文 献 综 述

一、研究背景、概况及意义

1.TG酶生产菌的土壤筛选

通过自然选育，将原始菌株分离纯化后得到不同形态的单菌落，在菌种选育的过程中，宋敏等【1】曾对茂原链霉菌菌落形态与MTG酶产量之间的关系进行了探讨，认为根据菌落直径大小、形状、隆起程度、孢子数量和表面状况等特征有目的地筛选菌株非常关键。挑选不同菌落形态的菌株进行平板自然分离筛选，并通过摇瓶发酵验证其产酶，确定依据菌落形态特征初筛MTG酶生产菌株方法的可行性。

2.微生物诱变育种方法的背景：

常规的诱变育种方法主要为物理诱变育种和化学诱变育种。微生物的诱变育种, 是以人工诱变手段诱发微生物基因突变, 改变遗传的结构和功能, 通过筛选, 从多种多样的变异菌体中筛选出产量高、性状优良的突变株,并找出发挥这个突变株最佳培养基和培养条件,使其在最适的环境条件下合成有效产物。微生物诱变育种的作用：提高有效产物的产量; 改善菌种特性, 提高产品质量; 简化工艺条件; 开发新品种, 产生新物质; 用于研究推测产物的生物合成途径; 与其他育种方法相结合【2,3】。近年来, 随着新诱变因子的不断发现和筛选体系的进一步完善, 微生物诱变育种有了长足的发展。

其中物理诱变通常使用物理辐射中的各种射线, 包括紫外线、X射线、γ射线、α射线、β射线、快中子、微波、超声波、电磁波、激光射线和宇宙射线等。近年来, 随着离子束的获得, 离子辐照诱变育种也成为诱变育种的1种新方法。本实验中即研究低能离子注入诱变的方法，来获得高产谷氨酰胺转胺酶较高的菌株。

离子注入生物效应可分为以下几个阶段.(1)物理阶段:入射离子同靶原子发生碰撞,导致原子激发、电离,能量损失,同时慢化的原初入射离子也以高斯分布形式沉积下来.(2)化学阶段:能量的传递、原子的解离及入射离子的沉积可能导致DNA分子的断裂、重排,引起基因突变和染色体畸变.(3)生物阶段:分子损伤不能通过细胞的代谢功能得到修复,表现出下列生物学效应:细胞死亡、细胞突变以及后代的遗传变异【5】。

注入离子的质量沉积产物对DNA的保护作用和对损伤细胞修复的刺激效应,主要体现在质量沉积产物与DNA生物大分子争夺OH等自由基,使DNA的G、T碱基变成G 、T-,导致DNA键断裂,而注入离子的电荷可吸收G 、T-间所传递的电子,或将自己的正电荷转移给它们,使之成为中性,即可降低DNA链的断裂【13】.同时,注入离子的正电荷还可吸收辐射产生的δ电子,δ电子可吸收因辐射细胞所产生的水分子分解出OH和H,以及辐射所引起水分子的再度激发所产生更多的OH和H,从而减轻OH和H对DNA的辐射损伤。因而微生物细胞的存活率与注入剂量的关系是先降后升再降的”马鞍型”曲线【6.7】。

离子束注入效应曲线呈”马鞍型”【14】变化:即小剂量注入时存活率较高,随剂量增加存活率下降,但随剂量的增加存活率有所回升,然后逐渐下降。这表明离子注入的射程较短,低剂量时离子只对细胞表面进行损伤和刻蚀,因而存活率较高;随着剂量的增加,细胞表面刻蚀严重,离子损伤及细胞内部产生大量自由基和软射线等,致使存活率下降;但下降到一定值时出现饱和现象,当剂量累计到一定值时,细胞某种修复机制被激活,存活率有所回升;当剂量增加到一定值时,细胞损伤无法修复，存活率再次下降【6.7】。