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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 生物医药区 » 微生物 » 综合其他 » 谈谈你对工业微生物育种的看法
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hkfgwww

银虫 (正式写手)

[交流] 谈谈你对工业微生物育种的看法

工业微生物菌株选育在工业发酵中占有重要地位。用于工业生产的微生物菌种，最好具有以下特征：
1.在遗传上必须是稳定的。
2.易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体。
3.必须是纯种，不应带有其它杂菌及噬菌体。
4.种子的生长必须旺盛、迅速。
5.产生所需要的产物时间短。
6.比较容易分离纯化。
7.有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。
8.能保持较长的良好经济能力。
9.菌株对诱变处理较敏感，从而提高产量潜力高。
10.。。。。。。
野生型菌株不可能具备这些优良特征，因此用于工业生产的菌株无一例外都是经过菌株选育的突变菌株。

现在对于一些比较成熟的实验室，相信都有了一批性状优良的高产菌株。但是对于一个新的产品，例如国内尚未有的工业化生产的如组氨酸等产品，大家是如何着手工作的呢？

例如组氨酸筛选，这涉及到几个问题：
一.宿主菌的问题
选择大肠杆菌或者谷氨酸棒状杆菌，前者基因操作方便，但是目前工业化生产都是使用的谷氨酸棒状杆菌（日本）。

二.先做诱变操作还是分子改造
诱变黑箱操作，对于得到高活性（解除反馈抑制，阻遏，提高底物利用率）酶有很大帮助。分子对于基因敲除相当精确。

三. 发酵培养基的选择问题
一个培养基对应一个菌。菌种经过一次次的改造，如何不让发酵培养基影响菌种的筛选。很多优势菌株往往由于培养基的选择不合适而被淘汰，非常可惜。

四.筛选的问题
对于某些品种，筛选不是问题，例如酶制剂产品，抗生素产品等，但是对于像氨基酸，有机酸之类的，如何能够在大量的菌群内挑出合适的菌株？
国际上流行的高通量筛选我不知国内有使用的没有，效果如何。

五. Genome shuffling
个人觉得这可能是一种比较有前途的筛选方式，推荐一下这篇文章
http://darkwing.uoregon.edu/~pph ... hang_nature2002.pdf
题目：Genome shuffling leads to rapid phenotypic improvement in bacteria
大家的看法呢？

[ Last edited by hkfgwww on 2011-8-20 at 23:16 ]
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1楼 2011-08-20 22:48:58
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Devil.che

金虫 (小有名气)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
拜读，拜读··
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3楼2011-08-21 00:52:47
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yanjiacheng

木虫 (正式写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
我是刚刚开始做的，仅在读文献的阶段。不过感觉工业微生物育种还是不太容易的。
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4楼2011-08-21 13:35:51
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hkfgwww

银虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by yanjiacheng at 2011-08-21 13:35:51:
我是刚刚开始做的，仅在读文献的阶段。不过感觉工业微生物育种还是不太容易的。

恩，肯定的，工业微生物的产品直接可以市场化，要挣钱的，肯定不好做了，一起加油吧。
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5楼2011-08-21 15:24:36
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yandz680717

木虫 (正式写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
关键是建立一个很好的筛选模式。即产量正突变株与相关表型的关联
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6楼2011-08-21 17:47:41
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xulanzzz

金虫 (著名写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
引用回帖:
6楼: Originally posted by yandz680717 at 2011-08-21 17:47:41:
关键是建立一个很好的筛选模式。即产量正突变株与相关表型的关联

说得好，就是一定要建立正确的合理的可靠的产量正突变株与相关表型之间的关联，个人觉得这个很重要，否则就是瞎子摸象。。。
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7楼2011-08-22 09:02:35
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polymer1211

木虫之王 (知名作家)
不相关，帮顶。
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9楼2011-08-22 09:24:00
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wowowo192

