一、育種領域有哪些?
細菌、酵母、藻類、真菌、作物、魚類...
二、育種目標:
希望提高有用成分的產出效率
希望提高菌株的繁殖能力
希望加快生長速度
希望增加耐受性希望提高產量
希望調整獲取時間... ...
三、針對育種目標,您可能會遇到以下情況:
得不到想要的變異株
使用的方法受到限制
不愿使用危險品
四、生物產業的關鍵技術問題和解決途徑:
▲圖丨:摘自陳堅院士報告
五、細胞工廠構建,可以利用ARTP
原理:ARTP(Atmospheric Room Temperature Plasma)是一種全新的射頻放電技術,該技術使用惰性氣體放電,能夠在常壓室溫條件下產生大量高能量的活性粒子;研究表明,活性粒子可以有效的用于細胞的遺傳物質并導致DNA結構損傷,進而利用細胞自身高容錯率的修復機制,產生大量的突變位點,最終獲得大容量的基因突變庫。
六、ARTP具有以下特點:
突變性能更強、突變位點更豐富
放電條件溫和,活性粒子豐富,使用方便安全
應用范圍廣泛,包括植物界、真菌界、動物界、藻類、原生動物、細菌等
截止到2022年10月21日,中文文獻411篇,英文文獻169篇,patents269篇,學位論文176篇,共計1025篇。
與UV相比可以得到多樣的變異體,設備具有易操作,機器故障率低,實驗等待時間短,安全等特點
七、ARTP誘變原理:
高純氦氣激發的等離子體富含各種高能量的活性粒子。
活性粒子可以透過細胞壁、細胞膜并有效地作用于蛋白質、DNA等。
活性粒子對DNA物質產生作用,引起DNA結構的多樣性損傷。
細胞啟動SOS修復機制,形成大量突變位點。
誘變后菌株/植株經過篩選獲得性狀優良的細胞,最終大大地提高生產效率。
八、ARTP安全高效:
常壓室溫等離子體ARTP獲得歐盟認證及美國UL認證。由于可以在常壓室溫下進行處理,照射的等離子體溫度較低,被證實適用于各種物種。.
九、ARTP應用案例:
Case1:細菌領域成果多、效果較好
篩選到高產L-亮氨酸的突變株,產量達到18.55 mg/g,比出發菌株提高2.91倍。(Nature Communications,9(2018))
Case2:霉菌產色素能力大幅度提升
突變菌株產橙、黃色素能力比出發菌株分別提高136%、43%。(核農學報,2016,30(4):654-661)
Case3:應用ARTP茂源鏈輪絲菌,提高所產谷氨酰胺酶的酶活
采用ARTP技術對鏈霉菌孢子進行誘變,突變率42.8%,正突變率20.6%,高產突變株G2-1酶活達到2.73U/mL,比出發菌株提高了82%。(微生物學通報,2010,37(11):1642-1649)
Case4:優良植物品系的選育
▲圖丨玉米矮桿突變M2代 玉米矮桿突變M3代
ARTP輻照玉米萌動種子,M1代中發現矮稈、分蘗和雄性不育的玉米突變。對M3矮稈突變株系與其親本基因組DNA重測序表明,ARTP誘導玉米基因組突變率為0.083%,遠高于化學誘變。
Case5:ARTP誘變育種技術在水產育種中的應用
ARTP處理牙鲆受精卵和精子,突變體出現明顯的生長性狀分離;在全基因組水平,ARTP誘導牙鲆的突變率高達0.064%,遠高于ENU在其他魚類上所獲得的突變率。
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