[发明专利]第20颗返回式卫星的太空高效微生物菌种及制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及空间诱变优良微生物菌种，具体说是一种空间诱变优良微生物菌种及其制备方法与应用。

背景技术

微生物是与人类关系密切的一类微小生物体，具有种类的多样性和功能的复杂性.在药物的研发中某些微生物发挥了十分重要的作用，微生物药物的研发主要环节包括菌种的选育，发酵工艺优化，提取与精制工艺的研究等。

早在十九世纪人们就发现被溶血性链球菌感染的癌症患者肿块自然消退的现象，人们先后发现溶血性链球菌及其制剂有一定的药理活性。

浩瀚的太空疆域无垠，有着地面上难以想像的环境条件，在太空环境里，生物的变异与进化要比地面快成千上万倍。因此，太空为发展新物种、新医药等提供了理想的实验场所和生产基地。微生物空间诱变育种是制药工业培育新菌种的一种有效方法。一个优良的菌种可以在不增加或很少增加成本情况下大幅度提高产品的产量和质量。长期以来，我国采取自然选择和理化因素进行微生物育种，得到的育种方法远远不能满足制药工业生产的需要，目前与国际上同类高产菌种相比，其生产效价有很大的差距。该菌种生产周期及发酵周期长，用于工业化生产的产量低，价格昂贵，使用范围小，有效成份含量低。运用空间技术进行微生物诱变育种是培育新生物菌种的一种有效方法，其原理是通过外层空间特殊的物理化学环境，即微重力、强辐射、高能粒子、交变磁场及高真空的环境中，引起菌种DNA分子的变异和重组，菌种遗传性状发生改变，从而获得生命力旺盛、生长速度快、代谢产物得率高、品质优良并可稳定遗传的高产高效菌种。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间诱变优良微生物菌种及其制备方法与应用，它利用太空特殊环境，通过搭载第20颗返回式科学与技术试验卫星，将菌株送入太空，遨游一定时间后安全返回，淘汰负向变异菌株，选出性质优良的正向变异菌株进行复筛，最终得到生命力旺盛、生长速度快、发酵单位高、发酵周期短、多肽含量高、遗传性质稳定、生产适应性强、具有空间累加效应的优良微生物菌种。应用于工业化生产的生产菌种，具有产量高、用途广、成本低、有效成份含量高等特点。

本发明的技术方案是筛选一种空间搭载用于工业生产的优良菌种，它将α-溶血链球菌菌种搭载第20颗返回式科学与技术试验卫星，运用空间技术进行微生物诱变育种方法，通过外层空间特殊的物理化学环境，即微重力、强辐射、高能粒子、交变磁场及高真空的环境中，导致α-溶血链球菌菌种遗传性质发生变异，引起菌种DNA分子的变异和重组，从而获得生命力旺盛、生长速度快、品质优良的菌种，优选出其中的正变异、遗传性质稳定的菌种作为生产菌种，该菌种已于2006年1月18日由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCCNo.1588。

一、ST-20号菌种的筛选

在太空育种中心对搭载菌种进行了反复的培养和筛选，优选出极少量遗传稳定的正变异菌株，进行地面研究：

1.返地后对菌株进行培养和筛选：菌株经过分离培养长出单菌落后进行存活率的计算，有目的地将其编号保存，按照革兰氏染色、菌落形态、色素、菌膜及光泽度等进行形态特征上的对比分析，进一步通过试验，优选出发酵周期缩短24小时的正向突变高产菌株。

2.培养特征的研究：通过培养，研究了太空菌株ST-20号培养基在碳氮比、营养成分、pH、温度、氧需求、发酵周期等方面的适应情况变化，并根据变化及时进行相关生长参数的调整。确定太空菌株培养基成分、运行参数、pH、发酵周期等。

3.生理生化反应：对经航天搭载、太空诱变、地面筛选出的菌株进行细胞形态特征观察及其与地面对照菌株相关生理生化指标的对比观察。生产菌株通过太空搭载，细胞的活性物质增加，细胞生长丰茂饱满，利用糖产酸现象比地面对照菌株有所改变，而地面对照菌株在某些糖的发酵中已失去产酸的能力。

4.代谢产物的测定：用化学法和仪器测试它的主要化学组分及结构有无变化。通过实验检测：发现太空菌株ST-20号仅发酵周期大大缩短，而且其发酵产物比对照组产物含量平均高出三倍以上。

5.遗传性状及蛋白表达的研究：DNA是决定遗传的主要物质，基因是遗传的基本单位。由于基因突变会致使蛋白质的结构改变，最后导致个体性状的差异。因此，我们进行了α-溶血链球菌(地面株标号为D33号菌株)和太空搭载后筛选菌株(ST20菌株)16S-23S rDNA间区对比检测，检测结果发现D33和ST20菌株有如下基因位点的差异：