江南大学微生物课件5.ppt
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第六章第六章微生物菌种的选育微生物菌种的选育江南大学生物工程学院江南大学生物工程学院第一节第一节从自然界中分离筛选菌种从自然界中分离筛选菌种1、生产菌株来源、生产菌株来源索取或购买索取或购买自己选育自己选育用原有菌株进行遗传改造进行育种用原有菌株进行遗传改造进行育种向菌种保藏机构索取、购买出发菌株进行选向菌种保藏机构索取、购买出发菌株进行选从自然界中分离菌种从自然界中分离菌种从自然界中分离菌种就是从自然界微生物从自然界中分离菌种就是从自然界微生物资源中有目的、快速、准确地选出所需要的菌种。
资源中有目的、快速、准确地选出所需要的菌种。
设计方案设计方案采样采样增殖培养增殖培养*平板分离平板分离筛选筛选（初筛、复筛初筛、复筛）单株纯种分离单株纯种分离性能考察性能考察（生产性能试验、毒性试验、生产性能试验、毒性试验、菌种鉴定）菌种鉴定）从从自然界中分离筛选菌种的一般步骤自然界中分离筛选菌种的一般步骤一、采样一、采样从自然界种采集含目的菌的样品从自然界种采集含目的菌的样品1.环境条件对土样本中微生物分布的影响环境条件对土样本中微生物分布的影响营养环境营养环境水分水分温度温度通风通风酸碱度酸碱度2.采样方法采样方法
（1）去除表层土去除表层土
（2）取取5-15cm土土样样几几十十克克，装装入入无无菌菌牛牛皮皮低低袋或逆料袋中袋或逆料袋中3.注意注意记录：
时间，地点，环境情况等记录：
时间，地点，环境情况等样品袋应封好口，防止水分失去样品袋应封好口，防止水分失去土样应在分离前破碎土样应在分离前破碎尽快分离尽快分离二二.增殖培养（富集培养）增殖培养（富集培养）适用：
样品中目的菌数量不够多时适用：
样品中目的菌数量不够多时目的目的：
提高样品中目的菌的数量和比例：
提高样品中目的菌的数量和比例原原理理：
通通过过控控制制营营养养成成分分或或培培养养条条件件，使使目目的的菌菌得以繁殖和得以繁殖和/或非目的菌的生长受到抑制或非目的菌的生长受到抑制1、增殖培养的、增殖培养的方法方法控制营养成分控制营养成分控制培养基控制培养基pH控制培养温度控制培养温度热处理热处理增殖芽孢细菌增殖芽孢细菌添加抑制剂添加抑制剂三三.纯种分离纯种分离目目的的：
将将目目的的菌菌从从混混杂杂的的微微生生物物中中分分离离出出来来，获获得纯培养得纯培养1.纯种分离的一般方法纯种分离的一般方法
（1）稀释平板法稀释平板法倾注平板或涂布平板倾注平板或涂布平板
（2）划线法划线法（3）组织分离法组织分离法*适用于分离高等真菌及植物病原菌适用于分离高等真菌及植物病原菌稀释分离涂布平板稀释分离倾注平板22、平皿反应快速检出法、平皿反应快速检出法定性或半定量定性或半定量纸片培养显色法纸片培养显色法透明圈法透明圈法变色圈法变色圈法生长圈法生长圈法抑制圈抑制圈琼脂块培养法筛选抗生素产生菌程序3、厌氧性微生物的分离法、厌氧性微生物的分离法
（1）去除培养基中的溶解氧，降低）去除培养基中的溶解氧，降低Eh
（2）创造无氧环境）创造无氧环境物理除氧物理除氧空气置换法：
干燥器或厌氧培养罐空气置换法：
干燥器或厌氧培养罐化学除氧化学除氧H2+O2H2O（钯作催化剂）钯作催化剂）GASPAK罐罐除除氧氧：
硼硼氢氢化化钠钠、柠柠檬檬酸酸，碳碳酸酸氢氢钠钠化学反应产生化学反应产生H2和和CO2，H2与与O2反应生成水反应生成水（3）厌氧分离（培养）技术）厌氧分离（培养）技术高层琼脂柱技术高层琼脂柱技术厌氧罐技术厌氧罐技术厌氧手套箱技术厌氧手套箱技术GasPak厌氧手套箱厌氧手套箱厌氧培养装置厌氧培养装置四四、筛选、筛选初筛、复筛初筛、复筛：
