[发明专利]微生物菌种激光-紫外-脉冲强光三光源耦合诱变育种仪

说明书

本发明公开了微生物菌种激光‑紫外‑脉冲强光三光源耦合诱变育种仪，属于生物制造领域。本发明涉及的三光源耦合诱变育种仪由光源、试管架和控制系统三个部分组成，设计有三种光源的19种组合工作模式，模式多可以显著增加辐照处理对微生物光致突变的靶点，从而增加突变体样本库容，增加正诱变几率，达到提高诱变效率和质量的目的。工作模式的增加，还有利于满足更多微生物种类诱变的需要。

技术领域

本发明属于生物制造领域，特别涉及一种微生物菌种激光-紫外-脉冲强光三光源耦合诱变育种仪。

背景技术

发酵是生物制造重要的组成部分，在食品、制药、环保等产业中具有举足轻重的地位。微生物菌种性能的优劣对发酵效率、产品质量有着极其重要的影响。诱变是微生物菌种性能改良的重要手段之一。

紫外线、X射线、γ射线，以及可以发射出红外、可见光和紫外中某一纯度极高单色光的激光，可以发射出接近太阳光宽范围波长的脉冲强光，均对微生物菌种具有很好的诱变效果。

红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均为电磁波，波长范围在10⁶～10^-4nm之间。电磁波对微生物的作用主要表现为激发、抑制、损伤及突变等效应。

在电磁波谱中，紫外线、X射线、γ射线有强烈的引起生物体变异的作用。核酸吸收一定波长的紫外光能量后，呈激发态，使有机化合物加强活动能力，从而引起微生物变异。X和γ射线电磁波波长很短，穿透力很强，又携带高能量，容易造成生物体细胞内的DNA断裂，进而引起细胞突变。

在电磁波谱中，红外线和可见光的波长较长，对微生物辐照后产生的突变效应较弱，但是通过可以产生高电离密度的激光和脉冲强光发射，会表现出较强的突变效应。

不同的激光器可以发射出从远红外直到短波紫外的电磁波，波长范围很宽，但对于一个具体的发射器而言，输出激光的波长分布范围非常窄，单色性极好。由于激光的方向性好，仅0.1°左右偏差，单位面积上亮度极高，与阳光之间的比值是百万级的，能使生物细胞发生共振吸收，导致原子、分子能态激发或原子、分子离子化，从而引起生物体内部的变异。因此，采用激光器发射出的红外激光、可见光激光、紫外激光均可以被应用于微生物菌种的诱变。

与激光光源相反，一个脉冲强光光源发射的光波长分布范围很宽，光谱近似太阳光，包括红外、可见光和紫外部分，光强度相当于到达地球表面太阳光强度的数千乃至数万倍。实验发现，脉冲强光用作诱变比较容易实现片段突变。

红外线、可见光和紫外线是由源自外层电子引起。X射线由内层电子引起，γ射线是由原子核引起。X射线和γ射线对人体有极大的伤害，因此不宜用被应用于普通实验室的仪器开发。因此，本发明选用了可以发射红外线、可见光、紫外线的脉冲强光源、激光源、紫外光源进行诱变仪的开发。

如前所述，脉冲强光光谱近似太阳光，包括红外、可见光和紫外部分；生物领域常用的激光器是氦氖激光器，发射出可见光范围的某一波长高能量单色光。因此，脉冲强光、激光和紫外光的联合，既包含了红外、可见光和紫外范围近似太阳光的全波段辐照，也包含了可见光和紫外光两个单波长光源辐照，因此，波长既有涵盖，又有互补，其联合作用之后的突变靶点应当多于单一光源。另外，在三种光源中紫外光的波长最短，接近分子大小，有很强的突变效果，因此脉冲强光和激光适宜于作为紫外光辐照的预处理，辐照顺序应当存在一定的规律。