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1、微生物质源的开发与利用微生物质源的开发与利用纲要：微生物质源的开发利用远景将会在解决人类社见面对的人口剧增、资源贫乏、环境恶化问题和实现可连续发展等方面发挥不行代替的作用。本文综述了微生物质源以及其开发利用过程这两个方面。重点词：微生物质源，放线菌，开发，利用1. 前言现在，人类的工业是成立在化石能源基础之上的，而其特色必定要致使大批不行重生资源的耗费，大批温室气体的排放以及陪伴着生态环境的损坏。致使人类社见面对着人口剧增、资源贫乏、能源危机、环境恶化等一系列问题，而人类又要求不断的发展，解决这些问题的重点在于追求一条可连续发展的道路。生物技术正在推进着以化石能源为基础的经济向以知识经济、循环
2、经济为主的经济构造转型，是实现人类可连续发展的重点技术。所以鼎力发展生物技术对经济的发展以及人类社会的发展有着巨大而深远的影响，而作为生物技术的核心技术，微生物工程技术的发展将要波及到微生物质源的开发与利用问题1。微生物质源利用的核心是在于利用其产生的生物活性物质，目前，微生物活性物质绝大多半根源于一般环境中的微生物，所以从一般环境微生物中找寻新的活性物质难度愈来愈大。新的基因有很大的可能产生新的生物活性物质，所以经过找寻新的基因来找寻新的生物活性物质。鉴于该思路，罕有放线菌、大海微生物、极端环境微生物等过去极少涉及的微生物质源已愈来愈受重视2。2. 微生物质源2.1微生物质源的特色环境中存在
3、着大批的微生物,据预计,每克土壤样品中可含有高达1000种不一样的微生物3,这些微生物产生多种多样的活性物质(包含酶与次生代谢产物两部分),对人类有适企图义的抗生素青霉素、链霉素、抓霉素、金霉素、土霉素、红霉素、新霉家、万古霉素、庆大霉素等都是从微生物中发现并开发出来的;基因工程中各样工具酶几乎都来自多种不一样的微生物4微生物是一类物种丰富的生物质源和基因资源，迄今为止我们所分别到的微生物主要有：真菌70000多种、细菌5000多种、放线菌3000多种。而这些人类所知道的微生物预计仅占自然界存在的微生物不到10%，而被利用的还不到1%。微生物拥有很快的生长生殖速度，有的细菌的时代时间只是20分
4、钟，并且微生物能够再人工控制的条件下大规模培育，并且几乎不受地区、天气等条件的影响。对比于动、植物件种遗传基因构造，微生物的基因组小得多，基因拷贝数比较少，比较简单进行基因操作，微生物改进易于操作，改造性能、提升产率相对简单。微生物质源丰富，微生物质源的开发与利用不会致使微生物物种的减少和环境的损坏。部分动植物质源的不合理开发利用致使物种的减少甚至灭绝，造成严重的环境的恶化和污染问题，而微生物质源的开发利用不会存在此类问题。但我们一定注意到并惹起重视的现实问题是因为环境的改变和恶化，如原始丛林开发成旅行区等现象，造成的天然微生物的损坏，使得很多在该类环境中赖以生计的微生物在人类还没有认识它以前
5、就静静灭绝了1。微生物质源是新抗菌剂的主要根源之一,但是即便采纳先进的方法,绝大多半微生物也仍旧不行培育、只好用分子指纹图谱来描绘5。2.2罕有放线菌目前大多半生物活性物质来自链霉菌，所以从链霉菌中发现性的活性物质的几率已经大大降低。自20世纪50年月以来,已从部分罕有放线菌代谢产物中获取很多已经临床应用的重要活性物质,如红霉素B、利福霉素、庆大霉素、其余放线菌素类、安莎类、肽类、酶克制剂等活性物质。只管新的种、属不断被发现,但据预计,目前分别到的放线菌种类,仅为实际存在种类的0.1%1%。所以,放线菌还有极其丰富多样的未知种群等候人们去发现6。如日本Takahashi等7报导,从不一样的环境
6、,利用特别的分别方法分别到放线菌的新种、新属,并从这些放线菌发酵产物中获取很多新构造的活性物质。2.3大海微生物大海中储藏着巨大的微生物质源,据预计其数目可达0.1亿2亿种。迄今为止,人类发现的微生物大概有150多万种,除了712万种存在于陆地外,其余都存在于大海之中8。大海微生物主要包含真核微生物(真菌、藻类和原虫)、原核微生物(大海细菌、大海放线菌和大海蓝细菌等)和无细胞生物(病毒)9。大海微生物因其独到的生计环境,能够产生很多陆地微生物所不可以产生的活性物质,这对最后解决威迫着人类健康的很多重要疾病,如恶性肿瘤、糖尿病、艾滋病等拥有重要的意义。大海的面积占地球面积的71%。大海独到的自然
7、条件:高压、低营养、无光照、局部高温、高盐等,使得大海微生物拥有特别的代谢门路和遗传背景,从而拥有产生特别构造和功能活性物质的能力。据研究发现,约27%的大海微生物都能产生抗菌活性物质10;从大海真菌分别出的次级代谢产物70%80%拥有生物活性11。很多大海微生物能产生新构造的活性物质。Koyama等12从一株未判定的大海真菌中获取一种新的二萜:PhomactinH;Robert等13从大海根源的真菌Aspergilluscarneus的代谢产物中分别到7种活性化合物,此中5种是新化合物。目前,在大海微生物及其代谢产物中发现了很多特异、新奇、构造多样、陆地微生物极少产生的活性物质,有些物质的构
