为提高代谢产物的产量，那些育种技术可以联合使用，请举例说明

如何提高植物次生代谢产物的产量

如何提高植物次生代谢产物的产量 药用植物次生代谢产物的五种生产途径： 1直接从植物中提取次生代谢产物 2化学合成模拟 3微生物(细菌或真菌)发酵 4利用植物组织和细胞培养法生产次生代谢产物 5利用基因工程生产次生代谢产物 植物次生代谢的概念是在1891年由Kossei首先明确提出的，是指有些生物体利用某些初生代谢产物为“原料”，在一系列酶的催化下，形成一些特殊的化学物质的过程，这些特殊的化学物质即为次生代谢产物(secondary metabolites)，如生物碱、黄酮类、萜类、有机酸、木质素等，它们是植物中一大类并非生长所必需的小分子有机化合物，但对于植物自身在复杂环境中的生存和发展却起着

如何利用代谢调控提高微生物产物的产量

　　一般改变微生物代谢调节的方法有如下几种:

　　第一种 是采用物理化学诱变，获得营养缺陷型

　　第二种方法是应用抗反馈调节突变法。

　　第三种就是控制发酵条件，改变细胞的渗透性。

　　一、应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节

　　这是氨基酸生产菌育种的最有效的办法。营养缺陷型是指某菌种失去合成某种物质的能力，即合成途径中某一步发生突变，使合成反应不能完成，最终产物不能积累到引起反馈调节的浓度，从而有利于中间产物的积累。例如，用高丝氨酸缺陷型生产菌进行赖氨酸发酵。一般在形成赖氨酸的过程中有3种产物生成，只有赖氨酸和苏氨酸都达到一定浓度时，才能形成反馈抑制，从高丝氨酸切断这两个分支后，不能形成苏氨酸，也就不能形成反馈抑制。最后使赖氨酸的大量积累，这是打破代谢调节的第一种方法。

　　在直线式的合成途径中，营养缺陷型突变株只能累积中间代谢物而不能累积最终代谢物。

　　在分支代谢途径中，通过解除某种反馈调节，就可以使某一分支途径的末端产物得到累积。

　　二、应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节

　　抗反馈调节突变菌株，指对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株，或兼而有之的菌株。在这类菌株中，因其反馈抑制或阻遏已解除，或是反馈抑制和阻遏已同时解除，所以能分泌大量的末端代谢产物。

　　例如，当把（钝齿棒杆菌）培养在含苏氨酸和异

　　亮氨酸的结构类似物AHV（α-氨基-β-羟基戊酸）的培养基上时，由于AHV可干扰该菌高丝氨酸脱氢酶、苏氨酸脱氢酶以及二羧酸脱水酶，所以抑制了该菌的正常生长。如果采用诱变（如用亚硝基胍作为诱变剂）后所获得的抗AHV突变株进行发酵，就能分泌较多的苏氨酸和异亮氨酸。这是因为，该突变株的高丝氨酸脱氢酶或苏氨酸脱氢酶和二羧酸脱水酶的结构基因发生了突变，故不再受苏氨酸或异亮氨酸的反馈抑制，于是有大量的苏氨酸和异亮氨酸的累积。如进一步再选育出甲硫氨酸缺陷型菌株，则其苏氨酸产量还可进一步提高，原因是甲硫氨酸合成途径上的两个反馈阻遏也被解除了。

　　

　　三、控制细胞膜的渗透性

　　微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高度选择性。 细胞内的代谢产物高浓度累积着，并自然地通过反馈阻遏限制了它们的进一步合成。采取生理学或遗传学方法，改变细胞膜的透性，使细胞内的代谢产物迅速渗漏到细胞外。这种解除末端产物反馈抑制作用的菌株，可以提高发酵产物的产量。

　　1．通过生理学手段控制细胞膜的渗透性在谷氨酸发酵生产中，生物素的浓度对谷氨酸的累积有着明显的影响，只有把生物素的浓度控制在亚适量情况下，才能分泌出大量的谷氨酸。

　　生物素影响细胞膜渗透性的原因，是由于它是脂肪酸生物合成中乙酰CoA羧化酶的辅基此酶可催化乙酰CoA的羧化并生成丙二酸单酰辅酶A，进而合成细胞膜磷脂的主要成分——脂肪酸。因此，控制生物素的含量就可以改变细胞膜的成分，进而改变膜的透性和影响谷氨酸的分泌。当培养液内生物素含量很高时，只要添加适量的青霉素也有提高谷氨酸产量的效果。其原因是青霉素可抑制细菌细胞壁肽聚糖合成中转肽酶的活性，结果引起其结构中肽桥间无法进行交联，造成细胞壁的缺损。这种细胞的细胞膜在细胞膨压的作用下，利于代谢产物的外渗，并因此降低了谷氨酸的反馈抑制和提高了产量。

