納他霉素生產(chǎn)菌株選育研究綜述

張秋生 潘鑫鑫

摘 要：作為真菌抑制劑的一種，納他霉素具有高效和安全的特征，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和食品等領(lǐng)域，有著非常廣泛的運用。隨著我國迅猛發(fā)展的經(jīng)濟，也不斷提高了對納他霉素的需求量。本文對比分析了納他霉素高產(chǎn)菌株的選育方法，并對其未來發(fā)展方向進行了綜述，以期促進納他霉素產(chǎn)量的進一步提高。

關(guān)鍵詞：高產(chǎn)菌株；納他霉素；育種；研究

納他霉素能夠?qū)Ω鞣N霉菌、酵母菌的生長進行有效地抑制，同時還能對產(chǎn)生真菌毒素進行抑制。在各種抗真菌治療和食品防腐保鮮中得到了非常廣泛的運用。其優(yōu)點主要為無異味、無致病性、安全無毒性，對食品防腐保鮮劑非常適合，被世界各國列為生物防腐劑之一，所以用于食品防腐。我國在農(nóng)產(chǎn)品防腐保鮮、防治病蟲害、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。現(xiàn)階段，納他霉素具有極高的售價。究其原因，是納他霉素菌株具有較高的生產(chǎn)成本和較低的生產(chǎn)能力，對于納他霉素的商業(yè)化推廣形成了一定的制約。本文通過相關(guān)研究，以期為納他霉素的應(yīng)用和推廣創(chuàng)造條件。

1 誘變育種誘變

育種具有簡單的操作，較快的收效和多樣化的育種手段。為了大幅度提高納他霉素生產(chǎn)菌株產(chǎn)量，育種是一種普遍使用的方法。誘變育種一般涵蓋兩個階段，既誘變處理菌株和優(yōu)勢菌株的篩選。

1.1 誘變處理

1.1.1 物理誘變

主要是采用各種射線，輻射處理生物體，對生物體遺傳物質(zhì)進行誘發(fā)。現(xiàn)階段在選育納他霉素菌株的過程中，主要采用的方法有空間育種、脈沖強光、離子注入、微波等。其中是一種比較常用的方法就是紫外誘變及微波誘變，對設(shè)備具有較低的要求，同時具有良好的效果。閻永貞等[1]通過研究納塔爾鏈霉菌，進行一系列誘變，而大幅提升了納他霉素的產(chǎn)量。雷德柱等 [2] 通過N+注入誘變的運用，獲得的菌株，達到了3.6g/L左右的產(chǎn)率，和出發(fā)菌株相比，達到了1.4倍的產(chǎn)量，傳代具有比較穩(wěn)定的后遺傳性能。同時，激光輻照誘變的效果也非常顯著。

1.1.2 化學(xué)誘變

納他霉素育種中，比較常用的兩種方法，為亞硝基胍（NTG）、硫酸二乙酯（DES）。李東等 [3] 以褐黃孢鏈霉菌為出發(fā)菌株經(jīng)DES誘變，提高了1.3倍產(chǎn)率。

1.1.3 復(fù)合誘變

次級代謝產(chǎn)物合成具有非常復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)，以及諸多節(jié)點，一次突變不容易大幅提高。駱健美 [4] 經(jīng)過UV和DES多次復(fù)合誘變處理，獲得的菌株達到了1.5倍的產(chǎn)率，并進一步增強了誘變效果。

1.2 篩選

在菌種選育工作中，兩個緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，就是誘變和篩選，其主要篩選方法包括以下兩個部分：

1.2.1瓊脂塊法

通過仔細篩選抑菌圈的大小，能夠準(zhǔn)確反映菌種分泌抗菌物質(zhì)能力的高低，并且能將高產(chǎn)菌株篩選出來。相比于搖瓶初篩，瓊脂塊初篩能將篩選周期縮短。

1.2.2 抗性篩選法

1.2.2.1 抗生素抗性

此方法中對高產(chǎn)菌株的篩選，主要是利用青霉素、鏈霉素、和制霉菌素等。尤其是鏈霉素抗性篩選具有比較多的應(yīng)用，其特點為具有較高的正突變率和光譜性。鄔建國 [6] 采用相關(guān)措施，誘變處理褐黃孢鏈霉菌，從數(shù)據(jù)結(jié)果能夠看出，瓊脂塊法篩選具有較低的篩選效率和較強的隨機性，通過鏈霉素抗性篩選，具有極高的篩選效率，同時得到的正突變菌株較多。

1.2.2.2 葡萄糖類似物抗性

對于有效合成納他霉素，葡萄糖分解代謝物能發(fā)揮一定的抑制作用，通過相關(guān)類似物的充分運用，可增強合成納他霉素的能力。梁景樂 [7] 通過對褐黃孢鏈霉菌進行篩選誘變后，相比于原始菌株，提高了31.4%的產(chǎn)率。

