纳他霉素生产菌株选育研究综述

张秋生 潘鑫鑫

摘 要：作为真菌抑制剂的一种，纳他霉素具有高效和安全的特征，在农业、医药和食品等领域，有着非常广泛的运用。随着我国迅猛发展的经济，也不断提高了对纳他霉素的需求量。本文对比分析了纳他霉素高产菌株的选育方法，并对其未来发展方向进行了综述，以期促进纳他霉素产量的进一步提高。

关键词：高产菌株；纳他霉素；育种；研究

纳他霉素能够对各种霉菌、酵母菌的生长进行有效地抑制，同时还能对产生真菌毒素进行抑制。在各种抗真菌治疗和食品防腐保鲜中得到了非常广泛的运用。其优点主要为无异味、无致病性、安全无毒性，对食品防腐保鲜剂非常适合，被世界各国列为生物防腐剂之一，所以用于食品防腐。我国在农产品防腐保鲜、防治病虫害、医药等领域的应用也越来越广泛。现阶段，纳他霉素具有极高的售价。究其原因，是纳他霉素菌株具有较高的生产成本和较低的生产能力，对于纳他霉素的商业化推广形成了一定的制约。本文通过相关研究，以期为纳他霉素的应用和推广创造条件。

1 诱变育种诱变

育种具有简单的操作，较快的收效和多样化的育种手段。为了大幅度提高纳他霉素生产菌株产量，育种是一种普遍使用的方法。诱变育种一般涵盖两个阶段，既诱变处理菌株和优势菌株的筛选。

1.1 诱变处理

1.1.1 物理诱变

主要是采用各种射线，辐射处理生物体，对生物体遗传物质进行诱发。现阶段在选育纳他霉素菌株的过程中，主要采用的方法有空间育种、脉冲强光、离子注入、微波等。其中是一种比较常用的方法就是紫外诱变及微波诱变，对设备具有较低的要求，同时具有良好的效果。阎永贞等[1]通过研究纳塔尔链霉菌，进行一系列诱变，而大幅提升了纳他霉素的产量。雷德柱等 [2] 通过N+注入诱变的运用，获得的菌株，达到了3.6g/L左右的产率，和出发菌株相比，达到了1.4倍的产量，传代具有比较稳定的后遗传性能。同时，激光辐照诱变的效果也非常显著。

1.1.2 化学诱变

纳他霉素育种中，比较常用的两种方法，为亚硝基胍（NTG）、硫酸二乙酯（DES）。李东等 [3] 以褐黄孢链霉菌为出发菌株经DES诱变，提高了1.3倍产率。

1.1.3 复合诱变

次级代谢产物合成具有非常复杂的代谢网络，以及诸多节点，一次突变不容易大幅提高。骆健美 [4] 经过UV和DES多次复合诱变处理，获得的菌株达到了1.5倍的产率，并进一步增强了诱变效果。

1.2 筛选

在菌种选育工作中，两个紧密联系的环节，就是诱变和筛选，其主要筛选方法包括以下两个部分：

1.2.1琼脂块法

通过仔细筛选抑菌圈的大小，能够准确反映菌种分泌抗菌物质能力的高低，并且能将高产菌株筛选出来。相比于摇瓶初筛，琼脂块初筛能将筛选周期缩短。

1.2.2 抗性筛选法

1.2.2.1 抗生素抗性

此方法中对高产菌株的筛选，主要是利用青霉素、链霉素、和制霉菌素等。尤其是链霉素抗性筛选具有比较多的应用，其特点为具有较高的正突变率和光谱性。邬建国 [6] 采用相关措施，诱变处理褐黄孢链霉菌，从数据结果能够看出，琼脂块法筛选具有较低的筛选效率和较强的随机性，通过链霉素抗性筛选，具有极高的筛选效率，同时得到的正突变菌株较多。