木虫 (著名写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
hkfgwww(金币+2): 2011-08-23 20:13:08
问题1，与宿主菌代谢特点相关，如谷棒ppp途径叫大肠活跃，适合生产组氨酸
问题2，诱变实验比较容易做，关键是找到一个合适的筛子，把目的突变筛选出来
问题3，根据生理及代谢特点，理性设计培养基。培养基中各种成分及其浓度都是有特定作用的；同时培养条件也很关键。不过对于同一种菌，通过不同的基因改造或诱变之后，可以使用同一种培养基进行对比发酵。
问题4，同2，对于诱变育种，筛子比诱变实验更关键
5，对于实际生产的应用价值不大
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10楼2011-08-23 16:06:16
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scienceybj

金虫 (著名写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
肯定是微生物工业发展的助推器
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11楼2011-08-23 17:20:07
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hkfgwww

银虫 (正式写手)
引用回帖:
10楼: Originally posted by wowowo192 at 2011-08-23 16:06:16:
问题1，与宿主菌代谢特点相关，如谷棒ppp途径叫大肠活跃，适合生产组氨酸
问题2，诱变实验比较容易做，关键是找到一个合适的筛子，把目的突变筛选出来
问题3，根据生理及代谢特点，理性设计培养基。培养基中各种 ...

问题1，与宿主菌代谢特点相关，如谷棒ppp途径叫大肠活跃，适合生产组氨酸
问题2，诱变实验比较容易做，关键是找到一个合适的筛子，把目的突变筛选出来
问题3，根据生理及代谢特点，理性设计培养基。培养基中各种成分及其浓度都是有特定作用的；同时培养条件也很关键。不过对于同一种菌，通过不同的基因改造或诱变之后，可以使用同一种培养基进行对比发酵。
问题4，同2，对于诱变育种，筛子比诱变实验更关键
5，对于实际生产的应用价值不大
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
看来这位仁兄是对这个相当了解啊
1.谷棒ppp途径较大肠活跃。这个有文献支持吗？
但是这个“C. glutamicum exhibits high gluconeogenic activity in vivo via phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCk)”是确定的。
2.确实筛选很重要，可惜合理设计一个筛选模式很难。往往涉及到高通量筛选就无从下手了。
5.为什么对生产无帮助了？据我所知，上述技术已经使几个产品工业化生产了。
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12楼2011-08-23 20:20:35
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zhqw423

木虫 (著名写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
hkfgwww(金币+1): 2011-08-27 19:56:04
问题1： 一般新产品都是找原始的野生菌，只有想氨基酸或蛋白质这类直接跟由基因得来的分子最适合用分子手段（即基因工程菌）；

问题2： 诱变操作和分子改造一般不会在同一株菌上做。一般有诱变操作，如果基因和合成途径很清楚的分子会考虑做分子改造，但分子改造一般是把相关基因克隆出来，转到其他模式菌株上；

问题3：拿到原始菌株后，一般会先确定一组培养基配方，这个配方除了原料成本低外，还要考虑尽可能保证提取纯化成本低，然后再做诱变，在诱变筛菌的过程中，在产量提高的同时，一般会考虑微调配方，比如增加C和N源，避免营养不够的问题；

问题4： 对于没有合适的筛选标记的产品，表型是一个很有用的考量指标，很多菌株可以将单菌落的表性特征（比如形态，色素，大小，等等）与产品产量对应起来，这样可以通过观察单菌落排除掉一大批低产菌株，减少工作量；

问题5：所谓的genome shuffling，对我们而言只是简单的看做是原生质体融合，这个技术对于某些产品来说还是很有用的。
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13楼2011-08-25 21:03:27
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张香玲1017

铁杆木虫 (著名写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
同意楼主的意见，因为从实验室拿的菌株去做大生产时就遇到过很多问题。以后这方面还得在实践中多多学习。
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14楼2011-08-26 10:35:23
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张香玲1017

