微生物誘變育種一般按照圖12-1所示工作程序進行。
二、誘變育種的操作要點
(一)出發菌株的選擇
用來進行誘變的菌株稱為出發菌株。誘變育種的目的在於提高微生物代謝產物的產量、改進質暈或產生新的代謝產物。因此,選擇出發菌株對誘變效果尤為重要。
1.作為出發菌株疢對誘變劑敏感,變異幅度大。
2.從自然界分離到的野生型菌株,對誘變劑敏感,易發生正向突變。由自發突變經
篩選得到的菌株也屬於野生型菌株。
3.經誘變處理獲得的高產菌株再誘變時易出現負突變,繼續提高產量較難,不易直接作出發菌株。
4.選擇易於表現出基因發生改變的單倍體細胞,酵母菌二倍體細胞很穩定,應該挑選異宗接合的單倍體菌株或用子囊孢子進行誘變。
5.選擇單核或細胞核少的細胞,在黴菌的誘變育種中,多采用分生孢子或孢子囊孢
子進行誘變處理。
(二)細胞懸液的製備
1.采用生理狀態一致的單細胞或單孢子進行誘變處理,不可能使細胞均勻地接觸誘
變劑,還可以減少分離性表型延遲現象的發生。因此,誘變處理前的細胞應盡可能達到同步培養和對數生長期狀態。
2. 一般誘變處理真菌孢子或酵母菌營養細胞,其細胞懸液濃度應為106個/ml而細菌營養細胞或放線菌孢於濃度為108個/ml,細胞懸液濃度可用平板計數法和血球計數板法測定。
3.一般情況,使用物理誘變劑處理時,用生理鹽水配製細胞懸液;而使用化學誘變劑處理時,由於pH變化易引起誘變劑性質的改變而都使用緩衝液配製細胞懸液。
(三)誘變劑和處理方法的選擇
1.誘變劑的選擇 對誘變劑的要求是使遺傳物質改變大,難於產生回複突變,這樣獲得的突變株突變性狀穩定。亞硝基胍(NTG)和甲基磺酸己酯(EMS)等烷化雖能引起高頻度的變異,但它們多是引起堿基對轉換突變,易發生回變;而能引起染色體大損傷或移碼的紫外線、γ-射線等誘變劑,其有優越性能。
2.誘變劑量的選擇 選擇最適誘變劑量,也就是在提高突變率的基礎上,即能擴大變異幅度,又能使變異向正向突變範圍移動的劑量。研究方向正向突變多出現在偏低劑量中,形態變異多發生在偏高劑量中,而一般形態變異多趨向於降低產量。
3.誘變處理方法的選擇
(1)紫外線與光複活的交替處理 能使紫外線誘變作用得到顯著增強。多次紫外線照射後,並在每次照射後進行-次光複活,突變率將大大提高。
(2)誘變劑的複合處理有一定的協同效應,複合處理有以下幾種方式:兩種或多種
誘變因子先後使用;同—種誘變劑重複使用;兩種或兩種以上誘變劑的交替使用等。
(四)中間培養
突變基因的出現並不意味著突變表型的出現,表型的改變落後於基因型改變的現象,稱為表型延遲。其原因是分離性延遲和生理性延遲造成的。為此,必須將誘變處理的菌液進行中間培養,即將菌液接入完全液體培養基中培養過夜。
(五)突變株的分離
1.營養缺陷性菌株的分離
(1)淘汰野生型、濃縮缺陷型
(2)缺陷菌株的檢出
(3)營養缺陷型的鑒定
2.抗性突變菌株的分離
(1)抗藥性突變株的分離
(2)抗代謝結構類似物突變菌株的分離
3.產量性狀突變的分離
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