《土壤微生物生态工程》— 微生物育种（22）

人们研究微生物遗传学的目的，就是为了更好地利用和控制微生物的遗传变异特性，使之为生产建设服务，为人类造福。在微生物工业上把所有通过培养微生物，使某种特定代谢产物大量积累的过程均称为发酵。目前，发酵已由野生型菌株发酵向代谢调控发酵转移。所谓代谢调控发酵，就是利用遗传学的原理和方法，人为地在DNA水平上改变和控制微生物的代谢，使目的产物大量积累的发酵。代谢调控发酵的关键之一就是选育从遗传角度解除了微生物正常代谢机制的突变株。微生物育种的方法目前主要是利用诱变、杂变和遗传工程等。

（一）突变与育种

1．自发突变与育种

①生产中选育菌株  在日常生产过程中，微生物也会以一定频率发生自发突变。富于实际经验和善于细致观察的人们就可及时抓住这类良机来选育优良的生产菌株。例如，从污染噬菌体的发酵液中有可能分离到抗噬菌体的新菌株。

②定向培育优良菌株  定向培育是指用某一特定因素长期处理某一微生物培养物，同时不断对它们进行传代，以达到累积并选择相应的自发突变体的一种古老的育种方法。由于自发突变的频率较低，变异程度较轻微，所以培育新种的过程十分缓慢。与诱变育种、杂交育种和基因工程技术相比，定向培育法带有“守株待兔”的性质，除某些抗性突变外，一般要相当长的时间。

2．诱变育种

诱变育种是指利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变频率大幅度提高，然后设法采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学实验之用。诱变育种具有极其重要的实践意义。当前发酵工业和其他微生物生产部门所使用的高产菌株，几乎都是通过诱变育种而大大提高了生产性能的。其中最突出的例子就是青霉素生产菌株的选育。1943年，产黄青霉每毫升发酵液只产生约20单位的青霉素．通过诱变育种和其他措施配合，目前的发酵单位已比原来提高了三四十万倍，达到每毫升5万～10万单位。诱变育种除能提高产量外，还可达到改进产品质量、扩大品种和简化生产工艺等目的，故仍是目前使用最广泛的育种手段之一。

诱变育种的基本路线，以选育在生产实践中最重要的高产突变株为例，概括表示如下:

诱变育种的原则：①挑选优良的出发菌株；②处理单孢子（或单细胞）悬液；③选择简便有效、最适剂量的诱变剂；④选用最适剂量；⑤利用复合处理的协同效应；⑥利用和创造形态、生理与产量间的相互指标；⑦设计或采用高效的筛选方案或方法。

（二）原生质体融合育种

1.原生质体融合育种的特点

原生质体融合就是将两个亲株的细胞壁分别通过酶解作用加以剥除，使其在高渗环境中释放出只有原生质膜包被着的球状原生质体，然后将两个亲株的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇(PEG)助融，使它们相互凝集，通过细胞质融合，接着发生两套基因组之间的接触、交换，从而友生基因组的遗传重组，就可以在再生细胞中获得重组体。原生质体融合技术具有7个方面的优点：①杂交频率较高；②受接合型或致育性的限制较小；③重组体种类较多；④遗传物质的传递更为完整；⑤可获得性状优良的重组体；⑥可提高育种效率；⑦可采用产量性状较高的菌株作为融合亲株。

2.原生质体融合育种的步骤

原生质体融合育种一般包括如下步骤：①标记菌株的筛选；②原生质体的制备；③原生质体的再生；④原生质体的融合；⑤融合子的选择；⑥实用性菌株的筛选。