微生物菌种选育技术(二)

4．代谢控制育种

代谢控制育种兴起于20世纪50年代末，以1957年谷氨酸代谢控制发酵成功为标志，促使发酵工业进入代谢控制发酵时期。代谢控制育种的活力在于以诱变育种为基础，获得各种解除或绕过微生物正常代谢途径的突变株，人为地使有用产物选择性地大量生成积累，从而打破了微生物调节这一障碍。从微生物育种史中可以看出，经典的诱变育种是最主要的育种手段，也是最基础的育种手段，但它具有一定的盲目性。代谢控制育种的崛起标志着育种发展到理性阶段，它与杂交育种结合在一起，反映了当代微生物育种的主要趋势。

代谢育种在工业上应用的例子很多。Tsuchida 等采用亚硝基胍诱变等方法处理乳糖发酵短杆菌2256，最终选出一株L-亮氨酸高产菌，可在13％葡萄糖培养基中积累L-亮氨酸至34g／L。李寅等采用代谢育种技术选育到了丙酮酸高产菌株 Torulopsis glabrata WSHIP303，据研究，该菌株与 Torulopisi glabrata IFO0005 相比，其独特之处在于能够很好地利用无机氮源(如氯化铵)。

代谢控制育种提供了大量的工业发酵生产菌种，从而使氨基酸、核苷酸、抗生素等次级代谢产物的产量成倍提高，大大促进了相关产业的发展。

5．基因工程育种

基因工程育种是指利用基因工程方法对生产菌株进行改造而获得高产工程菌，或者通过微生物间的转基因而获得新菌种的育种方法。基因工程育种是真正意义上的理性选育，它是按照人们事先设计和控制的方法进行育种，是当前最先进的育种技术。它包括原生质体融合技术和现代基因工程技术。

原生质体融合技术近年来发展较为活跃。由于原生质体融合技术可在种内、种间甚至属间进行，不受亲缘关系的影响，遗传信息传递量大，不需了解双亲详细的遗传背景，因而更便于操作。该技术起源于1960年，当时法国 Barski 研究小组在培养两种不同动物细胞混合时发现自发融合现象；在1978年国际工业微生物遗传学讨论会上，他们提出了原生质体的融合问题，这使该技术扩展到了育种领域。

酿酒酵母和糖化酵母的原生质体融合，获得了具有糖化和发酵的双重能力的菌株。上海第三制药厂自1980年开始摸索红霉素产生菌的选育，通过诱变、细胞融合、再诱变等几种育种方法相结合，获得了有效成分产量提高25％的菌株，该菌已经投入生产。据报道，美国已用4种假单胞菌的基因组融合到同一菌株中，创造了有超常降解能力的超级菌．其降解石油的速度奇快，几小时能够分解石油中2／3的烃类，而自然分解需要一年多才行。

近年来，灭活原生质体融合、离子束细胞融合、非对称细胞融合以及基因重排分子育种等新方法相继提出并应用于微生物育种，这是原生质体融合技术的新发展。基因工程菌的构建和应用，已在多方面显示出巨大的生命力。通过基因工程方法生产的药物、疫苗、单克隆抗体及诊断试剂等，已有几十种产品被批准上市。此外，通过基因工程方法也可培育各种抗性菌种，以及培育用于工业废水、废物处理的工程菌等。诸多类型的基因工程菌的构建使工业微生物育种突破了传统、经典的育种模式，展示了极为光明的前景。