1.2.2.2 葡萄糖类似物抗性

对于有效合成纳他霉素，葡萄糖分解代谢物能发挥一定的抑制作用，通过相关类似物的充分运用，可增强合成纳他霉素的能力。梁景乐 [7] 通过对褐黄孢链霉菌进行筛选诱变后，相比于原始菌株，提高了31.4%的产率。

1.2.2.3 前体或结构类似物抗性

抗生素生产菌株，能解除其反馈和调节作用。对高产菌株进行筛选。纳他霉素内酯环借助于聚酮体途径合成。

2 原生质体育种

建立在原生质体的基础上，原生质体育种通过融合原生质体、原生质体再生、其中在纳他霉素生产菌育种中，应用比较多的就是原生质体诱变和原生质体融合。

2.1 原生质体诱变

利用制备原生质体，原生质体诱变育种主要是经物理及化学诱变，将纳他霉素产率大幅度提高。

2.2 原生质体融合

为了实现杂交的目的，利用原生质体进行融合，被称为是原生质体融合。朱慧等 [8] 通过融合原生质体，相比于亲本菌株，提高1.53倍的产量。

2.3 研究结论与展望

诱变育种 、原生质体育种等，是现阶段纳他霉素生产菌菌株选育主要方法。而这些方法各有各的特点。在实验中，诱变育种手段比较常用。具有较低调查成本和简单的操作，对菌株的遗传背景不必进行深入了解。而相比较而而言，诱变育种具有非常低的正突变率，同时也具有很大的筛选工作量。因此为了试验成功，必须要采取一种有效而快速的筛选模式。在纳他霉素生产菌育种，作为一种基于基因工程技术的育种方法，原生质体育种的作用不容小觑。其试验的核心部分，就是制备和再生原生质体。为了顺利开展实验，就必须要使原生质体的活性极强。

基因组重排通过多亲本循环原生质体融合技术的运用，而重新排列微生物整套基因，由此极大的提升了同源重组的几率 同时，对于微生物的代谢途径及其遗传背景不必进行深入了解 ，具有非常强的可操作性。

综上所述，纳他霉素具有高效和安全的特征，在农业、医药和食品等领域，以及各种抗真菌治疗和食品防腐保鲜中得到了非常广泛的运用。其优点主要为无异味、无致病性、安全无毒性，对食品防腐保鲜剂非常适合，被世界各国列为生物防腐剂之一。新的历史时期，随着人们研究的日渐深入，纳他霉素育种的主要研究工作已经突破了传统的育种研究。目前研究的侧重点放在基因工程和空间育种上，并以此提供了有利的条件，使纳他霉素商业化成本进一步降低。

参考文献：

[1]阎永贞，魏晓东，那可，等.纳他霉素产生菌的诱变育种及其发酵条件的优化 [J].中国抗生素杂志，2003，38（5）：332-338.

[2]雷德柱，江学斌，江学文 .N + 离子注入选育纳他霉素高产菌株 [J].广东化工，2009，10（36）：11-13.

[3]李东.多烯大环抗真菌剂纳他霉素的研究[D].天津，天津科技大学，2004，6.

[4]骆健美 .纳他霉素高产菌株选育 _ 发酵条件优化 _ 发酵动力学及溶解度的研究博士论文 [D].杭州，浙江大学，2005，6.

[5]刘伟成，裘季燕，刘建华，田兆丰，刘霆，刘德文，潘争艳，卢彩鸽.一株利迪链霉菌及其在植物病害生物防治中的应用[P]. 中国专利：CN1834230，

[6]梁景乐.纳他霉素高产菌株空间育种_ 工艺优化及工業放大研究 [D].杭州，浙江大学，2007，10.

[6]邬建国，王敏，杨东靖，等.高产纳他霉素的褐黄孢链霉菌选育 [J].中国抗生素杂志，2004，29（6）： 332-334.

[7]梁景乐.纳他霉素高产菌株空间育种_ 工艺优化及工业放大研究 [D].杭州，浙江大学，2007，10.

[8]朱惠， 金志华， 岑沛霖.纳他霉素生产菌基因组重排育种[J].中国抗生素杂志，2006，31 （12） ：739-742.