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微生物菌種的退化

來源:上海研生實(shí)業(yè)有限公司   2011年04月25日 09:50  

1.1. 菌種的退化現(xiàn)象
隨著菌種保藏時(shí)間的延長(zhǎng)或菌種的多次轉(zhuǎn)接傳代,菌種本身所具有的優(yōu)良的遺傳性狀可能得到延續(xù),也可能發(fā)生變異。變異有正變(自發(fā)突變)和負(fù)變兩種,其中負(fù)變即菌株性狀的劣化或有些遺傳標(biāo)記的丟失均稱為菌種的退化。但是在實(shí)踐中,必須將由于培養(yǎng)條件的改變導(dǎo)致菌種形態(tài)和生理上的變異與菌種退化區(qū)別開來。因?yàn)閮?yōu)良菌株的性能是和發(fā)酵工藝條件緊密相關(guān)的。如果培養(yǎng)條件發(fā)生變化,如培養(yǎng)基中缺乏某些元素,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)孢子數(shù)量減少,也會(huì)引起孢子顏色的改變;溫度、pH值的變化也會(huì)使發(fā)酵產(chǎn)量發(fā)生波動(dòng)等。所有這些,只要條件恢復(fù)正常,菌種原有性能就能恢復(fù)正常,因此這些原因引起的菌種變化不能稱為菌種退化。常見的菌種退化現(xiàn)象中,zui易覺察到的是菌落形態(tài)、細(xì)胞形態(tài)和生理等多方面的改變,如菌落顏色的改變,畸形細(xì)胞的出現(xiàn)等;菌株生長(zhǎng)變得緩慢,產(chǎn)孢子越來越少直至產(chǎn)孢子能力喪失,例如放線菌、霉菌在斜面上多次傳代后產(chǎn)生“光禿”現(xiàn)象等,從而造成上用孢子接種的困難;還有菌種的代謝活動(dòng),代謝產(chǎn)物的能力或其對(duì)寄主的寄生能力明顯下降,例如黑曲霉糖化能力的下降,抗菌素發(fā)酵單位的減少,枯草桿菌產(chǎn)淀粉酶能力的衰退等。所有這些都對(duì)發(fā)酵均不利。因此,為了使菌種的優(yōu)良性狀持久延續(xù)下去,必須做好菌種的復(fù)壯工作。即在各菌種的優(yōu)良性狀沒有退化之前,定期進(jìn)行純種分離和性能測(cè)定。
1.2. 菌種退化的原因
菌種退化的主要原因是有關(guān)基因的負(fù)突變。當(dāng)控制產(chǎn)量的基因發(fā)生負(fù)突變,就會(huì)引起產(chǎn)量下降;當(dāng)控制孢子生成的基因發(fā)生負(fù)突變,則使菌種產(chǎn)孢子性能下降。一般而言,菌種的退化是一個(gè)從量變到質(zhì)變的逐步演變過程。開始時(shí),在群體中只有個(gè)別細(xì)胞發(fā)生負(fù)突變,這時(shí)如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采用有效措施而一味移種傳代,就會(huì)造成群體中負(fù)突變個(gè)體的比例逐漸增高,zui后占優(yōu)勢(shì),從而使整個(gè)群體表現(xiàn)出嚴(yán)重的退化現(xiàn)象。因此,突變?cè)跀?shù)量上的表現(xiàn)依賴于傳代,即菌株處于一定條件下,群體多次繁殖,可使退化細(xì)胞在數(shù)量上逐漸占優(yōu)勢(shì),于是退化性狀的表現(xiàn)就更加明顯,逐漸成為一株退化了的菌體。同時(shí),對(duì)某一菌株的特定基因來講,突變頻率比較低,因此群體中個(gè)體發(fā)生性能的突變不是很容易的,但就一個(gè)經(jīng)常處于旺盛生長(zhǎng)狀態(tài)的細(xì)胞而言,發(fā)生突變的機(jī)率比處于休眠狀態(tài)的細(xì)胞大得多,因此,細(xì)胞的代謝水平與基因突變關(guān)系密切,應(yīng)設(shè)法控制細(xì)胞保藏的環(huán)境,使細(xì)胞處于休眠狀態(tài),從而減少菌種的退化。
