菌種的選育和篩選(自然育種,誘變育種,其他育種方法)
經過分離篩選獲得的菌種需要通過選育，才能提高代謝產物的產量、改進產品質量、簡化工藝、提高產品附加值。根據微生物遺傳變異的特點，人們在生產實踐中已經運用行之有效的微生物育種方法。育種的手段很多，主要包括自然選育、誘變育種、雜交育種、原生質體融合、基因工程等。
1.自然育種
在生產過程中，不經過人工處理，利用菌種的自發突變，選育出優良菌種的過程稱為自然選育。菌種的自發突變存在兩種可能性：是菌種衰退，生產性能下降；另一種是代謝更加旺盛，生產性能提高。實際上自發突變的頻率較低，出現優良性狀菌株的可能性也比較小。國內生產菌育種的個階段是在20世紀六七十年代初期，從自然界大規模篩選高產菌，如AS1299、天津短桿菌T6-10，以及棒桿菌s941等。
2.誘變育種
生產菌育種的第二個階段是20世紀70年代后的遺傳育種階段，將野生谷氦酸生產菌進行有目的的改造，選育出了許多優于出發菌的優良高產菌株，如WTH-1、FM84-415等，這些生產菌種主要是通過以誘變為主的微生物育種而獲得。隨著谷氦酸發酵生產的發展這些菌種的產酸能力獲得了很大的提高。誘變育種是指用人工的方法處理微生物，使它們發生突變，再從中篩選出符合要求的突變菌株，供生產和科學實驗用。誘變育種與其他育種方法相比，具有操作簡便、速度快和收效大的優點。誘變育種包括出發菌種的選擇、誘變處理和篩選突變株三部分
（1）選擇出發菌種出發菌種是指用于誘變的原始菌種。出發菌種可以是從自然界分離出來的野生型菌種，也可以是生產中正在使用的菌種，還可以從菌種保藏機構購買。選擇的原則是菌種要對誘變劑的敏感性強、變異幅度大、產量高
（2）誘變處理為了使每個細胞都能均勻接觸誘變劑，通常要將出發菌種先制成單細胞（或單孢子）懸液，再進行誘變處理。誘變劑的種類、劑量大小、處理時間長短等，都要視具體情況和條件而定，并經過預備實驗之后才能最終確定。誘變劑包括物理誘變劑和化學誘變劑。物理誘變劑有紫外線、X射線、γ射線、快中子等。化學誘變劑有N甲基N硝基-亞（NTG）、硫酸二乙酯（DES）、甲基亞（NMU）等。在育種實踐中，常采用殺菌率作為各種誘變劑的相對劑量。目前傾向于采用殺菌率較低的劑量。誘變劑復合處理對育種有利，兩種或多種誘變劑可同時使用或先后使用，同一種誘劑也可重復使用。
（3）篩選突變株菌種經誘變處理后會產生各種各樣的突變類型，但其中絕大多數是負突變菌株。篩選的目標是將誘變后可能出現的正突變菌株從大量的突變菌株中分離鑒定出來。一般先通過快速定性法，即對平板稀釋法獲得的各個菌落進行有關性狀的初步測定，從中篩選出具有優良性的菌落，然后對初篩后獲得的菌株進行有關性狀的精確定量，即復篩。一般要在搖瓶或臺式發酵罐中進行培養，經過精細的分析測定，得出準確的數據。
為了縮短篩選周期，可以利用變異株的平皿反應直接挑取高產變異株。平皿快速檢測法是利用菌體在特定固體培養基平板上的生理生化反應，將肉眼觀察不到的產量性狀轉化成可見的“形態”變化。實際是指每個變異菌落產生的代謝產物與培養基內的指示物在平板上表現出的一些容易觀察判斷的生理效應，比如變色圈、透明圈、生長圈、抑菌圈等。
3.其他育種方法
為在生產中大量積累谷氦酸，谷氦酸高產菌的選育也是目前為提高產量的研究熱點。隨著分子生物學和分子遺傳學的發展，越來越多的生物工程新技術用于選育谷氦酸生產菌，已有原生質體融合、轉化、轉導、重組D№A構建工程菌等一系列育種方法。可以利用基因工程技術等技術手段從分子水平上對出發菌株進行定向改造，國外通過對野生型谷氦酸棒杄菌中丙酮酸羧化酶基因重組菌硏究顯示，與野生型谷氦酸棒桿菌相比，基因重組菌可以使谷氦酸產量提高7倍。在已有菌株的基礎上構建生產菌的基因工程菌，目前還處于研究階段。
