微生物菌群的選育
二、微生物菌群的選育
菌種選育包括選種和育種。選種即根據(jù)微生物的特性,應(yīng)用各種篩選方法從自然界選擇我們需要的菌種;育種即進(jìn)一步提高已有菌種的某種性能,使其更符合我們的需要。育種一般通過誘變和雜交來實(shí)現(xiàn)。變異菌株中通常只有少數(shù)菌株在某些性能方面比初始菌株有所提高,育種工作中也存在選種問題,選出的新菌種有待通過育種過程提高其性能。因此,選種與育種有緊密聯(lián)系。
如何篩選、培育高效菌種,是生物強(qiáng)化的關(guān)鍵,也是污染治理工程前期工作中需要著重考慮的問題。在廢水生物處理中,適宜的微生物菌種可以取自天然環(huán)境,也可以在實(shí)驗(yàn)室中由人工分離篩選而得,一般有以下兩種方法:①馴化。即利用待處理的廢水對微生物種群進(jìn)行自然篩選,使微生物對污染物逐步適應(yīng),從而具有更強(qiáng)的凈化性能。②篩選高效菌株。除自然篩選外,在實(shí)驗(yàn)室中對微生物菌種進(jìn)行人工分離,篩選出其中降解能力強(qiáng)的高效菌株。以上兩種方法可以分別實(shí)施,也可以結(jié)合使用。
除以上兩種方法外,也可以通過改變外界條件,使微生物發(fā)生變異,變異后的性狀傳給下一代,就得到了變異菌株,進(jìn)而可以篩選出活性高的菌株。除自發(fā)突變外,更多是采用誘發(fā)突變來達(dá)到使微生物個體發(fā)生變異的目的。誘發(fā)突變是利用物理或化學(xué)的因素處理微生物群體,促使細(xì)胞遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而引起微生物的遺傳性狀發(fā)生突變。根據(jù)應(yīng)用的要求,可以從突變株中篩選出某些具有優(yōu)良性狀的菌株供科研和生產(chǎn)使用。
無論是用物理因素(如紫外光、X光、激光等)還是用化學(xué)藥劑處理微生物,都將引起微生物DNA結(jié)構(gòu)的多種變化,如嘧啶的水合作用,胸腺嘧啶二聚體的形成等,這些變化將導(dǎo)致菌體基因突變。例如,用紫外光照射微生物將導(dǎo)致菌體DNA形成胸腺嘧啶二聚體,而胸腺嘧啶二聚體的形成是紫外光改變DNA生物學(xué)活性的主要途徑。因?yàn)樵诨パa(bǔ)雙鏈間形成的胸腺嘧啶二聚體,會妨礙DNA雙鏈正常的拆分和復(fù)制,同一條鏈上相鄰堿基形成的胸腺嘧啶二聚體,會阻礙堿基的正常配對,二者均會引起突變。突變的遺傳物質(zhì)傳給下一代,會使下一代表現(xiàn)出與上一代不同的形狀。將經(jīng)誘變處理的菌液投加到活性污泥等廢水處理裝置中,運(yùn)行初期是對菌種進(jìn)行馴化和優(yōu)勝劣汰,適者生存的篩選過程。隨著運(yùn)行時間的增加,對目標(biāo)有機(jī)污染物不適應(yīng)的菌種將被淘汰,對廢水處理環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)的菌種將會大量繁殖并占有更大的生活空間。同時,它們將會消耗更多的目標(biāo)污染物,從而提高廢水處理裝置的污染去除效率。
隨著工業(yè)廢水中難降解毒性有機(jī)物(如對硫磷、甲基吡啶、異喹啉等)的不斷增多,僅靠從自然界中獲取的菌種已對許多污染物的降解無能為力,必須通過誘變和雜交等方法來選育高效菌種。應(yīng)用物理因素和化學(xué)藥劑實(shí)施誘變育種,并將其應(yīng)用于污染治理,特別是難降解有機(jī)廢水的處理,是近些年來的一個熱門研究領(lǐng)域。
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