1.3. 防止退化的措施
合理的育種 選育菌種時(shí)所處理的細(xì)胞應(yīng)使用單核的,避免使用多核細(xì)胞;
合理選擇誘變劑的種類和劑量或增加突變位點(diǎn),以減少分離回復(fù);在誘變處理后進(jìn)行充分的后培養(yǎng)及分離純化,以保證保藏菌種純碎。這些可有效的防止菌種的退化。
選用合適的培養(yǎng)基 有人發(fā)現(xiàn)用老苜蓿根汁培養(yǎng)基培養(yǎng)“5406”抗生菌—細(xì)黃鏈霉菌可以防止它的退化。在赤霉菌產(chǎn)生菌—藤倉(cāng)赤霉的培養(yǎng)基中,加入糖蜜、天門冬素、谷氨酰胺、5-核苷酸或甘露醇等物質(zhì)時(shí),也有防止菌種退化的效果。也有選取營(yíng)養(yǎng)相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基做菌種保藏培養(yǎng)基,如培養(yǎng)基中適當(dāng)限制容易利用的糖源葡萄糖等的添加,因?yàn)樽儺惗喟胧峭ㄟ^菌株的生長(zhǎng)繁殖而產(chǎn)生的,當(dāng)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富時(shí),菌株會(huì)處于旺盛的生長(zhǎng)狀態(tài),代謝水平較高,為變異提供了良好的條件,大大提高了菌株的退化幾率。
創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件 在實(shí)踐中,創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)一個(gè)適合原種生長(zhǎng)的條件可以防止菌種退化,如低溫、干燥、缺氧等。在棲土曲霉3.942 的培養(yǎng)中,有人曾用改變培養(yǎng)溫度的措施(從20-30℃提高到33-34℃)來防止它產(chǎn)孢子能力的退化。
控制傳代次數(shù) 由于微生物存在著自發(fā)突變,而突變都是在繁殖過程中發(fā)生而表現(xiàn)出來的。所以應(yīng)盡量避免不必要的移種和傳代,把必要的傳代降低到zui低水平,以降低自發(fā)突發(fā)的機(jī)率。菌種傳代次數(shù)越多,產(chǎn)生突變的幾率就越高,因而菌種發(fā)生退化的機(jī)會(huì)就越多。這要求不論在實(shí)驗(yàn)室還是在實(shí)踐上,必須嚴(yán)格控制菌種的移種傳代次數(shù),并根據(jù)菌種保藏方法的不同,確立恰當(dāng)?shù)囊品N傳代的時(shí)間間隔。如同時(shí)采用斜面保藏和其它的保藏方式(真空凍干保藏、砂土管、液氮保藏等),以延長(zhǎng)菌種保藏時(shí)間。
利用不同類型的細(xì)胞進(jìn)行移種傳代 在有些微生物中,如放線菌和霉菌,由于其菌的細(xì)胞常含有幾個(gè)核或甚至是異核體,因此用菌絲接種就會(huì)出現(xiàn)不純和衰退,而孢子一般是單核的,用它接種時(shí),就沒有這種現(xiàn)象發(fā)生。有人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)構(gòu)巢曲霉如用分生孢子傳代就容易退化,而改用子囊孢子移種傳代則不易退化;還有人采用滅過菌的棉團(tuán)輕巧地沾取“5406”孢子進(jìn)行斜面移種,由于避免了菌絲的接入,因而達(dá)到了防止退化的效果。
采用有效的菌種保藏方法 用于工業(yè)的一些微生物菌種,其主要性狀都屬于數(shù)量性狀,而這類性狀恰是zui容易退化的。因此,有必要研究和制定出更有效的菌種保藏方法以防止菌種退化。
 

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