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第一章 绪论1

第一节 工业微生物育种在生物发酵产业中的地位1

第二节 工业微生物育种的进展1

思考题4

第二章 遗传物质的基础5

第一节 染色体5

一、染色体形态5

二、原核生物及病毒染色体结构6

三、真核生物染色体结构7

四、染色体数目7

第二节 核酸9

一、核酸9

二、RNA9

三、DNA10

第三节 基因的组织与结构11

一、基因组11

二、基因12

三、遗传密码13

思考题15

第三章 基因突变16

第一节 突变的分子机制16

一、基因突变17

二、染色体畸变和染色体组变19

第二节 突变引起遗传性状改变及突变型的种类20

一、突变引起遗传性状改变20

二、突变型的种类22

第三节 突变体的形成25

一、突变体的形成过程26

二、突变的修复27

三、突变的表型效应32

四、表型延迟33

思考题34

第四章 工业微生物育种诱变剂35

第一节 物理诱变剂35

一物理诱变剂的生物学效应35

二、非电离辐射——紫外线36

三、电离辐射39

四、近年来发展的新型物理诱变剂41

第二节 化学诱变剂43

一、碱基类似物44

二、烷化剂47

三、脱氨剂（以亚硝酸为例）52

四、移码诱变剂54

五、羟化剂（以羟胺为例54

六、金属盐类55

七、其他化学诱变剂55

八、化学诱变剂的安全操作57

思考题57

第五章 工业微生物产生菌的分离筛选58

第一节 含微生物样品的采集58

一、从土壤中采样58

二、根据微生物生理特点采样60

三、特殊环境下采样61

第二节 含微生物样品的富集培养61

一控制培养基的营养成分62

二、控制培养条件62

三、抑制不需要的菌类63

第三节 好氧微生物的分离63

一、稀释涂布分离法和划线分离法64

二、利用平皿中的生化反应进行分离64

三、组织分离法67

四、单细胞或单孢子分离法68

五、通过控制营养和培养条件进行分离69

第四节 厌氧微生物的分离70

第五节 产目的产物的野生菌的筛选和菌株鉴定74

一、初筛74

二、复筛75

三、菌株鉴定76

第六节 极端环境微生物的分离筛选76

一、极端环境微生物的采样、分离筛选77

二、极端微生物酶分子生物学研究80

第七节 生物可降解塑料菌株的分离筛选82

一、生物可降解塑料概况82

二、获得生物可降解塑料的微生物途径和菌株分离方法83

三、PHA的合成机制和发酵特点85

思考题85

第六章 工业微生物诱变育种86

第一节 诱变育种的试验设计和准备工作87

一诱变前对出发菌株的了解88

二、全面了解菌种特性及其与生产性能的关系89

三、了解影响菌种生长发育的主要因素90

四、了解菌种有效产物中的各种组分在代谢合成过程中与培养条件的关系91

五、建立一个准确、简便、快速检测产物的方法92

六、研究最佳的菌种保藏培养基和培养条件92

第二节 诱变育种的步骤与方法92

一、出发菌株的选择92

二、出发菌株的纯化95

三、单孢子（或单细胞）悬液的制备96

四、诱变剂及诱变剂量97

五、诱变剂的处理方法101

六、影响突变率的因素103

思考题105

第七章 工业微生物变株传统筛选和高通量筛选106

第一节 突变株的传统分离与筛选106

一、突变株分离过筛选的基本环节107

二、筛选的程序107

三、分离和筛选108

四、摇瓶液体培养114

五、产物活性测定114

六、摇瓶数据的调整和有关菌株特性的观察分析116

七、培养基和培养条件的调整117

八、变种的特性研究与鉴定117

九、诱变育种实例119

第二节 突变株高通量筛选121

一、常用仪器设备121

二、高通量筛选技术中的常用方法126

三、高通量筛选应用实例131

思考题134

第八章 营养缺陷型菌株的筛选135

第一节 营养缺陷型菌株的分离和筛选135

一、营养缺陷型的诱发135

二、淘汰野生型菌株136

三、营养缺陷型的检出137

四、营养缺陷型的鉴定138

第二节 通过耐结构类似物方法筛选高产菌株142

一、直线合成途径144

二、分支途径144

思考题145

第九章 抗噬菌体变株的选育146

第一节 抗噬菌体突变株的分离与筛选146

一、烈性噬菌体及其效价的测定146

二、温和性噬菌体及溶源菌147

三、抗噬菌体菌株的选育148

四、抗性菌株的特性研究149

第二节 抗噬菌体菌株的选育实例150

一、菌种150

二、培养基成分150

三、噬菌体的分离纯化和原液制备151

四、噬菌体菌株的选育151

五、菌株抗噬菌体性能的检验152

六、摇瓶发酵试验152

七、发酵罐发酵试验152

思考题152

第十章 工业微生物代谢控制育种153

