菌种诱变方法

PAGEPAGE1微生物诱变育种的方法摘要:生物诱变育种提供了一个总体的方法框架。关键词:诱变;微生物育种微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质物育种界主要采用的仍是常规的物理及化学因子等诱变方法。物理诱变紫外照射紫外线照射是常用的物理诱变方法之一，是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰260nm，因此在260nm的紫外辐DNA分子形成嘧啶二聚体[1]变甚至死亡[2]。马晓燕[3]等以紫外诱变原生质选育法筛选发酵乳清高产酒精菌株马克斯克鲁维酵母菌株ZR-2068%[4]等通过紫外诱变红酵母ns-1原生质体，获得类胡萝卜素产量明显提高的突变株，其生物量、色素产量分别为6.15g/L、L，分别比原始菌株提高了%、%。突变的几率较高，酵母菌株的诱变大多采用这种方法。电离辐射γ-射线是电离生物学上应用最广泛的电离射线之一，具有很高的能量，能产生电离作用，可直接或间接地改变DNA结构。其直接效应是可以氧化脱氧核糖的碱基，或者脱氧核糖的化学键和糖-磷酸相连接的化学键。其间接效应是能使导致DNA分缺失和损伤[2]。张伟[5]Co60得到高产酒精酵母菌株除γ-射线外的电离辐射还有X-β-诱变育种过程。离子注入离子注入是20世纪801986[6]。损伤，可使细胞中的染色体突变，DNA链断裂，也可使质粒DNA造成断裂[7,8,9]。由于离子注入射程具有可控性，随着微束技术和精确定位技术的发展，定位诱变将成为可能[7]。向砥[10]等用10keVN+诱变产壮观霉素菌株Streptomycesspectabilisb，使产量提高%。于广成等用10keVN+诱变产灰黄霉素菌株Penicellliunpatulum，使产量提高%[11]。除此之外，糖化酶生产菌、不饱和脂肪酸生产菌、维生素生产菌的生物药物的诱变育种新方法[12]件难以达到，目前应用相对较少。激光胡卫红等[13]采用CO激光辐照酿酒酵母(Saccharomycescereisiae)，筛选到2乙醇产量有较大提高的变异株。鲍淑兰[14]以啤酒酵母(Saccharomycescer-eveseaHe-Ne突变率均明显增加，同时在选择培养基上筛选出多种氨基酸突变型。生物育种中取得不少进展。微波微波辐射属于一种低能电磁辐射，具有较强生物效应的频率范围在300MHz~300GHz，对生物体具有热效应和非热效应。其热效应是指它能引起生物体局部温度上升。从而引起生理生化反应;非热效应指在微波作用下，生物体会[17]和雷肇祖等[18]有所报道。航天育种器将作物种子、组织、器官或生命个体搭载到宇宙空间，利用宇宙空间特殊的我国在这方面取得不少进展，自1987年以来先后9次利用返回式卫星，4次利用高空气球搭载了70多种植物，500多个品种的40多公斤种子，涉及到粮食、棉花、油料、蔬菜、瓜果、花卉等作物，经国内20多个省、市、区的50多个研究单位育种工作者的地面种植试验，育成了高产、稳产、优质、多抗的青椒、番茄、水稻、小麦、莲子等作物新品种、新品系，从中还获得了一些有可能对产量和品质等经济性状有突破影响的罕见突变[19]。化学诱变物质提高生物的自然突变率，这些化学物质就叫做化学诱变剂。化学诱变可操作性强，简单易行;特异性较强，能诱变定位到DNA上的某些碱基;后代较易稳定遗传，一般到F3代就可稳定;应用于遗传标记，是细胞融合技术的基础。化学诱变剂主要包括4类，他们的特点、机理和应用如下:烷化剂DNA甲基磺酸乙酯(ethylmethanesulphonate，EMS)是最常用的烷化剂，诱变O6DNAG:C变为A:T[20]。常用浓度为~L，作用时间5~60min。该物质具有强烈致癌性和挥发性，可用5%硫代硫酸钠作为终止剂和解毒剂。N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍(NTG)是一种超诱变剂，应用广泛，但有一定毒性，操作时应该注意。在碱性条件下，NTG会形成重氮甲烷(CHN22起致死和突变的主要原因。它的效应很可能是CHNDNA的烷化作用引起的[2]。22周希贵等[21]用NTG发菌株提高105%的菌株。DMS)生产的较少，很难买到。使用浓度%~%，高度致癌性，使用时需要使用缓冲液配置。碱基类似物DNA分子中导致DNA复制时产负诱变率很高，往往不易得到好的突变体。主要有5-5-FU)、5-溴5-BU)、6-氯嘌呤等。程世清等[22]用5-BU对产色素菌(分枝杆菌T17-2-39)无机化合物诱变效果一般，危险性较小。常用的有氯化锂，白色结晶，使用时配成%~%的溶液，或者可以直接加到诱变固体培养基中，作用时间为30min～2d。亚硝酸易分解，所以现配现用。常用亚硝酸钠和盐酸制取，将亚硝酸钠配成~L的浓度，使用时加入等浓度等体积的盐酸即可。其他盐酸羟胺，一种还原剂，作用于C上，使G-C变为A-T。也较常用，使用浓度为60min～2h或者重复使用同一种诱变因子，效果更佳。顾正华等[23]以谷氨酸棒杆菌ATCC-13761DMS和NTG多次诱变处理，获得一株L-组氨酸产生菌。常翠贤[24]等以产纤溶酶的根霉Y得到一株高产突变株C6[25]等以一株具有较高纤维素酶活性的野生菌株-灰绿曲霉XC9CMC酶活与出发菌株相比提高了2倍左右。结束语种选育，如原生质体融合育种技术和基因工程育种技术等，但是诱变育种技术合适的诱变方法。参考文献[M][M]酿酒科技，2006(8):37-40[J]60-65.Co60[J](1):23-26.[J].长江大学学报，2005，2(5):46-48[J]257.[J]18(4):263-268.[J]216.[J]11(4):276-279.[J]志，2003，28(2):119-120.13(1):25-29.[J].激光生物学报，1999，8(1):66-69.[14]鲍淑兰.激光对酵母菌诱变效应的研究.应用激光，2000，20(30):134-Leach，growthandreproductiveeffectsofmicrowaveradiation[J].BullNYAcademicMedicine，1980，55(2):249-257.KirsschvinkJr.Microwaveabsorptionbymagnetite:Apossiblemechanismcouplingnonthermallevelsofradiationtobiologicalsystems[J].Bioelectromagnetics，1996，17(3):187-194.[J]49.[18]雷肇祖，钱志良，章健.工业菌种选育述评[J].工业微生物，2004，34(1):39-51.2004，23(9):94-95封三.[21]周希贵.粘杆菌素高产菌株的选育[J].微