[發(fā)明專利]一種連續(xù)式微生物物理誘變育種方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710793967.3
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN109423489B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 緱仲軒;緱敬軒;葉立生
• 申請（專利權）人: 江蘇食品藥品職業(yè)技術學院
• 主分類號: C12N13/00
• 分類號: C12N13/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權代理有限公司 11385
• 代理人: 朱玲艷

本發(fā)明提供了一種連續(xù)式微生物物理誘變育種方法，主要應用于生物發(fā)酵中菌種的快速誘變與高產(chǎn)菌種的獲得。該方法由誘變盒與輻射遮擋板組成，誘變盒用于鋪設待誘變的菌種，遮擋板可覆蓋于誘變盒之上，在外力的作用下可勻速或變動地運動，并依次遮擋住物理的輻射。該發(fā)明能完整地保存從0時刻到T時刻的物理誘變信息，快速地進行物理誘變操作，簡化了物理誘變育種的操作步驟。本發(fā)明主要應用于生物工程領域的微生物誘變育種領域，篩選更高活性的發(fā)酵菌種，提高發(fā)酵產(chǎn)量與質量，減低發(fā)酵成本。

技術領域

本發(fā)明涉及一種連續(xù)式微生物物理誘變育種方法，主要應用于生物發(fā)酵中菌種的快速誘變與高性能菌種的獲得，在藥物、能源、化工、環(huán)境等生物發(fā)酵領域的均有應用。

背景技術

在工業(yè)生產(chǎn)中，發(fā)酵工業(yè)占有重要地位，大量的生物活性物質如抗生素、氨基酸、糖肽等均可由微生物發(fā)酵生產(chǎn)。發(fā)酵技術決定于三個因素，即菌種、發(fā)酵設備與發(fā)酵工藝。為了提高發(fā)酵水平，提高生產(chǎn)效率，人們也都從這三方面進行努力與突破，而菌種技術的突破具有事半而功倍的效果。通過育種技術可以人為地使某些代謝產(chǎn)物過量積累，使生物合成的代謝途徑朝著人們所希望的方向加以引導。高產(chǎn)優(yōu)質的菌種可以大大地降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。菌種育種技術分為誘變育種與基因工程育種兩大類。對于遺傳背景清楚、代謝途徑簡單的菌種與代謝產(chǎn)物，用基因工程育種更為有效。而對于遺傳背景不清楚、代謝調控復雜的菌種，用人工誘變育種的方法更為可行。這些方法雖然經(jīng)典，但非常有效，因而泛應用于發(fā)酵工業(yè)的菌種改良中。微生物誘變處理一般采取物理誘變方法與化學誘變方法。物理誘變方法有紫外線(UV)、X射線、γ-射線，快中子，激光，微波，離子束、低溫等離子體等；化學誘變方法是使用化學誘變劑使微生物的基因發(fā)生變化的方法。常見的化學誘變劑有堿基類似物、烷化劑甲基磺酸乙酯(EMS)等。化學誘變劑對人體危害甚大，有一定的致癌作用。操作過程需要嚴密防護。即使用過的工具，也要嚴格收藏隔離，以防失接觸引起人體的損害。與化學誘變相比，物理誘變對環(huán)境與操作者的影響較小，且簡便易行，因而受到育種者的青睞。

紫外誘變是物理誘變里最常用的方法。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶有很強的紫外光吸收能力，最大的吸收峰在260nm。因此，波長260nm的紫外輻射是最有效的誘變劑。紫外線能是使DNA分子形成嘧啶二聚體，即兩個相鄰的嘧啶共價連接，二聚體出現(xiàn)會減弱雙鍵間氫鍵的作用，并引起雙鏈結構扭曲變形，阻礙堿基間的正常配對，從而有可能引起突變或死亡。另外二聚體的形成，會妨礙雙鏈的解開，因而影響DNA的復制和轉錄.總之紫外輻射可以引起堿基轉換、顛換、移碼突變或缺失等。

γ-射線也是一種典型的物理育種方法，它屬于電離輻射，能產(chǎn)生電離作用，因而能直接或間接地改變DNA結構。其直接效應是，脫氧核糖的堿基發(fā)生氧化，或脫氧核糖的化學鍵和糖-磷酸相連接的化學鍵斷裂，使得DNA的單鏈或雙鏈鍵斷裂。其間接效應是電離輻射使水或有機分子產(chǎn)生自由基，這些自由基與細胞中的溶質分子起作用，發(fā)生化學變化，作用于DNA分子而引起缺失和損傷。此外，電離輻射還能引起染色體畸變，發(fā)生染色體斷裂，形成染色體結構的缺失、易位和倒位等。

常壓室溫等離子體(Atmospheric and Room Temperature Plasma縮寫為ARTP)能夠在一個大氣壓下產(chǎn)生溫度在25～40℃之間的、具有高活性粒子(包括處于激發(fā)態(tài)的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等)濃度的等離子體射流。等離子體中的活性粒子作用于微生物，能夠使微生物細胞膜的結構及通透性改變，并引起基因損傷，導致微生物產(chǎn)生突變。該技術由清華大學邢新會教授的團隊產(chǎn)業(yè)化，并在2017年第45屆日內瓦國際發(fā)明展獲得大會金獎。

盡管物理誘變技術取得了豐碩的成果，但對操作層面而言，物理誘變技術不可控因素多、操作繁瑣、費時費力。一般需要先要進行繁瑣的致死率測定，描繪致死率曲線。然后選擇適當?shù)臅r間與強度進行誘變操作。

本發(fā)明的目的就是針對上述物理誘變存在的問題，提供一種連續(xù)式的簡便的微生物物理誘變方法。目的是提高微生物物理誘變的方便性，簡化物理誘變過程，提高誘變育種的效率。

發(fā)明內容