微生物突變給人類社會(huì)帶來的影響

　　一、微生物突變的含義及類型

　　突變是指遺傳物質(zhì)突然發(fā)生穩(wěn)定的可遺傳的變化，它有兩個(gè)意義：一是指與野生型不同的個(gè)體所攜帶和傳遞的基因組變異結(jié)構(gòu)，這種變異結(jié)構(gòu)可以是基因水平的，也可以是染色體水平的；突變的另一個(gè)意義是指上述變異結(jié)構(gòu)發(fā)生的過程。對(duì)微生物來講，基因突變最常見，最重要，而由于重組或附加體等外源遺傳物質(zhì)的整合而引起DNA的改變，則不屬突變的范圍。從突變涉及范圍，可以把突變分為基因突變和染色體畸變；從突變所帶來的表型的改變來講，突變的類型可以分為以下幾類：形態(tài)突變型、條件致死突變型、營(yíng)養(yǎng)缺陷突變型、抗原突變型和其他突變型；按突變的條件和原因劃分，突變可以分為自發(fā)突變和誘發(fā)突變。

　　二、誘變育種在工業(yè)上的應(yīng)用

　　菌種技術(shù)的進(jìn)步是發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的重要依托。微生物菌種來源于自然。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，微生物形成了一整套精密的代謝控制機(jī)制，不會(huì)過量生產(chǎn)超過其自身生長(zhǎng)、代謝需要的酶或代謝產(chǎn)物。微生物細(xì)胞內(nèi)具有反饋抑制、阻遏等代謝調(diào)控系統(tǒng)。育種工作者的任務(wù)是設(shè)法在不損及微生物基本生命活動(dòng)的前提下，采用物理、化學(xué)或生物學(xué)以及各種工程學(xué)方法，改變微生物的遺傳結(jié)構(gòu)，打破其原有的代謝控制機(jī)制，使之成為浪費(fèi)型菌株。同時(shí)，按照人們的需要和設(shè)計(jì)安排，進(jìn)行目的產(chǎn)物的過量生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的目的。而獲取優(yōu)良的菌種是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重中之中，傳統(tǒng)的經(jīng)典的誘變及篩選是最常用的菌種改良手段。關(guān)鍵的第一步是用物理、化學(xué)或生物的誘變因子修改目的微生物的基因組產(chǎn)生突變型。微生物的自發(fā)突變頻率在10—5~10—8之間，經(jīng)誘變劑處理微生物細(xì)胞后，可大幅度提高突變頻率，達(dá)到10—3~10—6，這比自發(fā)突變提高了上百倍。誘變育種在菌種改良上的成績(jī)非常顯著。人們不會(huì)忘記青霉素的發(fā)酵水平的提高，F(xiàn)lemin在上世紀(jì)二、三十年代最初發(fā)現(xiàn)青霉素時(shí)，發(fā)酵單位僅2IUPmL。到八十年代中期，堅(jiān)持不懈的菌種改良，終使青霉素的效價(jià)攀升到85000uPmL，按重量計(jì)，從最初發(fā)現(xiàn)時(shí)的0。0012gPL提高到了50gPL。再如L—谷氨酸的發(fā)酵，五十年代木下祝郎等發(fā)明的谷氨酸微球菌（Micrococcusglutamicus）發(fā)酵生產(chǎn)L—谷氨酸時(shí)，酵產(chǎn)酸水平為5%，如今工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)酸水平已達(dá)到15%，%，轉(zhuǎn)化率高達(dá)60%~65%。在微生物發(fā)酵新產(chǎn)品源源不斷涌現(xiàn)的今天，誘變育種仍然是最常用的基本技術(shù)。誘變處理的目標(biāo)是以選育高產(chǎn)量、高發(fā)酵強(qiáng)度、能利用各種不同原料、適應(yīng)特殊發(fā)酵條件、減少副產(chǎn)品以及低溶氧、低能耗的菌種。瀏覽近期的有關(guān)專業(yè)書刊雜志，通過誘變方法提高菌種產(chǎn)量、改良生物性能的報(bào)告仍然、比比皆是，以下是一些例證：朱亨政（1991）[4]報(bào)導(dǎo)，用酸性薯干粉平板自土壤樣品分離野生型黑曲霉Aspergillusniger628，經(jīng)多次60CoC—射線及DES誘變，得到產(chǎn)檸檬酸變異株Co827，產(chǎn)酸12%~13%，轉(zhuǎn)化率95%，發(fā)酵周期54~64h，發(fā)酵強(qiáng)度：1。8~2。0kgP（m3#h），繼而又由Co827反復(fù)進(jìn)行60CoC—射線誘變處理，得變異株Co8—60—7，實(shí)驗(yàn)室搖瓶產(chǎn)檸檬酸可達(dá)23%以上，轉(zhuǎn)化率100%，發(fā)酵周期不超過120h（孢子接種）。

　　三、微生物突變?cè)卺t(yī)學(xué)方面的影響

　　在人類疾病中有50％是由病毒引起。世界衛(wèi)生組織公布資料顯示：傳染病的發(fā)病率和病死率在所有疾病中占據(jù)第一位。微生物導(dǎo)致人類疾病的歷史，也就是人類與之不斷斗爭(zhēng)的歷史。在疾病的預(yù)防和治療方面，人類取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但是新現(xiàn)和再現(xiàn)的微生物感染還是不斷發(fā)生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療藥物。一些疾病的致病機(jī)制并不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強(qiáng)大的選擇壓力，使許多菌株發(fā)生變異，導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生，人類健康受到新的威脅。一些分節(jié)段的病毒之間可以通過重組或重配發(fā)生變異，最典型的例子就是流行性

　　感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都與前次導(dǎo)致感染的株型發(fā)生了變異，這種快速的變異給疫苗的設(shè)計(jì)和治療造成了很大的障礙。而耐藥性結(jié)核桿菌的出現(xiàn)使原本已近控制住的結(jié)核感染又在世界范圍內(nèi)猖獗起來。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]徐偉,王鵬,張興,黃臣勇,施雪華.微波誘變高產(chǎn)L-乳酸細(xì)菌的選育與表征[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào).2009(06)；

　　[2]石磊,梁運(yùn)章.物理因子對(duì)微生物誘變作用的研究進(jìn)展[J].內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2006(01)；

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　　[4][1]K.-H.Song,H.-H.Lee,H.-H.Hyun.Characterizationofsalt-tolerantmutantforenhancementofl-threonineproductioninEscherichiacoli[J],2000