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第六章 微生物菌种的筛选与保藏
(四)菌种保藏机构 1、中国微生物菌种保藏管理委员会 CCCCM
中国普通微生物菌种保藏中心CGMCC(归口中国科学 院)
中国科学院微生物研究所(AS) 中国科学院武汉病毒研究所(AS-IV) 中国农业微生物菌种保藏中心ACCC(归口中国农业科
学院) 中国农业科学院土壤与肥料研究所(ISF) 中国工业微生物菌种保藏中心CICC(归口轻工业总会) 中国食品发酵工业研究所(IFFI)
刃天青 偶氮间苯四酚 resazurin
氧化还原指示剂,在缺氧环境下由粉红变为无色。
(2)创造无氧环境 物理除氧
空气臵换法:干燥器或厌氧培养罐 抽真空 76mmHg→充入N2 (反复3次)→充入CO2
10% +H2 10% + N2 80%
化学除氧
H2 + O2 → H2O (钯作催化剂) GASPAK罐除氧:硼氢化钠、柠檬酸,碳酸氢钠化学
4. 方法
(1)控制营养成分 ① 纤维素为唯一碳源,可增殖分解纤维素的菌 ② 可溶性淀粉为唯一碳源,可增殖产淀粉酶的菌种 ③ 酒精废水,可以增殖废水利用菌
* 多种微生物所利用的碳源、氮源不能作控制因素
(2)控制培养基pH 细菌、放线菌:中性偏碱,真菌:偏酸 但非目的菌的生长不能被完全抑制
(2) 向菌种自然界中分离菌种就是从自然界微生物资源中 有目的、快速、准确地选出所需要的菌种。
从自然界中分离筛选菌种的一般步骤 筛选目标→设计方案
采样
增殖培养
平板分离
性能考察(生 产性能试验、 菌种鉴定)
筛选(初筛、 复筛)
单株纯种分 离
一、采样
从自然界种采集含目的菌的样品
1. 环境条件对土样本中微生物分布的影响
(1)营养环境 ①高糖环境(加工蜜饯、糖果、蜂蜜的环境)土壤 中:耐渗透压酵母,柠檬能产生菌,氨基能产生菌; ②富含淀粉环境污泥、水沟旁土壤中:淀粉酶产生 菌; ③森林中腐叶烂草下土壤:纤维素酶产生菌; ④含蛋白质(蚕丝、豆饼、生皮晒厂)土壤中:蛋 白酶产生菌; ⑤油田土:石油分解菌 ;
中国海洋微生物菌种保藏管理中心(MCCC)
中国医学微生物菌种保藏中心CMCC(归口卫生部)
中国医学科学院皮肤病研究所(ID),南京 卫生部药品生物制品检定所(NICPBP) 中国预防医学科学院病毒研究所
中国抗生素微生物菌种保藏中心CACC(国家医药管理局)
中国医学科学院医药生物技术研究所 四川抗生素研究所(SIA),四川 华北制药厂抗生素研究所(IANP), 石家庄
第六章 微生物菌种的筛 选与保藏
本章要点 如何按目的要求筛选菌株 微生物菌种保藏方法 了解国内外各大菌种保藏机构
种 (speci
es)
≠
菌株
>
(strain)
第一节 从自然界中分离筛选菌种
生产菌株来源 1、索取或购买 2、自己选育
(1) 用原有菌株进行遗传改造进行育种
① 诱变育种 ② 基因重组育种
(二)原理
挑选典型培养物(typical culture)的优良纯种, 并创造最有利于休眠的环境条件,使微生物处于代谢 不活泼、生长受抑制的休眠状态。
措施 低温:生长温度低限约为-30℃,水溶液中酶促
反应温度低限-140℃ 干燥 缺氧 避光 缺乏营养 添加保护剂:甘油、脱脂牛奶、血清白蛋白、海
3、淘汰已衰退的个体 对S. microflavus“5406”农用抗生菌的分生孢子
采用-10~-30℃的低温处理5~7天,使其死亡率达到 80%左右,结果会在抗低温的存活个体中留下未退化 的个体,从而达到复壮的效果。
三. 菌种的保藏
(一)目的
使微生物菌种保持原来的性状和活力不退化、不 死亡、不被污染,便于研究、交换和使用 。
刚果红与纤维素等多糖物 质形成红色复合物
淀粉遇碘变蓝 抑菌圈
3、厌氧性微生物的分离法 (1)去除培养基中的溶解氧,降低Eh
煮沸法:将培养基臵沸水中煮沸15分钟,驱除其中的 溶解氧,勿再摇动,Eh可降至0.1V 以下
培养基预还原:将培养基中加入还原性物质:半胱氨 酸,巯基化生物,Na2S,抗坏血酸等降低Eh
(3)控制培养温度 30℃左右培养,可培殖嗜温微生物 50~60℃培养,可培殖嗜热微生物,筛选耐热菌株
(4)热处理——增殖芽孢细菌 样品悬浮液经80℃、10分钟处理,杀死营养体, 再添加营养培养后可增殖产芽孢细菌
(5)添加抑制剂 10%酚数滴:抑制细菌霉菌生长,增殖放线菌 抗生素:抑制细菌放线菌,增殖酵母、霉菌 多粘菌素B:抑制G-细菌 青霉素:抑制G+细菌 制毒菌素:抑制真菌 放线菌酮:抑制真菌
藻糖。 添加酸度中和剂
(三)菌种保藏方法 1、斜面保藏法 方法:接种适宜斜面培养基 → 培养 → 4℃保藏
