[發明專利]第21顆返回式衛星的太空高效微生物菌種及制備與應用

無效

• 申請號: 200810017415.4
• 申請日: 2008-01-28
• 公開（公告）號: CN101280287A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 孫衛
• 申請（專利權）人: 孫衛
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;A61K35/74;A61P35/00;A61P37/02;A61P29/00;A61P3/10;A61P3/06;A61P39/06;C12R1/46
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李罡

技術領域

本發明涉及空間誘變優良微生物菌種，具體說是一種空間誘變優良微生物菌種及其制備方法與應用。

背景技術

微生物是與人類關系密切的一類微小生物體，具有種類的多樣性和功能的復雜性.在藥物的研發中某些微生物發揮了十分重要的作用，微生物藥物的研發主要環節包括菌種的選育，發酵工藝優化，提取與精制工藝的研究等。

早在十九世紀人們就發現被溶血性鏈球菌感染的癌癥患者腫塊自然消退的現象，人們先后發現溶血性鏈球菌及其制劑有一定的藥理活性。

浩瀚的太空疆域無垠，有著地面上難以想像的環境條件，在太空環境里，生物的變異與進化要比地面快成千上萬倍。因此，太空為發展新物種、新醫藥等提供了理想的實驗場所和生產基地。微生物空間誘變育種是制藥工業培育新菌種的一種有效方法。一個優良的菌種可以在不增加或很少增加成本情況下大幅度提高產品的產量和質量。長期以來，我國采取自然選擇和理化因素進行微生物育種，得到的育種方法遠遠不能滿足制藥工業生產的需要，目前與國際上同類高產菌種相比，其生產效價有很大的差距。該菌種生產周期及發酵周期長，用于工業化生產的產量低，價格昂貴，使用范圍小，有效成份含量低。運用空間技術進行微生物誘變育種是培育新生物菌種的一種有效方法，其原理是通過外層空間特殊的物理化學環境，即微重力、強輻射、高能粒子、交變磁場及高真空的環境中，引起菌種DNA分子的變異和重組，菌種遺傳性狀發生改變，從而獲得生命力旺盛、生長速度快、代謝產物得率高、品質優良并可穩定遺傳的高產高效菌種。

發明內容

本發明的目的是提供一種空間誘變優良微生物菌種及其制備方法與應用，它利用太空特殊環境，通過搭載第21顆返回式科學與技術試驗衛星，將菌株送入太空，遨游一定時間后安全返回，淘汰負向變異菌株，選出性質優良的正向變異菌株進行復篩，最終得到生命力旺盛、生長速度快、發酵單位高、發酵周期短、多肽含量高、遺傳性質穩定、生產適應性強、具有空間累加效應的優良微生物菌種。應用于工業化生產的生產菌種，具有產量高、用途廣、成本低、有效成份含量高等特點。

本發明的技術方案是設計一種空間搭載用于工業生產的優良菌種，其特征是：它將α-溶血鏈球菌菌種搭載第21顆返回式科學與技術試驗衛星，運用空間技術進行微生物誘變育種方法，通過外層空間特殊的物理化學環境，即微重力、強輻射、高能粒子、交變磁場及高真空的環境中，導致α-溶血鏈球菌菌種遺傳性質發生變異，引起菌種DNA分子的變異和重組，從而獲得生命力旺盛、生長速度快、品質優良的菌種，優選出其中的正變異、遺傳性質穩定的菌種作為生產菌種，該菌種已于2006年1月18日由中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，編號為CGMCCNo.1589。

一、ST-21號菌種的篩選

在太空育種中心對搭載菌種進行了反復的培養和篩選，優選出極少量遺傳穩定的正變異菌株，進行地面研究：

1.返地后對菌株進行培養和篩選：菌株經過分離培養長出單菌落后進行存活率的計算，有目的地將其編號保存，按照革蘭氏染色、菌落形態、色素、菌膜及光澤度等進行形態特征上的對比分析，進一步通過試驗，優選出發酵周期縮短24小時的正向突變高產菌株。

2.培養特征的研究：通過培養，研究了太空菌株ST-21號培養基在碳氮比、營養成分、pH、溫度、氧需求、發酵周期等方面的適應情況變化，并根據變化及時進行相關生長參數的調整。確定太空菌株培養基成分、運行參數、pH、發酵周期等。

3.生理生化反應：對經航天搭載、太空誘變、地面篩選出的菌株進行細胞形態特征觀察及其與地面對照菌株相關生理生化指標的對比觀察。生產菌株通過太空搭載，細胞的活性物質增加，細胞生長豐茂飽滿，利用糖產酸現象比地面對照菌株有所改變，而地面對照菌株在某些糖的發酵中已失去產酸的能力。

4.代謝產物的測定：用化學法和儀器測試它的主要化學組分及結構有無變化。通過實驗檢測：發現太空菌株ST-21號僅發酵周期大大縮短，而且其發酵產物比對照組產物含量平均高出三倍以上。

5.遺傳性狀及蛋白表達的研究：DNA是決定遺傳的主要物質，基因是遺傳的基本單位。由于基因突變會致使蛋白質的結構改變，最后導致個體性狀的差異。因此，我們進行了α-溶血鏈球菌(地面株標號為D33號菌株)和太空搭載后篩選菌株(ST21菌株)16S-23S?rDNA間區對比檢測，檢測結果發現D33和ST21菌株有如下基因位點的差異：