獸用抗生素生產(chǎn)中的微生物育種方法

張善飛 李云飛 梁景樂

山東勝利生物工程有限公司，山東濟(jì)寧272000

獸用抗生素生產(chǎn)中微生物育種在發(fā)酵工業(yè)中具有不可替代的地位?，F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)發(fā)展如此迅猛的原因主要有2 個，其中一個為發(fā)酵工藝的改進(jìn)和發(fā)酵設(shè)備的更新，另一個就是微生物育種方法的技術(shù)進(jìn)步。微生物育種為發(fā)酵工藝提供了人類各種各樣的高產(chǎn)突變菌株，使抗生素、酶制劑、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、核苷酸、激素、生物堿、不飽和脂肪酸以及其他生物活性物質(zhì)等產(chǎn)品的產(chǎn)量成倍甚至成千倍地增長，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到大幅提高。微生物育種方法主要包括自然選育、誘變育種、基因工程育種等。

1 微生物育種方法

1.1 自然選育

自然選育是最常規(guī)的一種育種方法，以自然突變?yōu)榛A(chǔ)，篩選出優(yōu)良性狀的菌株。隨著富集篩選技術(shù)的開發(fā)，常規(guī)的自然選育的效率也得到了一定的提高。此種方法簡單易行，能有效得到純化菌種，防止菌種退化，進(jìn)而達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。但是此種方法自然突變的機(jī)率非常低，一般為10-6～10-10/BP，且有的優(yōu)良性狀并不是一個基因決定的[1]，這就將突變成功的機(jī)率再次降低，所以自然選育周期長，工作量大，育種效率低。

1.2 誘變育種

誘變育種是目前使用最廣泛，在實(shí)際應(yīng)用中效果最好的育種方法之一。誘變育種是在選育的過程中，以誘變劑誘發(fā)微生物的基因突變，然后通過大量篩選得到不同于出發(fā)菌株的突變體，在這些突變體中選擇正向突變的一種育種方法。常用的誘變方法有物理誘變、化學(xué)誘變和復(fù)合誘變。

常見的物理誘變劑包括紫外線、x 射線、γ 射線、激光、低能離子、微波等。如紫外線對DNA 能引起堿基的轉(zhuǎn)換、交替或者缺失等。因?yàn)樵谖⑸顳NA 和RNA 的嘌呤或者嘧啶都有很強(qiáng)的紫外光吸收能力，并且它們最大的吸收峰在260 nm，因此常規(guī)情況下，選擇260 nm 的紫外輻射是目前認(rèn)為最有效的誘變條件[2]。如王俊等[3]使用微波輻射和紫外線照射使產(chǎn)抗生素角毛殼菌CH21 抑菌圈直徑增大62%。

常見的化學(xué)誘變劑主要指部分抗生素、堿基類似物和烷化劑、堿基類似物等藥物，比較常見的如EMS、DES、SA 和EI 等，這些化合物可以與遺傳物質(zhì)核苷酸中的嘧啶、嘌呤和磷酸反應(yīng)，并還可以對一些具體的核酸或者基因有選擇性的作用。復(fù)合誘變主要是利用2 種或多種誘變劑先后使用，或者1種或多種誘變劑重復(fù)使用，不限于物理和化學(xué)誘變劑。一般認(rèn)為符合誘變的效果會優(yōu)于一種誘變方法，因?yàn)閺?fù)合誘變一般具有協(xié)同作用，尤其是物理誘變和化學(xué)誘變同時使用，效果會更佳。

1.3 基因工程育種

基因工程育種利用基因工程的方法，對工業(yè)生產(chǎn)菌種進(jìn)行有目的的改造，從而獲得高產(chǎn)工程菌種的方法。此技術(shù)是目前最先進(jìn)的技術(shù)，主要優(yōu)點(diǎn)是能按照人們事先的設(shè)計(jì)進(jìn)行，在方向性和自覺性方面均優(yōu)于自然選育和誘變育種，當(dāng)然主要缺點(diǎn)就是對設(shè)備和條件要求較高，價(jià)格較昂貴，一般工廠不易進(jìn)行。

2 展 望

自然選育在高產(chǎn)菌株選育方面已經(jīng)逐漸被取代，誘變育種是目前使用較為廣泛的一種方法，但是基因工程育種是以后的一個方向，也將是以后最高效、最理想的方法，有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑｋS著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們可以根據(jù)自己的意愿對微生物進(jìn)行改造，使其用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。相信微生物育種技術(shù)還會繼續(xù)得到發(fā)展，為獸用抗生素生產(chǎn)提供更多優(yōu)質(zhì)的菌種，更好地服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)。