措施:低温:4℃ 适用:各大类 保藏期:1~6个月 用橡皮塞代替棉塞,可适当延长保藏时间 2、石蜡油封藏法 方法:斜面或半固体接种 → 培养 → 加无菌液蜡 高出培养 基1cm→4~15℃保藏 措施:低温,隔氧 适用:不能利用石油的各大类 保藏期:1~2年 优点:简便
3、砂土管保藏法 方法:孢子或芽孢悬液 → 加入无菌砂土管中→ 干
燥→ 封口 → 保藏 措施:无营养,缺氧,干燥 适用:产孢子(芽孢)微生物 保藏期:1~10年
4、冷冻干燥保藏 方法:菌种培养 → 用保护剂悬浮 → 加入安醅管
中→低温冻结(-25—-40℃)→抽真空(至 0.01mmHg) → 真空封口 → 检查真空度 → 保藏 措施:低温、干燥,缺氧,有保护剂 适用:各大类 保藏期:5~15年或更长
种量,培养温度… 2、小型台式发酵罐发酵工艺条件 溶解氧控制,pH值控制,原料添加模式,消泡
剂…
第二节 菌种退化、复壮与保藏
在生物进化中: 遗传性的变异是绝对的,稳定性是相对的;
在变异中: 退化性的变异是大量的,进化性的变异是个别的。
一.菌种的退化 1、菌种退化degeneration的表现
3 注意
记录:时间,地点,环境情况等 样品袋应封好口,防止水分失去 土样应在分离前破碎 尽快分离
红树林
二. 增殖培养(富集培养) 适用:样品中目的菌数量不够多时 目的:提高样品中目的菌的数量和比例 原理:通过控制营养成分或培养条件,使目的菌得
以繁殖和/或非目的菌的生长受到抑制
(4)采用有效的菌种保藏方法
二. 菌种的复壮 rejuvenation 狭义复壮
在菌种已发生衰退的情况下,通过纯种分离和测 定典型性状、生产性能等指标,从已衰退的群体中筛 选出少数尚未退化的个体,以达到恢复原菌株固有性 状的相应措施;
广义复壮 在菌种的典型特征或生产性状尚未衰退前,就经常
有意识地采取纯种分离和生产性状的测定工作,以期 从中选择到自发的正突变个体。也称生产育种。
三. 纯种分离 目的:将目的菌从混杂的微生物中分离出来,获得
纯培养 1、纯种分离的一般方法
(1)稀释平板法 倾注平板或涂布平板 (2)划线法
稀释分离涂布平板
划线分离
(3)组织培养法 适用于分离高等真菌及植物病原菌 高等真菌:如香菇→切1小块菌盖→10%漂白粉消
毒处理→无菌水冲洗→臵琼脂平板上→培养→长出 菌丝体 或:→悬挂在有琼脂培养基的三角瓶内→培养→长 出菌丝体 注意:对蔓延性霉菌: ① 加1%去氧胆酸钠 ② 察氏培养基:0.01%蔗糖,0.1%山梨糖
(3)变色圈法
淀粉平板喷稀碘液:透明圈,液化型淀粉酶 支链淀粉平板喷稀碘液:
蓝色圈:异淀粉酶 无色圈:液化型淀粉酶 葡聚糖平板加刚果红:葡聚糖酶 木聚糖平板加刚果红:木聚糖酶
(4)生长圈法
工具菌:
营养缺酸型,不能合成的物质(生长因素)为目的菌积 累的产物
菌落形态明显不同于目的菌
方法:106~107 工具菌与样品稀释液一起涂布至琼脂 培养基表面,具有生长圈的菌落即为目的菌
生产性状的劣化,遗传标记的丢失, 原有的典型性状的 不典型等
菌落及细胞形态的改变 生长速度缓慢 代谢产物生产能力下降,即负突变 致病菌对宿主侵染力下降 抗不良环境条件(抗噬菌体,抗低温)能力减弱
2. 菌种退化的原因:基因自发突变
退化是发生在群体细胞中的一个从量变到质变的逐步 演变过程。
5、甘油悬液低温冷冻保藏法 方法:菌种培养 → 15~30%甘油缓冲液悬浮 →
加入保藏管中 → 臵 -70℃冰箱保藏 措施:低温(-70℃)、保护剂(15~50%甘油) 适用:细菌、酵母菌 保藏期:约10年
6、液氮保藏法 方法:菌种培养 → 保护剂悬浮 → 加入保藏管中
→ 臵液氮瓶中 措施:超低温(-196℃)、保护剂 适用:各大类 保藏期:>15年
复壮方法 1、纯种分离法
平板表面涂布法
纯种分离法
菌落纯 (菌种纯)
细胞纯 (菌株纯)
平板划线分离法 琼脂培养基浇注法 用“分离小室”进行单细胞分离 用显微操纵器进行单细胞分离 用菌丝尖端切割法进行单细胞分
离
2、通过宿主体复壮:病原菌
对于寄生性微生物的衰退菌株,可通过接种到相应昆 虫或动植物宿主体内来提高菌株的毒性。例如,苏云 金芽孢杆菌经过长期人工培养会发生毒力减退、杀虫 率降低等现象,可用退化的菌株去感染菜青虫的幼虫, 然后再从病死的虫体内重新分离典型菌株。如此反复 多次,就可提高菌株的杀虫率。根瘤菌属经人工移接, 结瘤固氮能力减退,将其回接到相应豆科宿主植物上, 令其侵染结瘤,再从根瘤中分离出根瘤菌,其结瘤固氮 性能就可恢复甚至提高。
(2)水分 ①离地表5-15cm土样 ②含水过多、过少都不理想
(3)温度:采样以秋季为好 (4)通风 (5)酸碱度:
细菌、放线菌:中性或偏碱; 霉菌、酵母:偏酸
2 .采样方法
(1)去除表层土 (2)取5-15cm土样几十克,装入无菌牛皮低袋或逆
料袋中 (3)植物根、茎、叶、花、果实。