　　2．通过细胞膜缺损突变而控制其渗透性应用谷氨酸产生菌的油酸缺陷型菌株，在限量添加油酸的培养基中，也能因细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸的产量。这是因为油酸是一种含有一个双键的不饱和脂肪酸（十八碳烯酸），它是细菌细胞膜磷脂中的重要脂肪酸。油酸缺陷型突变株因其不能合成油酸而使细胞膜缺损。另一种可以利用石油发酵产生谷氨酸的Corynebacteriumhydrocarbolastus（解烃棒杆菌）的甘油缺陷型突变株，由于缺乏a-磷酸甘油脱氢酶，故无法合成甘油和磷脂。其细胞内的磷脂含量不到亲株含量的一半，但当供应适量甘油（200μg/ml）时，菌体即能合成大量谷氨酸（72g/L），且不受高浓度生物素或油酸的干扰。

六种育种方法.名称.原理.过程.优缺点

六种育种方法包括植物的四种（杂交育种、远缘杂交、诱变育种、分子育种）和动物的两种（杂交育种、基因工程育种）。

一、杂交育种：

1、原理：基因重组，通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。

2、过程：

2.1杂交前的准备工作首先要熟悉各种鱼类的生殖习性；

2.2选择适当的受精方法进行杂交杂交前期在临近性成熟和生殖季节到来之时，一定要将雌雄两种鱼分池饲养，避免自群交配；

2.3记载、挂牌和管理用不同品种(或种)的鱼类进行杂交；

2.4加速育种进程从杂交到新品种育成推广；

2.5杂交后代的选择采用个体选择法时，选择一般从子二代开始，因子二代变异范围最大，可望从中选出合意的变异体。

3、优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。

4、缺点：不会产生新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。

二：远缘杂交

1、原理：基因重组，通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。

2、优缺点：可以把不同种、属的特征、特性结合起来，突破种属界限，扩大遗传变异，从而创造新的变异类型或新物种。产生的后代为远缘杂种。由于远缘杂交往往重演物种的进化的历程，故也是研究生物进化的重要实验手段。远缘杂交一般不易结实，即使结实，杂种也通常不育或夭亡，杂种后代分离幅度大，分离世代长且不易稳定。

三：诱变育种

1、原理：在人为的条件下，利用物理、化学等因素，诱发生物体产生突变，从中选择，培育成动植物和微生物的新品种。

2、优缺点：诱变育种存在的主要问题是有益突变频率仍然较低，变异的方向和性质尚难控制。因此提高诱变效率，迅速鉴定和筛选突变体以及探索定向诱变的途径，是当前研究的重要课题。

四：分子育种

1、原理：将基因工程应用于育种工作中，通过基因导入，从而培育出一定要求的新品种的育种方法。

2、优缺点：传统育种方法属於杂交育种，品种改良主要受种原变异之限制，而不同物种(species) 间之杂交颇为困难，育种成果难有大突破，「绿色革命」(green revolution) 很难再发生。利用基因工程技术进行作物品种改良，系指以遗传工程(genetic engineering) 技术，将特定基因或性状导入缺乏此基因或特性之目标作物(target crop) 的育种方法；因此利用基因工程技术进行作物品种改良，可以突破种原之限制及种间杂交之瓶颈，创造新性状或新品种，亦即未来「基因革命」(gene revolution) 很可能迅速取代「绿色革命」。

五、基因工程育种

1、原理：基因重组(或异源DNA重组)。

2、优缺点：不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行。可能会引起生态危机，技术难度大。

说明现代生物技术在动植物育种中的应用 ，举出4-5例研究成果

1.萝卜—油菜可作为油菜杂交时的雄性不育系，这是怎么回事？ 萝卜—油菜（也称萝卜质油菜）是通过萝卜与油菜的原生质体融合而产生的“细胞杂种”，在一般环境条件下表现为“雄性不育”，即不产生花粉或仅产生没有活力的花粉，因此不能自交。在制种时，作为母本，必须不能够自交（如果能自交，就必须人工去雄，否则，就得不到杂种）。这种不能自交的母本，在作为杂交母本时，被称为“雄性不育系”。 （所谓的“三系”就指雄性不育系——简称“不育系”，雄性不育系的保持系——简称“保持系”，雄性不育系的恢复系——简称恢复系） 现代生物技术在中国水产育种中中的应用 水产品是人类赖以生存的重要蛋白来源，迄今世界上仍有约10亿人口主

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