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选择育种(selective breeding)建立在两个亲本基因组杂交的基础上,多年来,成功地应用于微生物菌种改良上;DNA改组(DNA shuffling)技术是一种在分子水平上模拟并加快进化过程的方法,适用于单个基因或DNA片段的定向进化;基因组改组(genomeshuffing)技术是一种结合了DNA改组的多亲本杂交优势和传统育种的整个基因组重组的细胞水平上的育种过程。 本工作研究了应用基因组改组技术提高柔红霉素产生菌的发酵水平,研究结果如下: 试验了发酵液中柔红霉素的不同提取和测定条件,经优化后的分析方法,能够满足发酵复筛的大批量快速、准确的测定。 研究了天蓝淡红链霉菌SIPI 1482M1原生质体的制备、再生和融合方法。 首先,使用原生质体紫外诱变方法得到发酵水平略有提高的群体,然后通过反复库原生质体融合在这一群体中进行改组;同时进行了非改组的对照实验,即反复的原生质体制备和再生,而不经过PEG融合。 出发菌株SIPI1482 M1的自身产物耐受浓度仅为15μg/ml,经过四轮基因组改组后的子代群体菌株,能耐受200μg/ml。而对照实验的菌株的耐受性为25μg/ml,由此表明基因组改组关键在于PEG介导的反复多亲本的基因组融合。改组后所得的大量子代菌群在DNR抗性平板上初筛,淘汰低耐受性菌株,挑取高耐受性突变株,摇瓶发酵复筛,HPLC测定,柔红霉素发酵单位比出发菌株提高了约60%。 实验表明在一个菌群内进行反复基因组重组,能够有效产生重组菌株的组合文库,通过选择实现定向进化。当基因组改组应用于一个有特定表型的菌株群体后,许多改组菌株的特定表型有了显著的改良。本实验证明了基因组改组技术能够加快提高柔红霉素产生菌对自身代谢产物的耐受性和其发酵产抗水平。由此可见,基因组改组这一新技术对工业微生物的耐受性、产抗能力等复杂表型的提高有实际应用价值,特别对长期应用传统菌种改良方法所得的工业菌株的选育开辟了新思路;它是细胞水平上的定向进化,有助于应用细胞和代谢工程,提供了一个快速产生改良菌株的非重组方法。