发酵工业中有关菌种退化的问题

发布时间:2012-5-3 11:38
退化意味着随时间的推移菌种的一个或多个特性逐步减退或消失的现象,一般常指菌株的生活力、产孢子能力的衰退和目的产物产量的下降。 尽管有时出现相同的退化现象,但其原因可能很不一致,在排除杂菌污染和环境条件的因素后,一般可归因为: 由于菌系不纯,如既有正常菌株,也有产量高产孢弱的菌株,还有产孢高而产量低的菌株,经过连续分离高产菌株后,有时使产量高产孢弱的菌株占优势。这种情况可以通过定向筛选,是可以找回高产的正常菌株的。 由于不纯的异核菌丝体分裂,致使产量降低的情况。分析表明,群体中生长快、产量低的部分是生长弱、产量高菌株中的一个亚株,有时前者有较高的利用碳水化合物的能力,混合培养时,整体表现为产量很低。要避免这种现象的出现,在菌种选育时就应避免使用含有多核的孢子和菌丝片段。有时即使应用单核孢子,由于嵌合作用的发生,一个单倍体突变形成了异核体,仍会出现不纯的菌落。或者碱基顺序的突变只发生于DNA双链的一股上,夏制时就形成了一个突变的子细胞和一个未突变的子细胞。一般认为诱发DNA碱基转换或颠换等变化时,多出现不稳定菌株,而诱发缺失变异时,出现稳定菌株较多,因为缺失突变不能回复。 有些由营养缺陷型和抗结构类似物选育而来的菌株,存在着产生回复突变为野生型而降低产量的问题,这无疑是真正的退化。在筛选时就应注意到选用双重营养缺陷型,或者既是营养缺陷又是抗结构类似物,因这类菌株发生回复突变的几率较小。抗结构类似物的高产菌株,可在培养液中加入适量机构类似物,以防止回复突变株的增值。利用高产株和回复突变株对抗生素敏感性不同,加适量抗生素也是防止回复株增值的方法之一。 其他变异造成的代谢失调:如主流代谢转为合成大量代谢产物的支路代谢而导致细胞活力的减弱或使产孢子的能力逐代减退。这些情况,有时可通过与未退化的菌株杂交或通过合适的寄主(出发菌株为病原菌或兼性寄生菌)传代得以恢复。 除了上述的原因和采取相应防止退化的措施外,尚有若干措施可以考虑: 由于基因突变是菌种退化的一个重要原因,因此,尽可能减少突变是防止退化的重要一环。一般而言,低温保藏可以减少突变发生。制定科学的技术管理制度也是防止退化的重要环节。例如,在使用时多制作平行的菌种斜面,少转接传代。 在建立新的生产菌株时或在使用过程中认真进行单菌落分离。选择一种有利于高产(或其它有利性状)菌而不利于低产(或其它不利性状)菌株的培养条件。例如,对一些抗药性,抗噬菌体菌株作单菌落分离以后,在有药物或噬菌体的条件下培养一定时间。对由于上述遗传学方面的原因造成的高产菌株的高产性状不稳定,首先在菌种选育中就应注意菌株产量分布中的稳定,而不仅仅以产量的数值为准。 用单倍化试剂(如双氟苯丙氨酸)处理高产菌株,有提高菌株稳定化的作用。也有报道用有毒的前体处理生产菌株,可淘汰低产菌株,稳定和提高了菌株的生产能力。向生长培养基中加入锰,可增加菌株的稳定性。
本文参考《发酵微生物学》一书。
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