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多杀菌素高产菌株的诱变选育与发酵工艺优化的综述报告

随着全球范围内抗菌药物的使用增加，细菌耐药性迅速增强，使得传统抗菌药物逐渐失去效果。为了应对这一挑战，越来越多的研究开始关注杀菌素高产菌株的诱变选育，并通过发酵工艺优化来提高其生产效率。本文将对相关研究进展进行综述。

一、杀菌素高产菌株的诱变选育

诱变选育是一种通过诱发细菌基因突变来获得更具有杀菌素生产能力的菌株的方法。目前，常用的方法主要包括化学诱变、辐射诱变、基因工程和测序技术等。

1.化学诱变

化学诱变是最常见的一种诱变方法，通过化学物质对细菌基因进行改变，从而获得新的性状。一些常用的化学物质如EMS、NTG、MNNG等。例如，利用NTG对屈菜芽孢进行诱变，可以得到一种杀菌素活性高达35%的高产菌株（邹华等，2005）。

2.辐射诱变

辐射诱变基于辐射能量对细胞DNA分子产生损伤的原理，从而引起细胞突变。放射线、X射线、质子、中子等都可以被用作辐射诱变的方法。例如，利用超声辐射对产生杀菌素的放线菌进行诱变，可以获得一株高效杀菌素产生菌株TS216（刘振祥等，2011）。

3.基因工程

基因工程技术可以通过基因重组或基因敲除等手段来改变细菌的基因组成，从而增强其生产能力。例如，利用基因敲除技术对杀菌素产生菌株进行基因编辑，可以获得更具有高效杀菌活性的菌株（刘彤等，2019）。

4.测序技术

近年来，测序技术的发展使得我们可以更加准确地了解细菌基因组的组成和结构。利用这些信息，可以通过研究细菌基因的启动子和调控因子等方面来增强杀菌素高产菌株的产生能力。例如，发现了一种名为AfsR-bp的新型蛋白质负责调控杀菌素产生，利用产生AfsR-bp的新菌株进行发酵后，其杀菌素活性提高了20%（孔伟新等，2016）。

二、发酵工艺优化

1.基础培养基的优化

一般来说，培养基是发酵工程中一个非常重要的因素，需要对其进行优化。例如，针对不同的细菌培养需求，可以调整基础培养基的种类和成分来实现更高的生产效率。在进行杀菌素高产菌株的诱变选育时，常规的基础培养基可能无法满足高产菌株的生长需要。例如，添加一定量的复合碳源如甘露醇、麦芽糖、葡萄糖、葡萄糖酸和山梨酸等，可以获得更高的产量（洪涛等，2009）。

2.适宜pH和温度的选择

细菌的生长需要适宜的环境条件，不同菌株对于温度和pH值的宽容度不同。因此，在进行发酵前需要根据具体情况确定适宜的生长条件。例如，在进行屈菜芽孢发酵时，调节pH值可以改变杀菌素产物的种类。当pH值为5.5-7.0时，产生杀菌素D和A，而在pH值为8.0以上时，产生的是杀菌素C（孙晓虎等，2010）。

3.控制发酵过程

发酵过程中，控制营养物的加入和产物的积累是非常重要的因素。过量的营养物会损害细菌细胞膜和蛋白质结构，并影响产物的质量和产量。因此，需要精细地控制营养物的加入。另外，过量的产物积累也会影响细胞代谢活性，从而影响产物的质量和数量。因此，发酵过程中合理控制产物的积累是至关重要的环节。

三、结论和未来展望

通过诱变选育和发酵工艺优化，已经可以获得更具有杀菌素高产能力的菌株，并且通过发酵工艺的优化可以提高其生产效率。然而，目前的研究还有很多限制，如杀菌素复杂的生物合成途径、生产菌株结构性限制和缺乏关键酶等。未来，需要在不断研究细菌基因组结构和组成、优化培养基、调控营养物和改进发酵过程等方面继续探索突破口，以提高杀菌素高产能力的菌株。