产淀粉酶海洋放线菌的筛选与诱变选育【开题报告】

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1、毕业论文开题报告生物科学产淀粉酶海洋放线菌的筛选与诱变选育一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义淀粉酶（amylase）是能够催化淀粉水解转化成葡萄糖、麦芽糖及其它低聚糖的一群酶的总称，它广泛存在于动植物和微生物中。如今淀粉酶在酶市场销售中占据了25%的比例。它在制糖，纺织、造纸、发酵、烘烤、蒸馏等工业中发挥着重要的作用，此外它也可作为促消化剂运用于食品、医药工业。前人对产淀粉酶菌株的研究已有很多，但多局限于细菌，且以陆地土壤为主要来源。例如芽孢杆菌属的生产嗜热酯肪芽孢杆菌、Bacilluscandolyticus、凝结芽

2、孢杆菌（Bacilluscoagulans）等，也有一些是来自于中度嗜盐真细菌，例如不动杆菌属、Micrococcushalobius，以及酵母菌中Cryptococcusflavus和Halomonasmeridiana，但对于来源于海洋的产淀粉酶的放线菌的研究却很少。诱变是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异的方法，通常用于选育菌种、得到高产量植物种子等。诱变操作并不复杂，即用诱变剂直接或间接地处理细菌等生物。物理诱变剂主要有紫外线，X-射线,γ-射线，快中子，激光，微波，离子束等。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶有很强的紫外光

3、吸收能力，最大的吸收峰在260nm，因此波长260nm的紫外辐射是最有效的诱变剂。对于紫外线的作用是使DNA分子形成嘧啶二聚体，即两个相邻的嘧啶共价连接。二聚体出现会减弱双键间氢键的作用，并引起双链结构扭曲变形，阻碍碱基间的正常配对，从而有可能引起突变或死亡。γ-射线属于电离辐射，一般具有很高的能量，能产生电离作用，因而能直接或间接地改变DNA结构。其直接效应是，脱氧核糖的碱基发生氧化，或脱氧核糖的化学键和糖-磷酸相连接的化学键断裂，使得DNA的单链或双链键断裂。其间接效应是电离辐射使水或有机分子产生自由基，作用于DNA分子而引起缺失

4、和损伤。激光在微生物诱变育种方面的研究与开发应用比较晚，始于20世纪60年代。经过世界各国40多年的开发应用研究，不仅证明激光和普通光在本质上都是电磁波，而且它们发光的微观机制都与组成发光物质的原子、分子能量状态和变化密切相关。微波辐射属于一种低能电磁辐射，具有较强生物效应的频率范围在300MHz-300GHz，对生物体具有热效应和非热效应。其热效应是指它能引起生物体局部温度上升，从而引起生理生化反应；非热效应指在微波作用下，生物体会产生非温度关联的各种生理生化反应。在这两种效应的综合作用下，生物体会产生一系列突变效应。离子注入是20

5、世纪80年代初兴起的一项高新技术，近年来在微生物育种中逐渐引入该技术。离子注入诱变是利用离子注入设备产生高能离子束(40-60keV)并注入生物体引起遗传物质的永久改变，然后从变异菌株中选育优良菌株的方法。注入诱变可得到较高的突变率，且突变谱广，死亡率低，正突变率高，性状稳定。近年来，人们利用宇宙系列生物卫星、科学返回卫星、空间站及航天飞机等空间飞行器，进行搭载微生物材料的空间诱变育种。通过外层空间特殊的物理化学环境，引起菌种的DNA分子的变异和重组，从而得到生物效价更高的高产菌种。1987年以来，中国科学院微生物研究所等单位，先后利

6、用卫星搭载了真菌、酵母、放线菌、细菌等30多种微生物菌种，经培殖后观察发现，处理后菌种的性状均产生了一些变异，从中选择培育出了一些能提高抗生素和酶产量的新菌种，现已投产应用。　某一菌株长期使用诱变剂之后，除产生诱变剂“疲劳效应”外，还会引起菌种生长周期延长、孢子量减少、代谢减慢等，这对发酵工艺的控制不利，在实际生产中多采用几种诱变剂复合处理、交叉使用的方法进行菌株诱变。复合诱变包括:两种或多种诱变剂的先后使用，同一种诱变剂的重复作用和两种或多种诱变剂的同时使用。普遍认为，复合诱变具有协同效应。如果两种或两种以上诱变剂合理搭配使用复合诱

7、变较单一诱变效果好。如采用紫外同平板梯度浓度的亚硝基胍、纯铜蒸气混合诱变，其原理可能是激光对经理化处理的微生物细胞有修复作用，使正突变率提高。但也有复合诱变使效果降低的例子。本实验以研究相对较少但具广阔应用前景的海洋放线菌为实验对象，选取简单易行的3种物理诱变方式对其进行诱变，对比3者的诱变效果，并尝试原生质体融合育种技术。本实验可为海洋微生物的诱变育种或酶活力相关研究等提供数据支持。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：本实验通过有效的手段筛选产淀粉酶海洋放线菌菌株，通过摇瓶试验及生物化学实验手段检测产淀粉酶菌株的酶的活力。采用不同

8、手段进行诱变，并对诱变结果进行测定。对经诱变有较高正变效应即酶活力有显著提高的菌株进行有效保种。三、研究步骤、方法及措施：（1）查阅文献资料；（2）实验方案设计；（3）样品采集和菌株分离；（4）菌株的定向筛选；（5）多种