微生物基因定向进化有哪些方法

其方法通常为自然选育和人工选育两类，可单独使用，也可交叉进行。

DNA Shuffling技术

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随着PCR技术的发展和应用，1994年美国的stemmer提出了一个全新的人工分子进化技术——DNA Shuffling（又称洗牌技术），该技术能模拟生物在数百年间发生的分子进化过程，并可在短的实验循环中定向筛选出特定基因编码的酶蛋白活性提高几百倍甚至上万倍的功能性突变基因。其基本原理是将来源不同但功能相同的一组同源基因，用DNA核酸酶I进行消化 产生随机小片段，由这些小片段组成一个文库，使之互为引物和模板，进行PCR扩增，当一个基因拷贝片段作为另一个基因拷贝的引物时，引起模板转换，重组因而发生，导入体内后，选择正突变体作新一轮的体外重组。一般通过2-3次循环，课获得产物大幅度提高的重组突变体。

2自然选育

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对自然界中的微生物，在未经人工诱变或杂交处理的情况下进行分离和纯化（见微生物的分离和纯化），然后进行纯培养和测定（见微生物测定法），择优选取微生物的菌种。这种方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。

3人工选育

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分诱变育种和杂交育种两种。

诱变育种

以诱发基因突变为手段的微生物育种技术。1927年，H.J. 马勒发现X射线有增加突变率的效果；1944年，C.奥尔巴克首次发现氮芥子气的诱变效应；随后，人们陆续发现许多物理的（如紫外线、γ射线、快中子等）和化学的诱变因素。化学诱变因素分为3种：①诱变剂与一个或多个核酸碱基发生化学变化，使DNA复制时碱基置换而引起变异，如羟胺亚硝酸、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、硝基胍、亚硝基甲基脲等；②诱变剂是天然碱基的结构类似物，在复制时参入DNA分子中引起变异，如5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤和2-氨基嘌呤等；③诱变剂在DNA分子上减少或增加1～2个碱基，使碱基突变点以下全部遗传密码的转录和翻译发生错误，从而导致码组移动突变体的出现，如吖啶类物质和一些氮芥衍生物（ICR）等。诱变育种操作简便，突变率高，突变谱广，它不仅能提高产量，改进质量，还可扩大产品品种和简化工艺条件。如1943年从自然界分离到的青霉素产生菌的效价只有20单位/毫升，经过一系列的诱变育种后，效价已达40000单位/毫升；金霉素产生菌经诱变后，发酵液中又积累了去甲基金霉素；谷氨酸棒杆菌1299经紫外线诱变后，有的能产赖氨酸，有的能产缬氨酸，增加了产品的种类；土霉素产生菌经诱变后，选到了能减少泡沫的突变菌株，从而提高了发酵罐的利用率。诱变育种的不足是缺乏定向性。