微生物遺傳育種研究進(jìn)展-wenkub
2023-04-19 23:27:03 本頁(yè)面
【正文】 6 代謝控制育種 75基因重組 76小結(jié) 8參考文獻(xiàn) 81前言微生物是自然界中廣泛存在的生物群體，在工業(yè)、醫(yī)藥、食品、科研等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)上是某些工業(yè)產(chǎn)物的產(chǎn)生個(gè)體，醫(yī)藥行業(yè)將的很多種藥物是來(lái)源于微生物個(gè)體的初級(jí)或次生代謝產(chǎn)物，方方面面都有微生物的影子，對(duì)于微生物育種最早是來(lái)源于什么時(shí)候，這個(gè)也許應(yīng)該可以追溯到人類對(duì)微生物的應(yīng)用。2自然選育不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過(guò)程稱為自然選育。自然突變可能會(huì)產(chǎn)生兩種截然不同的結(jié)果，一種是菌種退化而導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)量或質(zhì)量下降；另一種是對(duì)生產(chǎn)有益的突變。自然選育是一種簡(jiǎn)單易行的選育方法，可以達(dá)到純化菌種，防止菌種退化，穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)量的目的。1941年Beadle和Tatum采用X射線和紫外線誘變紅色面包霉，得到了各種代謝障礙的突變株。物理誘變劑包括紫外線、X射線、γ射線、激光、低能離子等。由于紫外線的能量比X射線和γ射線低得多，在核酸中能造成比較單一的損傷，所以在DNA的損傷與修復(fù)的研究中，紫外線也具有一定的重要性。該技術(shù)既以較小的生理?yè)p傷而得到較高的突變率、較廣的突變譜，而且具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、應(yīng)運(yùn)行和維修、對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)。阮麗娟等（1993年）用低能離子注入糖化酶生產(chǎn)菌，僅僅經(jīng)過(guò)l2年時(shí)間，[4]。經(jīng)連續(xù)誘變處理，最終獲得一株花生四烯酸高產(chǎn)菌I49N18，%，%。除此之外，還有微波、雙向復(fù)合磁場(chǎng)、紅外射線和高能電子流等新誘變技術(shù)，它們與其他誘變?cè)匆黄疬M(jìn)行復(fù)合誘變，能起到很好的誘變效果，因此從某種意義上稱這些誘變?cè)礊椤霸鲎儎盵15]。烷化劑是最有效，也是用得最廣泛的化學(xué)誘變劑之一，依靠其誘發(fā)的突變主要是GC~AT轉(zhuǎn)換，另外還有小范圍切除、移碼突變及GC對(duì)的缺失。針對(duì)傳統(tǒng)誘變的這些不足，只要組合使用相關(guān)篩選技術(shù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速篩選目標(biāo)菌株，化學(xué)誘變技術(shù)仍可通過(guò)優(yōu)化誘變篩選實(shí)驗(yàn)操作程序，在微生物育種研究中進(jìn)一步發(fā)揮不可替代的重要作用。生物誘變劑應(yīng)用面比較窄，因此應(yīng)用受到了限制。如果兩種或兩種以上誘變劑合理搭配使用，復(fù)合誘變較單一誘變效果好。雜交育種是利用兩個(gè)或多個(gè)遺傳性狀差異較大的菌株，通過(guò)有性雜交、準(zhǔn)性雜交、原生質(zhì)體融合和遺傳轉(zhuǎn)化等方式，而導(dǎo)致其菌株間的基因的重組，把親代的優(yōu)良性狀集中在后代中的一種育種技術(shù)。有性雜交是指不同遺傳型的兩性細(xì)胞間發(fā)生的接合和隨之進(jìn)行的染色體重組，進(jìn)而產(chǎn)生新遺傳型后代的一種育種技術(shù)。準(zhǔn)性雜交是在無(wú)性細(xì)胞中所有的非減數(shù)分裂導(dǎo)致DNA重組的過(guò)程，微生物雜交僅轉(zhuǎn)移部分基因，然后形成部分重組子，最終實(shí)現(xiàn)染色體交換和基因重組，在原核和真核生物中均有存在。通過(guò)2個(gè)遺傳性狀不同的親株原生質(zhì)體融合從而達(dá)到雜交的目的。1979年，匈牙利的Pesti等[23]首先提出了運(yùn)用融合育種技術(shù)提高青霉素產(chǎn)量的報(bào)告，從而開(kāi)創(chuàng)了原生質(zhì)體融合技術(shù)在遺傳育種中的應(yīng)用。 原生質(zhì)體融合的促融方法由于在自然條件下， 原生質(zhì)體發(fā)生融合的頻率非常低， 所以在實(shí)際育種過(guò)程中要采用一定的方法進(jìn)行人為地促融合。缺點(diǎn)：原生質(zhì)體聚集成團(tuán)的大小不易控制，且PEG本身對(duì)原生質(zhì)體具有一定的毒性，可能影響原生質(zhì)體的再生，另外融合率不高。缺點(diǎn)：設(shè)備條件要求高，費(fèi)用較高。石海波等[25]將副干酪乳桿菌（Lactobacillus paracasei ）與小白鏈霉菌（Streptomy cesalbulus）進(jìn)行原生質(zhì)體融合，獲得了產(chǎn)生廣譜高效肽類天然防腐劑的融合菌株。近年來(lái)，滅活原生質(zhì)體融合、離子束細(xì)胞融合、非對(duì)稱細(xì)胞融合以及基因重排分子育種等新方法相繼提出并且應(yīng)用于微生物育種，這是原生質(zhì)體融合技術(shù)的新發(fā)展。從微生物育種史中可以看出，經(jīng)典的誘變育種是最主要的育種手段，也是最基礎(chǔ)的手段，但它具有一定盲目性，代謝控制育種的崛起標(biāo)志著育種發(fā)展到理性階段，作為微生物育種最為活躍的領(lǐng)域而得到廣泛的應(yīng)用，它與雜交育種結(jié)合在一起，反映了當(dāng)代微生物育種的主要趨勢(shì)。5基因重組基因重組是遺傳的基本現(xiàn)象之一，菌株能夠經(jīng)過(guò)基因重組獲得新的遺傳型，從而獲得具有優(yōu)良性狀的菌種。6小結(jié)微生物遺傳育種在基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程和酶工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的支
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