入,微生物菌种资源开发和利用的前景十分广阔。
新的微生物菌种需要从自然生态环境中混杂的微生物群中挑选出来,因此必须要有快速而准确的新种分离和筛选方法。。
从以上表解可知,分离微生物新种的具体过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定等步骤。
采样
采样应根据筛选的目的、微生物分布情况、菌种的主要特征及其生态关系等因素,确定具体的时间、环境和目标物。
土壤是微生物的大本营,菜园和耕作层土壤是有机质较多的土层,常以细菌和放线菌为主;果园树根土层中,酵母菌含量较高;动植物残体及霉腐土层中,分布着较多的霉菌。此外,豆科植物根系土中,往往存在根瘤菌;河流湖泊的淤泥中能分离到产甲烷菌;油田和炼油厂周围土层中常见分解石油的微生物等。季节、表面的植被、温湿、通风情况、养分、水分、酸碱度和光照等都会影响土壤中的微生物分布,故在采土样时应予以重视。采土样地点选好后,用小铲子去除表土,取离地面5~15cm处的土样几克,盛于预先灭菌的牛皮纸袋中扎紧,并标明时间、地点和环境等情况,以备查考。
各种水体也是工业微生物菌种的重要来源,许多具有光合作用能力的微生物及兼性或专性厌氧微生物都能从各种水体中筛选得到。
调查研究并充分查阅资料
设计试验方案
确定采样的生态环境
采样
确定特定的增殖条件
增殖培养
确定定性或半定量的快速检测方法
纯种分离
原种斜面
确定发酵的基本条件
初筛(快速检测或一菌株1摇瓶培养测定)
筛选复筛(一菌株3~5摇瓶)
结合初步的工艺条件
再复筛
较优菌株斜面(3~5菌株)
生产性能试验
性能鉴定毒性试验
菌种鉴定
菌种保藏及作为进一步育种的出发菌株
典型的微生物采样和筛选方法
随着工业的发展,许多人工合成物排入环境中。有证据表明微生物正在“学习”代谢这些陌生的非天然“营养物”。各种污染物,甚至一些剧毒的污染物都有可能在环境中找到对应的微生物,如已经分离到了能分解剧毒物氰和腈化物的微生物有诺卡氏菌、腐皮镰孢霉、木霉、假单胞菌、无色杆菌和产碱菌等14个属,共计49个种。污染源附近的土壤、水体、污泥、污水往往是对各类污染物具降解或转化能力的细菌、放线菌或真菌等微生物理想的采样地点。
增殖
在采集的样品中,一般待分离的菌种在数量上并不占优势,为提高分离的效率,常以投其所好和取其所抗的原则在培养基中投放和添加特殊的养分或抗菌物质,使所需菌种的数量相对增加,这种方法称为增殖培养或富集培养。其实质是使天然样品中的劣势菌转变为人工环境中的优势菌,便于将它们从样品中分离。
纯化
增殖培养的结果并不能获得微生物的纯种。即使在增殖培养过程中设置了许多限制因素,但其它微生物并没有死去,只是数量相对减少。一旦遇到适宜条件就会快速生长繁殖。故增殖后得到的微生物培养物仍是一个各类微生物的混合体。为了获得某一特定的微生物菌种,必须进行微生物的纯化即纯培养。常用的菌种纯化方法很多,大体可将它们分为二个层次,一个层次较粗放,一般只能达到“菌落纯”的水平,从“种”的水平来说是纯的,其方法有划线分离法,涂布分离法和稀释分离法。划线分离法简便而快速,即用接