微生物遺傳育種研究進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-05-01 23:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 后，除產(chǎn)生誘變劑“疲勞效應(yīng)”外，還會(huì)引起菌種生長周期延長、孢子量減少、代謝減慢等，這對生產(chǎn)不利，在實(shí)際生產(chǎn)中多采用幾種誘變劑復(fù)合處理、交叉使用的方法進(jìn)行菌株誘變[18]。復(fù)合誘變是指兩種或多種誘變劑的先后使用、同一種誘變劑的重復(fù)作用、兩種或多種誘變荊的同時(shí)使用等誘變方法。普遍認(rèn)為，復(fù)合誘變具有協(xié)同效應(yīng)。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。近年來，一些新型誘變劑被開發(fā)出來，并被證明有良好的效果。1996年，離子束誘變用于右旋糖酐產(chǎn)生菌，％的突變株；1999年N2激光輻照谷氨酸產(chǎn)生菌—鈍齒棒狀桿菌，谷氨酸產(chǎn)量和糖酸轉(zhuǎn)化率比對照提高31％；此外，用紅外射線誘變果膠酶產(chǎn)生菌、雙向磁場應(yīng)用于產(chǎn)腈水合酶的諾卡氏菌種的誘變育種都得到了較好效果。4雜交育種雜交是指在細(xì)胞水平上進(jìn)行的一種遺傳重組方式。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)。通過雜交育種可以實(shí)現(xiàn)不同的遺傳性狀的菌株間雜交，使遺傳物質(zhì)進(jìn)行交換和重新組合，改變親株的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，擴(kuò)大變異范圍，獲得新的品種。同時(shí)不僅可克服因長期誘變造成的菌株活力下降，代謝緩慢等缺陷，也可以提高對誘變劑的敏感性，降低對誘變劑的“疲勞”效應(yīng)[1921]。常見的雜交育種有有性雜交、準(zhǔn)性雜交和原生質(zhì)體融合三種。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)。凡能產(chǎn)生有性孢子的真菌，原則上都能像高等動(dòng)、植物雜交預(yù)育種相似的有性雜交方法來進(jìn)行育種[20]。一般方法是把來自不同親本、不同性別的單倍體細(xì)胞通過離心等方式使之密集地接觸，就有更多的機(jī)會(huì)出現(xiàn)種種雙倍體的有性雜交后代。在這些雙倍體雜交子代中，通過篩選，就可以得到優(yōu)良性狀的雜種。準(zhǔn)性雜交是在無性細(xì)胞中所有的非減數(shù)分裂導(dǎo)致DNA重組的過程，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。準(zhǔn)性雜交的方式主要有結(jié)合、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)，其局限性在于等位基因的不親合性。有性雜交和準(zhǔn)性雜交的常規(guī)形式見表1。表1 微生物常規(guī)的雜交形式類別雜交方式供體與受體細(xì)胞關(guān)系參與交換的遺傳物質(zhì)原核微生物接合體細(xì)胞暫時(shí)溝通部分染色體雜合轉(zhuǎn)化細(xì)胞不接觸，吸收游離DNA 片斷個(gè)別或少數(shù)基因雜合轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞不接觸，質(zhì)粒、噬菌體介導(dǎo)個(gè)別或少數(shù)基因雜合真核微生物有性生殖生殖細(xì)胞融合或接合整套染色體高頻率重組準(zhǔn)性生殖體細(xì)胞接合整套染色體低頻率重組原生質(zhì)體融合育種（protoplast fusion）是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的基因重組技術(shù)。通過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。1960年，法國的Barsi研究小組在進(jìn)行2種不同動(dòng)物細(xì)胞混合時(shí)發(fā)現(xiàn)了自發(fā)融合現(xiàn)象，同時(shí)日本的Dkada發(fā)現(xiàn)仙臺(tái)病毒可誘發(fā)內(nèi)艾氏腹水病細(xì)胞彼此融合，從而開始了細(xì)胞融合的探索。1974年，匈牙利的Fereczy等[22]采用離心力誘導(dǎo)的方法實(shí)現(xiàn)了白地霉（Creotrichum candidum）營養(yǎng)缺陷型突變株原生質(zhì)體的融合：隨后人們相繼用NaCl、KCl和Ca（NO3）2等作為誘變劑進(jìn)行融合，但融合率比較低。1978年，國際工業(yè)微生物遺傳學(xué)討論會(huì)提出了原生質(zhì)體的融合問題，使這一技術(shù)迅速擴(kuò)展到了育種領(lǐng)域。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，從而開創(chuàng)了原生質(zhì)體融合技術(shù)在遺傳育種中的應(yīng)用。微生物原生質(zhì)融合技術(shù)是體內(nèi)基因重組的一種方法，是在動(dòng)植物細(xì)胞融合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。是將遺傳性狀不同的兩種菌（包括種間、種內(nèi)和屬間）融合為一個(gè)新細(xì)胞的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于：（1）重組頻率較高：（2）受接合型和致育型的限制小，將原生質(zhì)體進(jìn)行融合與細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)無關(guān)，二親株中任何一株都可起受體與共體的作用，這有利于不同種屬間微生物的雜交：（3）遺傳物的傳遞更為完善，原生質(zhì)融合是二親株的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核進(jìn)行類似合二為一的過程，既有質(zhì)配又有核配，原核微生物可以有2個(gè)或多
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