1.2.2.3 前體或結(jié)構(gòu)類似物抗性

抗生素生產(chǎn)菌株，能解除其反饋和調(diào)節(jié)作用。對高產(chǎn)菌株進行篩選。納他霉素內(nèi)酯環(huán)借助于聚酮體途徑合成。

2 原生質(zhì)體育種

建立在原生質(zhì)體的基礎(chǔ)上，原生質(zhì)體育種通過融合原生質(zhì)體、原生質(zhì)體再生、其中在納他霉素生產(chǎn)菌育種中，應(yīng)用比較多的就是原生質(zhì)體誘變和原生質(zhì)體融合。

2.1 原生質(zhì)體誘變

利用制備原生質(zhì)體，原生質(zhì)體誘變育種主要是經(jīng)物理及化學(xué)誘變，將納他霉素產(chǎn)率大幅度提高。

2.2 原生質(zhì)體融合

為了實現(xiàn)雜交的目的，利用原生質(zhì)體進行融合，被稱為是原生質(zhì)體融合。朱慧等 [8] 通過融合原生質(zhì)體，相比于親本菌株，提高1.53倍的產(chǎn)量。

2.3 研究結(jié)論與展望

誘變育種 、原生質(zhì)體育種等，是現(xiàn)階段納他霉素生產(chǎn)菌菌株選育主要方法。而這些方法各有各的特點。在實驗中，誘變育種手段比較常用。具有較低調(diào)查成本和簡單的操作，對菌株的遺傳背景不必進行深入了解。而相比較而而言，誘變育種具有非常低的正突變率，同時也具有很大的篩選工作量。因此為了試驗成功，必須要采取一種有效而快速的篩選模式。在納他霉素生產(chǎn)菌育種，作為一種基于基因工程技術(shù)的育種方法，原生質(zhì)體育種的作用不容小覷。其試驗的核心部分，就是制備和再生原生質(zhì)體。為了順利開展實驗，就必須要使原生質(zhì)體的活性極強。

基因組重排通過多親本循環(huán)原生質(zhì)體融合技術(shù)的運用，而重新排列微生物整套基因，由此極大的提升了同源重組的幾率 同時，對于微生物的代謝途徑及其遺傳背景不必進行深入了解 ，具有非常強的可操作性。

綜上所述，納他霉素具有高效和安全的特征，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和食品等領(lǐng)域，以及各種抗真菌治療和食品防腐保鮮中得到了非常廣泛的運用。其優(yōu)點主要為無異味、無致病性、安全無毒性，對食品防腐保鮮劑非常適合，被世界各國列為生物防腐劑之一。新的歷史時期，隨著人們研究的日漸深入，納他霉素育種的主要研究工作已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的育種研究。目前研究的側(cè)重點放在基因工程和空間育種上，并以此提供了有利的條件，使納他霉素商業(yè)化成本進一步降低。

參考文獻：

[1]閻永貞，魏曉東，那可，等.納他霉素產(chǎn)生菌的誘變育種及其發(fā)酵條件的優(yōu)化 [J].中國抗生素雜志，2003，38（5）：332-338.

[2]雷德柱，江學(xué)斌，江學(xué)文 .N + 離子注入選育納他霉素高產(chǎn)菌株 [J].廣東化工，2009，10（36）：11-13.

[3]李東.多烯大環(huán)抗真菌劑納他霉素的研究[D].天津，天津科技大學(xué)，2004，6.

[4]駱健美 .納他霉素高產(chǎn)菌株選育 _ 發(fā)酵條件優(yōu)化 _ 發(fā)酵動力學(xué)及溶解度的研究博士論文 [D].杭州，浙江大學(xué)，2005，6.

[5]劉偉成，裘季燕，劉建華，田兆豐，劉霆，劉德文，潘爭艷，盧彩鴿.一株利迪鏈霉菌及其在植物病害生物防治中的應(yīng)用[P]. 中國專利：CN1834230，

[6]梁景樂.納他霉素高產(chǎn)菌株空間育種_ 工藝優(yōu)化及工業(yè)放大研究 [D].杭州，浙江大學(xué)，2007，10.

[6]鄔建國，王敏，楊東靖，等.高產(chǎn)納他霉素的褐黃孢鏈霉菌選育 [J].中國抗生素雜志，2004，29（6）： 332-334.

[7]梁景樂.納他霉素高產(chǎn)菌株空間育種_ 工藝優(yōu)化及工業(yè)放大研究 [D].杭州，浙江大學(xué)，2007，10.

[8]朱惠， 金志華， 岑沛霖.納他霉素生產(chǎn)菌基因組重排育種[J].中國抗生素雜志，2006，31 （12） ：739-742.