微生物学研究与应用的核心环节：菌种衰退、复壮和保藏
2026-02-26 14:04阅读：
微生物学研究与应用的核心环节：菌种衰退、复壮和保藏
百欧博伟生物：菌种的衰退、复壮和保藏是微生物学研究与应用中的核心环节，三者共同构成了维持菌种优良性状的完整管理体系，其中复壮是应对衰退的关键手段，保藏则是预防衰退的根本措施。
一、菌种衰退（Degeneration）：优良性状的“丢失”
菌种衰退是指微生物在传代培养或保藏过程中，其原有的优良性状（如产酶能力、产抗生素能力、发酵效率等）逐渐减弱甚至消失的现象，本质是菌株遗传物质发生了不良突变或基因表达调控异常。
1、衰退的主要表现
生产性能下降：如发酵产量降低、产物纯度下降、生长速率变慢。
形态特征改变：如菌落颜色、大小、边缘形态发生变化，芽孢或孢子数量减少。
生理特性异常：如抗逆性（耐温、耐酸、耐盐）减弱，营养需求改变，致病性或共生能力下降。
2、衰退的根本原因
遗传因素：最核心原因。微生物在繁殖过程中，DNA
复制可能发生错
误，导致基因突变。其中，负突变（使优良性状减弱的突变）的累积会直接引发衰退，且传代次数越多，突变概率越高。
环境因素：外部条件会加速或诱发衰退。
营养不足或成分不当，如缺乏必需氨基酸、维生素。
培养条件恶劣，如温度波动过大、pH
值失衡、氧气供应不足。
长期处于不适宜的生长阶段，如持续在对数期传代，导致菌株活力下降。
二、菌种复壮（Rejuvenation）：恢复优良性状的“补救措施”
复壮是指通过人为干预，使已经衰退的菌种恢复其原有优良性状的过程，核心是筛选出未发生衰退的“原始优良菌株”并扩大培养。
复壮的常用方法（按操作复杂度排序）
1、分离纯化法：最基础且常用的方法。
原理：从衰退菌种的培养物中，通过平板划线、稀释涂布等方式，分离出单个菌落，筛选出形态、生理特性与原始菌株一致的菌落进行培养。
适用场景：轻度衰退，仅需筛选出未衰退的单菌落即可恢复。
2、选择培养基法：针对性筛选功能菌株。
原理：根据菌种的特殊营养需求或抗性，设计选择培养基。例如，筛选产淀粉酶的衰退菌种时，可使用以淀粉为唯一碳源的培养基，只有能产淀粉酶的菌株才能生长，从而淘汰衰退菌株。
适用场景：衰退菌株与优良菌株在功能上有明显差异（如产酶、产抗生素能力）。
3、原生质体融合法：适用于严重衰退或遗传背景复杂的菌株。
原理：将衰退菌株与原始优良菌株的原生质体（去除细胞壁的细胞）融合，通过筛选获得兼具两者优良性状的重组菌株。
优势：可打破种属界限，快速恢复甚至提升菌种性能，但操作技术要求较高。
4、环境胁迫法：通过逆境筛选高活力菌株。
原理：将衰退菌种置于适度的逆境条件下（如低温、高温、高渗透压、低
pH），迫使菌株启动应激机制，存活下来的菌株通常具有更强的活力和优良性状。
示例：将乳酸菌在低温（4）下放置一段时间，筛选仍能正常生长的菌株，可恢复其产酸能力。
三、菌种保藏（Preservation）：预防衰退的“核心策略”
菌种保藏是指采用特定技术，使微生物菌种在长时间内保持活性、不发生衰退或死亡的方法，核心是降低菌株的代谢速率，使其处于“休眠状态”，从而减少基因突变和性状改变的概率。
常用保藏方法对比（按保藏时间和适用范围）
保藏方法
原理
保藏时间
适用菌株类型 优点 缺点
斜面低温保藏法 低温（4）抑制代谢 1-3 个月 细菌、酵母菌、霉菌短期保藏 操作简单、成本低、易复苏
保藏时间短、需频繁传代，易衰退
液体石蜡保藏法 石蜡隔绝氧气，低温抑制代谢 6-12 个月 酵母菌、霉菌、部分细菌 延长保藏时间，减少传代次数
石蜡易污染，对需氧菌不适用
冷冻干燥保藏法 低温（-70或真空）+ 脱水，彻底休眠 5-10 年 绝大多数微生物 保藏时间长、存活率高、便于运输
设备昂贵、操作复杂
液氮超低温保藏法 液氮（-196）下代谢完全停止 10 年以上 所有微生物（包括动植物细胞） 保藏效果最佳、无衰退风险
成本高、需定期补充液氮
四、三者的关系与应用建议
预防优先：菌种管理的核心是“保藏为主，复壮为辅”。通过选择合适的保藏方法（如长期保藏用冷冻干燥法，短期用斜面低温法），减少传代次数，从源头避免衰退。
及时干预：一旦发现菌种出现衰退迹象（如产量下降、形态改变），需立即通过分离纯化或选择培养基法进行复壮，避免衰退加剧。
循环管理：复壮后的菌种需及时进行保藏，避免再次传代导致衰退；保藏的菌种在复苏后，需先进行性能检测，确认无衰退后再用于生产或研究。
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