铁杆木虫 (著名写手)
送鲜花一朵
对菌种的要求
生产力：能在廉价的培养基上迅速生长，所需的代谢产                         物的产量高，其它代谢产物少
操作性：培养条件简单，发酵易控制，产品易分离
稳定性：抗噬菌体能力强，菌种纯粹，不易变异退化
安全性：是非病源菌，不产有害生物活性物质或毒素
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15楼2011-08-26 10:36:54
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flightty

木虫 (正式写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
hkfgwww(金币+1): 2011-08-27 19:56:11
楼主开了个很好的话题啊，关于工业生产菌的改造一直存在争论。到底选择分子改造还是传统诱变选育一直都让人纠结。就国内而言，绝大多数的工业生产菌的选育都是采用传统的诱变加上一定的筛选策略，而分子改造基本上都是忽悠忽悠，实际上生产的聊聊可数。
而国外在工业生产菌的改造方面则取得了很大的突破，这和国内的科研体系不无关系。各大学校科研院所都是能忽悠就忽悠，而与企业的合作也往往由于企业的急于求成而半途而废，或者拿了个国家课题充充门面，根本就静不下心来做开发。企业内部的研发就更不用说了，国内有些企业传统选育的技术力量还是相当强大，但分子改造往往很难出成果，一方面与技术力量缺乏有关，另一方面则和公司的定位有关。
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16楼2011-08-26 10:56:48
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bio1021

金虫 (小有名气)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
正在做遗传育种……感觉任务很繁重，劳动量很大……累……而且我是博士课题，感觉不好发文章和毕业啊，，不知道大家有什么建议，谢谢交流
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17楼2011-08-27 10:38:20
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hkfgwww

银虫 (正式写手)
引用回帖:
17楼: Originally posted by bio1021 at 2011-08-27 10:38:20:
正在做遗传育种……感觉任务很繁重，劳动量很大……累……而且我是博士课题，感觉不好发文章和毕业啊，，不知道大家有什么建议，谢谢交流

这方面还是挺好发文章的，看自己做什么菌和产品了。我觉得找灵感的话最好还是看英文长篇综述，挺有价值的，能让自己知识面系统化。
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18楼2011-08-27 19:54:06
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hkfgwww

银虫 (正式写手)
引用回帖:
16楼: Originally posted by flightty at 2011-08-26 10:56:48:
楼主开了个很好的话题啊，关于工业生产菌的改造一直存在争论。到底选择分子改造还是传统诱变选育一直都让人纠结。就国内而言，绝大多数的工业生产菌的选育都是采用传统的诱变加上一定的筛选策略，而分子改造基本上 ...

国内有些企业传统选育的技术力量还是相当强大。～～～这个有什么成功的案例吗？我知道在发酵优化方面确实国内企业做得挺好的。
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19楼2011-08-27 19:55:52
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bio1021

金虫 (小有名气)
引用回帖:
18楼: Originally posted by hkfgwww at 2011-08-27 19:54:06:
这方面还是挺好发文章的，看自己做什么菌和产品了。我觉得找灵感的话最好还是看英文长篇综述，挺有价值的，能让自己知识面系统化。

这方面是不是只有把产量做上去了，才能发文章啊？做遗传育种，大家一个课题有几个人啊？我现在是两个人，感觉任务量很大啊，而且我们实验室是做分子的，这方面没有做过！老板觉得可以试一下，就把课题给我了，我前面做了一年的基因功能，对微生物这一块了解不多……
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20楼2011-08-29 09:01:14
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bigboygong

金虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
scelab(金币+3): 鼓励新虫，谢谢交流哦~ 2011-08-30 00:50:30
基因工程育种的关键是确定改造基因（这是个负责的问题）和改造菌株遗传操作系统的完善；随机突变育种和genome shuffling育种的关键是改良菌株筛选方法的效率。
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21楼2011-08-29 19:26:45
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hkfgwww