8、造种类在陆生生物中从未发现过,所以大海微生物成为又一个拥有巨大开发潜力的天然药物宝库13。2.4极端环境微生物极端环境微生物能长久生长在高温、低温、极端高酸、高碱及高盐等极端特异环境中,必定有其独到的基因种类、特别的生理体制,进而产生特别的代谢产物。广泛以为,以为不到0.1%,已知微生物质源的种类可是占实有种类的极端环境的微生物质源更是知之甚少1%10%。甚至有人,所以极端环境是发现未知微生物质源的理想之地5。近几十年来,极端环境微生物的研究遇到宽泛重视,经过对这些极端环境条件下的微生物的研究,发现了大批。这些未知新种属的发现为找寻新的活性物质供给了新的资源。跟着各样技术、方法的改进和打破,将
9、有更多的极端微生物新物种被发现,进而大大促使微生物药物的发展。2.5内生菌和黏细菌自20世纪70年月从短叶红豆杉树皮中分别出拥有抗癌活性的化合物紫杉醇(世界上第一个年销售额超出10亿美元以上抗肿瘤药物14)以来,内生真菌的分别及其代谢产物的研究广泛遇到重视。内生真菌的代谢产物广泛拥有必定的抗菌作用。而据预计植物内生真菌总数超出100万种,所以内生真菌资源极其丰富,是新式药物的一个重要根源。目前除紫杉醇外,从内生真菌中已分别到多种其余活性物质。如:从P.microspora分别到的抗真菌剂ambuicacid15;从T.wilfordii中分别到的免疫克制剂SubglutinolsA和B16;从
10、C.quercina分别到的肽类抗真菌剂cryptocandin,已被几家企业开发为治疗真菌惹起的皮肤和指(趾)甲病制剂14。除内生真菌外内生放线菌的研究也惹起了研究者的极大兴趣,我国云南大学微生物研究所已抢先进行了这方面的研究工作,目前工作进展顺利,相信这将为我国微生物药,物开发出新的重要资源2。粘细菌在近来20多年中作为拥有生物活性的天然产物的生产者,愈来愈受到重视,因其能产生各样有生物活性的新天然产物17。如由粘细菌纤维堆囊菌产生的聚酮类化合物埃波霉素(epothilone),有很好的抗微管解聚作用,有望成为继紫杉醇以后的抗肿瘤药物,目前这种化合物已在美国进行期临床试验;Kundim等1
11、8从粘细菌Cystobacterfuscus中分别到3种拥有抗真菌活性的多烯酰胺类新物质。因为粘细菌根源的化合物只占微生物根源化合物总数的5%,所以它将成为愈来愈重要的天然小分子的产生者17。3. 微生物质源的开发与利用3.1目的菌株的获取微生物质源开发与利用的核心问题就是想方设法地尽早找到所需的目的微生物，这是微生物开发利用成败的重点。生物工程的主体或核心部分是微生物工程，而微生物工程的核心是性能优秀、高效的微生物菌株，再好的假想没有微生物这一主体也难以实现。所以，目的菌株的获取是微生物质源开发利用的第一步，也是最重点的一步。获取目的菌株的主要渠道包含：向菌种收藏机构购置、自行分别获取目的菌
12、。目前国内外建立了很多微生物菌株的收藏机构，依据自己的开发企图，能够向相关菌株收藏机构购置实验菌株。自行分别找寻新的微生物是一项艰辛、仔细的工作，成立正确、迅速、简易的挑选模型，尽早裁减非目的菌，加快挑选进度是微生物质源与利用的重点一步，挑选模型设计是微生物质源开发最活跃的领域，也是表现微生物工作者专业知识、实验技术以及脑筋灵巧性的一项工作，简易、有效的挑选方法，能够大大提升挑选获取目的微生物的几率。在挑选目的微生物的过程中，要注意一菌多筛问题，这不单增添了菌种的利用率和当选率，更重要的是有可能找到用途更大的非目的菌。同时，要着重高通量挑选（Highthroughputscreening）、组
13、合生化(CombinatorialBiochemistry)等新技术的使用，能够有效地提升工作效率和降低成本。13.2知识产权的保护微生物质源开发与利用是竞争很强烈的领域，研究方案以及工作进展都是应当严格保密的内容，同时微生物质源开发包含重要的经济利益，也包含重要的投入微风险，为了保护自己的知识产权，在做好保密工作的同时，掌握好申请专利的机遇，实时申请专利是特别有必需的。3.3目的菌种的改进微生物质源的开发与利用在某种意义上讲是微生物天然功能在人工控制条件下，依据人的意志的重演和高效表达。往常获取的菌种目的物的产率都比较低，或许菌株的工艺性状出缺点，如生长慢、斜面菌种的孢子少等等，需要对菌种进行改进。菌种改进的方法主要有传统的随机诱变法和基因工程手段等。传统的随机诱变法使菌种在理化要素办理此后发生基因突变，存优去劣，这是目前广泛采纳的方法。只管这种方法与基因工程技术对比存在很大的盲目性、工作量大等不足，但其简单实行，易见收效，目前关于工业微生物菌株改造而言，仍旧是最有效的方法，目前发酵工业使用的优秀的微生物菌株多半仍旧是经过