好氧培养好氧培养五、培养工艺条件试验与生产试验五、培养工艺条件试验与生产试验1、摇瓶发酵条件、摇瓶发酵条件培培养养基基组组成成、初初始始pH、通通风风量量（装装液液量量）、接接种种量量、培养温度培养温度2、小型台式发酵罐发酵工艺条件、小型台式发酵罐发酵工艺条件溶解氧控制，溶解氧控制，pH值控制，原料添加模式，消泡剂值控制，原料添加模式，消泡剂第二节第二节基因突变基因突变突变（突变（Mutation）定义）定义：
遗传物质核酸（遗传物质核酸（DNA或病或病毒中的毒中的RNA）的分子结构或数量突然发生了可遗传）的分子结构或数量突然发生了可遗传的变化。
的变化。
突变是一种遗传的状态，是基因由于结构发生改变突变是一种遗传的状态，是基因由于结构发生改变从而由原来的存在状态变为另一种存在状态，即它的从而由原来的存在状态变为另一种存在状态，即它的等位基因。
等位基因。
突变体：
突变体：
带有突变基因的细胞或个体带有突变基因的细胞或个体突变型：
突变型：
突变体的基因型或表型称为突变型，和其相突变体的基因型或表型称为突变型，和其相对的原存在状态称为野生型。
对的原存在状态称为野生型。
21一、一、突变类型突变类型按变化范围分突变类型按变化范围分突变类型（一一）染色体畸变染色体畸变（chromosomeaberration）染色染色体数目的变化或染色体结构发生较大片体数目的变化或染色体结构发生较大片段的异常改变。
段的异常改变。
1、染色体数目的变化染色体数目的变化1）整倍体整倍体（euploidy）：
含有完整的染色体组含有完整的染色体组单倍体：
单倍体：
haploid二倍体：
二倍体：
diploid三倍体：
三倍体：
triploid四倍体：
四倍体：
tetraploid2）非整倍非整倍体体aneuploidy：
含有不完整状态的染含有不完整状态的染色体组，一般是指二倍体中成对染色体成员色体组，一般是指二倍体中成对染色体成员的增加或减少。
的增加或减少。
单体（二倍减一，单体（二倍减一，monosomicdiploid）:
2n-1缺体（二倍减二，缺体（二倍减二，nullisomicdilpoid）:
2n-2三体（二倍加一，三体（二倍加一，trisomicdiploid）:
2n+1四体（二倍加二，四体（二倍加二，tetrasomicdiploid）:
2n+2双二倍加一（双二倍加一（doubletrisomic）:
2n+1+1部分二倍体部分二倍体（merodiploid）：
）：
细菌等原核生细菌等原核生物中由一整条染色体和外来的一个染色体片物中由一整条染色体和外来的一个染色体片段所构成的不完整二倍体。
段所构成的不完整二倍体。
2、染色体结构的变化、染色体结构的变化缺失缺失deletion：
重复重复duplication：
倒位倒位inversion：
易位易位translocation：
bf（二二）基因突变（基因突变（genemutation）-染色体局部座位内的变染色体局部座位内的变化化点突变点突变：
只涉及：
只涉及DNA分子中一对或少数几对碱分子中一对或少数几对碱基的改变。
突变发生在一个基因范围内。
基的改变。
突变发生在一个基因范围内。
多位点突变：
突变超出一个基因范围。
多位点突变：
突变超出一个基因范围。
1、碱基置换、碱基置换basereplacementDNA链上的某一碱基对为另一碱基对所取代。
链上的某一碱基对为另一碱基对所取代。
（1）转换转换transition：
（2）颠换颠换transversion：
（3）遗传学效应遗传学效应错义突变错义突变missensemissensemutationmutation：
同义突变同义突变silentmutationsilentmutation：
无义突变无义突变nonsensemutationnonsensemutation：
2、移码突变、移码突变frameshiftmutation：
由于一对或由于一对或少数几对（不是三的倍数）核苷酸的插入或缺少数几对（不是三的倍数）核苷酸的插入或缺失而造成此后一系列遗传密码子的阅读框发生失而造成此后一系列遗传密码子的阅读框发生移位错误的突变。
移位错误的突变。
