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微生物育种

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{| class="wikitable" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left"
|<center>'''微生物育种'''<br><img src="https://pic4.zhimg.com/v2-d5978d74655694d6b56884a69e395073_r.jpg" width="280"></center><small>[https://zhuanlan.zhihu.com/p/587603689 圖片來自知乎]</small>
|}'''微生物育种''',英文名称microbial breeding , 就是指培育优良微生物的生物学技术。其方法通常为[[自然选育]]和人工选育两类,可单独使用,也可交叉进行。其中自然选育是对自然界的微生物,未经人工诱变或杂交处理的情况下进行分离和纯化。人工选育分为诱变育种和[[杂交育种]]两种。<ref>[https://www.xjishu.com/en/080/y452126.html 微生物育种,Microbial Breeding英语短句,例句大全]X技术网</ref>
==洗牌技术==
随着PCR技术的发展和应用,1994年美国的stemmer提出了一个全新的人工分子进化技术——DNA Shuffling(又称洗牌技术),该技术能模拟生物在数百年间发生的分子进化过程,并可在短的实验循环中定向筛选出特定基因编码的酶蛋白活性提高几百倍甚至上万倍的功能性突变基因。其基本原理是将来源不同但功能相同的一组同源基因,用DNA核酸酶I进行消化 产生随机小片段,由这些小片段组成一个文库,使之互为引物和模板,进行PCR扩增,当一个基因拷贝片段作为另一个基因拷贝的引物时,引起模板转换,重组因而发生,导入体内后,选择正突变体作新一轮的体外重组。一般通过2-3次循环,课获得产物大幅度提高的重组突变体。
分诱变育种和杂交育种两种。
===诱变育种===
以诱发基因突变为手段的微生物育种技术。1927年,H.J. 马勒发现X射线有增加突变率的效果;1944年,C.奥尔巴克首次发现氮芥子气的诱变效应; <ref>[https://www.ijq.tv/mingxing/1321.html 吴谨言个人资料]爱剧情</ref> 随后,人们陆续发现许多物理的(如紫外线、γ射线、快中子等)和化学的诱变因素。化学诱变因素分为3种:①诱变剂与一个或多个核酸碱基发生化学变化,使DNA复制时碱基置换而引起变异,如羟胺亚硝酸、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、硝基胍、亚硝基甲基脲等;②诱变剂是天然碱基的结构类似物,在复制时参入DNA分子中引起变异,如5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤和2-氨基嘌呤等;③诱变剂在DNA分子上减少或增加1~2个碱基,使碱基突变点以下全部遗传密码的转录和翻译发生错误,从而导致码组移动突变体的出现,如吖啶类物质和一些氮芥衍生物(ICR)等。诱变育种操作简便,突变率高,突变谱广,它不仅能提高产量,改进质量,还可扩大产品品种和简化工艺条件。如1943年从自然界分离到的青霉素产生菌的效价只有20单位/毫升,经过一系列的诱变育种后,效价已达40000单位/毫升;金霉素产生菌经诱变后,发酵液中又积累了去甲基金霉素;谷氨酸棒杆菌1299经紫外线诱变后,有的能产赖氨酸,有的能产缬氨酸,增加了产品的种类;土霉素产生菌经诱变后,选到了能减少泡沫的突变菌株,从而提高了发酵罐的利用率。诱变育种的不足是缺乏定向性。
===杂交育种===
不同基因型的品系或种属间,通过交配或体细胞融合等手段形成杂种,或者是通过转化和转导形成重组体,再从这些杂种或重组体或是它们的后代中筛选优良菌种。通过这种方法可以分离到具有新的基因组合的重组体,也可以选出由于具有杂种优势而生长旺盛、生物量多、适应性强以及某些酶活性提高的新品系。杂交育种的方式因实验菌株的生殖方式不同而异,如有性杂交、准性重组、原生质体融合、转化、转导、杂种质粒的转化等;但是,选择亲株、分离群体后代的培养、择优去劣和杂种遗传分析的过程基本是相同的。杂交法一般指有交配反应的菌株进行交配或接合而形成杂种。这种方法适用范围很广,在酒类、面包、药用和饲料酵母的育种,链霉菌和青霉菌抗生素产量的提高,曲霉的酶活性增强等方面均已获得成功。
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