银虫 (正式写手)
引用回帖:
21楼: Originally posted by bigboygong at 2011-08-29 19:26:45:
基因工程育种的关键是确定改造基因（这是个负责的问题）和改造菌株遗传操作系统的完善；随机突变育种和genome shuffling育种的关键是改良菌株筛选方法的效率。

确定改造基因（这是个负责的问题）。

这方面可以具体一点吗？其实现在大家一般的思路是改造关键酶，我也试过，有些关键酶的扩增确实有点用处，但是对于一个高产株，对产量的影响在误差范围之内啊。
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22楼2011-09-05 14:48:14
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xiulingshang

铁虫 (小有名气)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
各位大侠有做谷氨酸棒杆菌的吗
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24楼2011-10-12 17:08:24
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hkfgwww

银虫 (正式写手)
引用回帖:
24楼: Originally posted by xiulingshang at 2011-10-12 17:08:24:
各位大侠有做谷氨酸棒杆菌的吗

有啊，我们这生产氨基酸。
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25楼2011-10-12 21:12:01
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doublehelix

木虫 (著名写手)
★
hkfgwww(金币+1):谢谢参与
关键是得有高通量的筛选方法
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26楼2011-10-13 21:33:18
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davidck

金虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
hkfgwww: 回帖置顶 2011-12-08 14:08:12
理性设计与非理性设计
前者需要对目标产品主要的代谢通路，以及相关的代谢通路，比如能量方面，前提物代谢通路等有一个很好的了解，然后利用各种方法进行基因改造。这方面有时候遇到的更多的问题是专利保护的问题，尤其是你要应用到生产上。

后者就是定向诱变，需要高通量的筛选方法。
当然还有半理性设计，这个也是高通量的方法，自然最大的问题还是一个高通量的筛选方法。

目前，有基本的高通量平台，就看你怎么设计出一个符合自己需要的筛选方法来实现了。
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27楼2011-12-08 11:18:35
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iaminxanadu

木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
有企业需要合作的吗？
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28楼2011-12-09 07:57:49
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zlnl8922

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
665858楼: Originally posted by flightty at 2011-08-26 10:56:48
楼主开了个很好的话题啊，关于工业生产菌的改造一直存在争论。到底选择分子改造还是传统诱变选育一直都让人纠结。就国内而言，绝大多数的工业生产菌的选育都是采用传统的诱变加上一定的筛选策略，而分子改造基本上都 ...

我也做这方面 苦啊 唉  效果还不好 老板不满意
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29楼2012-09-06 15:31:31
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hkfgwww

银虫 (正式写手)
引用回帖:
4676092楼: Originally posted by zlnl8922 at 2012-09-06 11:31:31
我也做这方面 苦啊 唉  效果还不好 老板不满意...

新手确实很难做出成绩
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30楼2012-09-06 18:34:45
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Gina2013

金虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
本人小硕一枚，刚刚研二，研一的时候老师说让研究胞外多糖，结果一年之后又说这个没有意义，让我自己想一个创新点，我就想到了可不可以研究传统诱变育种，对于我研究的这种真菌来说也算是一种创新，不过只是想着诱变育种，却不知道要从何做起，就连看文献都不知道应该从哪里看。我们实验室的条件真的是一般的可以，不知道我应该怎么做了。看了大家的观点觉得我弄这个是不是太不可行了呀？
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31楼2014-09-11 16:27:56
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声线青鸟

新虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
我也在做高通量筛选，但是感觉国内外筛选方法大体相同啊，也就是说筛子都差不多啊！

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32楼2015-11-25 14:02:58
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半缘流光

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
也在做诱变育种，筛选方法不好建立，苦恼中

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33楼2016-08-23 08:47:53
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tangbohejin2楼
2011-08-20 23:00   回复  
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polymer12118楼
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icebergwu23楼
2011-09-06 14:35   回复  
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