药用微生物育种技术及其应用进展

吕孙燕,汪 祎,陈金芸,王 鸿,章华伟

(浙江工业大学 药学院,浙江 杭州 310014)

微生物次级代谢产物具有丰富的结构多样性和显著的生物活性。据统计,微生物来源的活性天然产物已达22 500种,其中45%来源于放线菌,38%来源于真菌,17%由小单胞菌产生,且微生物先导化合物已占据了临床用药50%以上[1]。然而,野生型菌株先导物的产量低、成分复杂,后期制备分离成本高,往往导致其无法产业化应用。诱变育种是一种利用物理、化学和生物等因素使机体的遗传物质发生改变的技术,可以提高先导药物的产量和质量,并诱导其产生结构新颖的化合物。由于突变率高、操作方便和突变周期短等优点,诱变育种技术已被广泛应用于菌种改造[2]。常见的诱变育种方式有物理诱变、化学诱变、生物诱变和复合诱变。笔者通过大量文献查阅和梳理,系统介绍4种诱变育种方式中的各种诱变育种的技术原理及其在成功应用案例,并为不同菌株的诱变剂的选择提供参考。

1 物理诱变

辐照诱变是传统物理诱变中运用较多的技术,主要通过各类射线对微生物菌株进行辐照,包括紫外线(UV)、X射线、γ射线和中子等。近年来,微波诱变、热诱变、离子束诱变和大气室温等离子体(ARTP)诱变等新型物理诱变技术也得到了广泛应用。

1.1 传统物理诱变技术

1.1.1 紫外(UV)诱变

紫外对于微生物的作用机制有很多个解释,其中研究的比较清楚的一个作用机制是紫外线能使DNA分子形成嘧啶二聚体,即2个相邻的嘧啶通过共价键连接[3]。……