紫外線誘變在青霉素G生產菌種中的應用

賈永飛

摘 要：目的 探究紫外線誘變在青霉素G生產菌種中的具體應用。方法 以產黃青霉菌618為菌株，通過采用細胞脫壁后再進行紫外線誘變處理的方法，選育出高產優質菌種。結果 25 min與40 min時間段里紫外線對原生質的致死率分別為72%與83%，發酵效價與相對產量分別為109.4%與107.1%，此外，不僅對氧需求無顯著要求外，還具有較良好的穩定性。結論 將紫外線誘變技術有效應用于青霉素G生產菌種中，可為青霉素的生產與可持續發展奠定扎實的基礎。

關鍵詞：紫外線誘變 青霉素G 菌種

中圖分類號：TQ465.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0105-01

菌種的制備是青霉素G發酵與生產過程中的關鍵環節，而在其發酵與生產菌種的制備過程中，細胞壁的存在在極大程度上嚴重影響著菌種誘變與篩選過程中對外界理化因子的敏感性。目前，我國科學技術水平的不斷發展與提高，均為各行各業提供了廣闊的發展平臺，并為其提供了先進的生產技術，就菌種生產行業而言，紫外線誘變原生質體方法的出現，為青霉素的生產與可持續發展奠定扎實的基礎。為有效探究紫外線誘變在青霉素G生產菌種中的具體應用，該文做了以下研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究中，主要以產黃青霉菌618為菌株，以0.7MNaCL為穩定劑，以纖維素酶+cellulaseR—10為使用酶。培養基則主要包括：（1）斜面培養基，即主要由0.5%酵母浸處粉、0.75%甘油與甘油蜜糖、1.0%NaCL、2.7%瓊脂、0.025%CaSO4、6.8%pH以及部分微量元素制備而成；（2）菌絲培養基，即主要由2.0%蔗糖、5.8%pH、6.1%玉米漿以及0.5%CaCO3制備而成；（3）再生培養基，即主要由2.7%瓊脂、4.0%葡萄糖、0.2%酵母膏、0.3%NaNO3以及0.05%KCL制備而成；（4）種植培養基，即主要以玉米漿與蔗糖作為主要碳源與氮源；（5）酵瓶培養基，即主要由乳糖、玉米漿為主要碳源與氮源，并加入適量無機鹽類組合而成。

1.2 方法

（1）制備原生質體。首先，將適當無菌水放入618菌種斜面中，刮下其孢子制成孢子懸液，將其充分打散與過濾后，取1 ml接種于40 ml的菌絲培養液中進行恒溫培養36h；其次，經無菌紗布有效過濾后，收集好菌絲體并以無菌水清洗2次，于5 ml穩定劑中植入1 g菌絲體，各5 mg纖維素酶+cellulaseR—10與纖維素酶進行60 rpm的振蕩搖床；最后，于鏡檢下觀察到存在大量原生質體釋放后，加入5 ml穩定劑懸浮原生質體備用。（2）取適量原生質體懸浮液進行253.7 nm紫外線誘變處理，分別照射25 min與40 min。（3）將原生質體懸浮液涂于再生培養基中恒溫培養1周并選取具有緊密結構與規則形狀的菌落傳移至斜面培養，為發酵搖瓶篩選出701菌種做準備。

1.3 統計學方法與分析方法

統計學方法為：以SPSS 22.0統計軟件對所有實驗數據進行數據統計與處理。分析方法則為：選取10 ml的發酵液放置于3000 r/min離心管中進行5 min離心，菌絲量即為沉淀量與發酵液體積間的比。

2 結果

2.1 紫外線對原生質體的致死率

在本實驗中，原生質體被紫外線照射25 min與40 min后的致死率分別為72%與83%，致死率與照射時間呈正相關關系。

2.2 發酵相對效價與相對產量的比較

經搖瓶篩選得出701菌種，其發酵相對效價與相對產量分別為109.4%與107.1%，而618菌種的發酵相對效價與相對產量均為100.0%。

2.3 限氧條件下的搖瓶考查與穩定性考查

如表1所示，隨著瓶口紗布層數的逐漸增加，即供氧量的逐漸減少，618菌種與701菌種的發酵相對效價均無顯著變化；而在穩定性考查方面，701菌株在經過有效傳代并進行相應的搖瓶考查后，其F1～F3代的發酵效價與總產量均無顯著變化，說明其具有良好的穩定性。

3 結論

青霉素G是一種隸屬于β-內酰胺類的抗生素，其通過與細菌細胞壁上的青霉素結合，可在一定程度上阻礙細菌細胞壁黏肽合成，從而起到保護細胞壁不受損害的作用，而有選擇性的抑制細胞壁合成，無劇烈毒性以及對繁殖期的細菌具有強作用性是其抗菌作用的主要特征。由于自然菌種已越來越無法滿足且符合工業生產需求，因此，隨著我國科學技術水平的不斷發展與提高，各項科學技術均逐漸被應用于菌種生產中，就目前而言，紫外線誘變為常用方法，其誘變的機理主要為：菌種經過紫外線的一定照射后，極易引起其細胞壁內的DNA分子結構出現不同形式的變化，但是，經多項研究結果顯示，主要是引起DNA鏈中兩兩相鄰的嘧啶核苷酸形成二聚體，從而在一定程度生影響DNA的正常復制，最終導致菌種基因突變，達到獲取具有較為優良性狀的菌種。

實驗結果顯示，雖然產黃青霉菌對紫外線的敏感性與其是否存在細胞壁存在極為密切的關系，即：存在細胞壁，則對紫外線的敏感性強，反之，則弱，但是，紫外線照射時間與致死率卻存在顯著的正相關關系，說明將紫外線誘變方法有效應用于青霉素G生產菌種中，可獲取良好效果。總而言之，雖然菌種的生產是一項長期而艱巨的工作，但是，在人們高度重視之下，菌種選育方法也將更多樣與有效，因此，其在今后的生產過程中，將會獲取更大進步空間，從而為社會做出更大的貢獻。

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