PhePheAspAspGluGluProProLeuLeuCysCysThrThr5-TTCGAT5-TTCGATGGAGCCCTTGTGCACG-3AGCCCTTGTGCACG-3GAmutationGAmutationPhePheAspAspLysLysProProLeuLeuCysCysThrThr5-TTCGAT5-TTCGATAAAGCCAGCCCCTTGTGCACG-3TTGTGCACG-3CTmutationCTmutationPhePheAspAspLysLysProProLeuLeuCysCysThrThr5-TTCGATAAGCC5-TTCGATAAGCCTTTTGTGTTGTGCCACG-3ACG-3CAmutationCAmutationPhePheAspAspLysLysProProLeuLeuStopStopThrThr5-TTCGATAAGCCCTTGTG5-TTCGATAAGCCCTTGTGAAACG-3ACG-3PhePheAspAspGluGluProProLeuLeuCysCysThrThr5-TTCGATGAG5-TTCGATGAGCCCCCCTTGTGCACG-3TTGTGCACG-3InsertionofAInsertionofAPhePheAspAspLysLysThrThrLeuLeuValHisValHis5-TTCGATAAG5-TTCGATAAGAACCCCCTTGTGCACG-CTTGTGCACG-33二、按表型效应分突变类型二、按表型效应分突变类型野生型野生型wildtype：
表现该物种正常表型的生物。
表现该物种正常表型的生物。
突变型突变型mutant：
由于突变导致其正常的表型发生由于突变导致其正常的表型发生了改变的生物。
了改变的生物。
1形态突变型形态突变型2生化突变型生化突变型营养缺陷型营养缺陷型auxotrophicmutant抗性突变型抗性突变型resistantmutant3.致死突变型致死突变型4.条件致死突变型条件致死突变型5.调节突变型调节突变型三、三、基因突变的规律基因突变的规律不对应性或自发性、不对应性或自发性、随机性随机性、稀有性、稀有性、独立性、独立性、稳定性、稳定性、可逆性、可逆性、诱变性诱变性、1、自发突变的证实、自发突变的证实随机性、不对应性随机性、不对应性1）波动实验）波动实验2）涂布实验）涂布实验3）影印培养实验）影印培养实验波动实验E.coliB抗噬菌体抗噬菌体aa的的波动测验结果波动测验结果培养皿编号培养皿上菌落数样品来自同一培养物样品来自不同培养物11446411021556200031352230042148107051565500861444253031726494000816512501920564030101347764815111071012040130191400151016017170111864019002035平均值平均值16.751.43.311.35303.8方方差差15273.8694662040.8四、突变的频率：
四、突变的频率：
突变率（突变率（mutationrate）：
）：
每个细胞每一世代每个细胞每一世代中发生突变的概率。
中发生突变的概率。
v世代总数世代总数=N2-N1v突变率的测定：
突变率的测定：
固体平板法测突变率：
固体平板法测突变率：
m=（M2-M1）/（N2-N1）液体培养法测突变率：
液体培养法测突变率：
m=2（M2/N2-M1/N1）/（g2-g1）液体稀释法测突变率：
液体稀释法测突变率：
P0=e-mNv细胞分裂非同步性效正：
突变率细胞分裂非同步性效正：
突变率=ln2m=0.69m五、自发突变的机制五、自发突变的机制环境因素的影响环境因素的影响微生物自身产生的代谢物的影响微生物自身产生的代谢物的影响转座子所造成的插入突变转座子所造成的插入突变DNADNA复制过
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