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诱变育种

    微生物诱变育种是用人工诱变方法诱发微生物基因突变，通过随机筛选，从多种多样的突变体中筛选出产量高、性能优良的突变体，并找出突变体的培养基和培养条件，使突变体在zui适环境条件下大量合成目的产物。因此，诱变、筛选和改变环境因素是诱育种的三个重要环节，三者相辅相成，缺一不可。

1.诱变育种的作用和特点

1．1诱变育种的作用

诱变育种的作用主要有以下几方面。

(1)提高有效产物的产量通过诱变育种可以提高代谢产物的产量。目前在大多数发中所使用的菌种都是通过诱变育种获得的突变株。对新分离的野生型菌种，必须经过次诱变育种才能提高菌种的水平，使之能满足工业的需要；对菌种，也需要过诱变育种不断提高产量，以降低成本。

(2)改善菌种特性，提高产品质量通过诱变育种可以改进产品质量。如青霉素原始产生菌在发酵过程中会产生黄色素，在产品的提取过程中很难除去，影响了产品质量。后来经过诱变育种，获得一株无色突变株，改进了产品质量．也简化了提炼工艺，降低了成本。

    通过诱变育种还可以提高有效组分含量。大多数微生物次级代谢产物如抗生素等都是多量分的，在多组分抗生素中，除了有效组分外，有不少是无效组分，甚至是有毒组分。通过诱变育种可以消除不需要的组分，如麦迪霉素产生菌通过诱变育种获得了A1组分高的突变株又如考拉宁产生菌通过诱变育种获得了A 2-2组分高含量的突变株。

    通过诱变育种可以改善菌种特性，选育出更适合于发酵工业的突变株。如选育产孢子能力强的突变株，可以降低种子工艺难度。选育产泡沫少的突变株，能节省消泡剂，提高水平，还能增加投料量，提高发酵罐的利用率。选育抗噬菌体突变株，可以使发酵过程免受噬菌体的感染。选育对溶氧要求低的突变株，可以在低溶氧的条件下保持高产，从而降低发酵过程的动力消耗。选育发酵液黏度的突变株，有利于改善溶氧，并有利于提高过滤性能，选育发酵低热突变株，可以降低夏季冷却水的用量，从而降低成本。

(3)开发新产品 通过诱变育种，可以获得各种突变株，其中有些能改变产物结构，有些能去除多余的代谢产物，有些能改变原有代谢途径，合成新的代谢产物。例如四环素产生菌通过诱变育种获得了6一去甲基金霉素或6-去甲基四环素的产生菌，6一去甲基金霉素是半合成二甲氨基四环素的原料。又如柔红霉素产生菌通过诱变育种能筛选到14一羟基柔红霉素(日霉素)的产生菌。利福霉素B产生菌通过诱变育种可以得到利福霉素SV的产生菌，利福霉素SV是利福霉素B的中间体，也是半合成利福霉素的原料。

1．2高产菌株诱变育种的特点

    诱变育种的主要目标是选育某种代谢产物合成能力强的高产突变株。代谢产物能力强弱是一种数量性状。

    生物的遗传变异可归纳为质量性状和数量性状两大类。大多数典型的遗传性状是不连续的．即不同的基因型产生相当不同的表型。相互之间没有重叠。如微生物孢子颜色、形状、荚膜有无等形态特征，以及营养缺陷型等生理特征。而数量性状是一个连续分布内的变化，例如抗生素、氨基酸、有机酸、核苷酸等微生物代谢产物的能力从高到低的差异是连续性差异。数量性状是由多个基因的积累作用所控制，每个基因所起的作用是有限的，并且环境条件在决定表型上也起着很大的作用。数量性状也被称为多因子、多基因或多基因座性状。

    除了质量性状和数量性状外，还有另一类性状，它的表型差异是不连续的，但它的控制却是数量的(连续的)。遗传因子和环境因子结合使得某些个体从一个表型状态达到另一个表型状态的界限。糖尿病和癌症就是这样的例子，基因型带来潜在的危险，但基因型和环境的共同作用促使某些个体越过由健康到患病的界限。

    通常生物体系的变化程度大致处于正态分布中，这是一种理想的数学分布。它给出经典的钟形曲线。平均值s的区间内包括68．3％的个体测量值，平均值1．96s的区间内包括95％的个体测量值。

    由于数量性状遗传变异的这些特点，决定了高产菌株的诱变育种具有以下特点：①由于产量性状受多基因控制，其诱变过程十分杂，诱变后产生高产突变株的频率很低，因此，需要从大量群体中去筛选高产突变株，这就使得筛选工作量很大。②由于数量性状的变异是连续的，选育高产菌株往往缺乏明确的正负效应，造成筛选工作具有一定的盲目性。③产量突变是许多细微突变的多次积累，高产菌株选育中往往采用连续多步叠加累积诱变选育法，一般很难一次性得到产量大幅度提高的菌株。单个诱变阶段产量提高幅度不高，一般仅5％～15％，这一幅度与亲本群体的能力波动范围差不多，加上操作误差也很大，有时甚至超过5％～15％，所有这些都增加了诱变育种工作的难度。