第一节 代谢调节控制育种153

一、组成型突变株的选育154

二、抗分解调节突变株的选育155

三、营养缺陷型应用于代谢调节育种160

四、渗漏缺陷型应用于代谢调节育种164

第二节 抗反馈调节突变株的选育164

一、回复突变引起的抗反馈调节突变株164

二、耐自身产物突变株选育166

三、累积前体和耐前体突变株的选育167

四、细胞膜透性突变株的选育170

思考题171

第十一章 工业微生物杂交育种172

第一节 微生物杂交172

一、微生物杂交育种的基本程序172

二、杂交过程中亲本和培养基的选择172

三、杂交育种的遗传标记174

第二节 霉菌杂交育种175

一、霉菌的细胞结构和繁殖175

二、霉菌杂交的原理和杂交技术176

三、高产重组体的筛选185

思考题185

第十二章 工业微生物原生质体融合育种186

第一节 微生物原生质体融合育种187

一、直接亲本及其遗传标记的选择187

二、原生质体制备与再生188

三、原生质体融合196

四、融合体再生198

五、融合重组体检出与遗传特性分析201

六、原生质体融合的应用204

第二节 放线菌原生质体融合育种205

一、放线菌细胞壁组成、结构及水解206

二、放线菌原生质体融合育种技术206

第三节 霉菌原生质体融合育种209

一、霉菌原生质体制备211

二、原生质体的再生213

三、原生质体融合和再生213

四、融合重组体分析与鉴定215

第四节 工业微生物基因组改组育种215

一、微生物基因组改组育种意义和原理215

二、基因组改组育种技术及应用实例218

思考题222

第十三章 基因工程育种223

第一节 概述223

一、基因工程在微生物育种中的应用224

二、基因工程原理和步骤225

第二节 基因工程载体226

一、质粒载体227

二、λ噬菌体载体232

三、柯斯质粒载体236

第三节 基因工程所用的酶237

一、限制性内切核酸酶238

二、DNA聚合酶240

三、依赖于DNA的RNA聚合酶242

四、连接酶、激酶及磷酸酶242

五、核酸酶243

第四节 基因工程的主要步骤244

一、DNA的制备244

二、目的基因的产生与分离246

三、DNA的连接247

四、重组体导入大肠杆菌248

五、含重组质粒的细菌菌落的鉴定250

六、目的基因的表达过程251

第五节 基因的表达系统253

一、原核表达系统253

二、真核生物表达系统257

思考题262

第十四章 分子定向进化育种263

第一节 理性设计264

一、寡核苷酸引物介导的定点突变264

二、PCR介导的定点突变266

三、盒式突变267

第二节 非理性设计——蛋白质（酶）分子定向进化技术267

一、蛋白质（酶）分子定向进化的发展268

二、蛋白质（酶）分子定向进化策略268

三、定向进化文库的筛选方法278

四、酶分子工程的应用和发展前景279

思考题281

第十五章 基因敲除育种282

第一节 基因敲除育种原理282

一、基因敲除育种概述282

二、基因重组系统283

第二节 工业微生物基因敲除育种技术及应用287

一、基因敲除育种技术287

二、基因敲除育种技术的应用289

思考题291

第十六章 全局转录机器工程育种292

第一节 全局转录机器工程育种的原理292

第二节 全局转录机器工程育种实施策略及方法294

一、全局转录机器工程育种实施策略294

二、全局转录机器工程育种实施方法295

第三节 全局转录机器工程育种应用实例295

第四节 全局转录机器工程育种有关的其他菌种改造新方法296

思考题297

第十七章 工业微生物生产菌的培养基优化298

第一节 单因素优化方法298

一、单因素优化方法含义298

二、试验范围与试验精度299

第二节 正交试验优化方法299

一、正交的含义299

二、正交试验设计的方法300

三、正交试验结果301

第三节 均匀试验设计优化方法304

一、均匀设计的特点305

二、均匀设计在培养基优化中的应用305

三、均匀设计优化应用实例306

四、均匀设计的注意事项308

第四节 响应面优化设计方法308

一响应面法的含义及特点308

二、响应面法的应用实例309

第五节 人工神经网络优化方法314

一、人工神经网络优化的含义及特点314

二、人工神经网络优化在培养基优化中的应用314

思考题315

第十八章 工程菌的高密度发酵技术316

第一节 工程菌高密度发酵技术及其工程学基础316

一、高密度发酵技术概述316

二、高密度发酵的工程学基础316

第二节 工程菌高密度发酵的主要影响因素及其控制318

一、营养成分的影响及其控制319

二、温度的影响及其控制320

三、pH的影响及其控制321

四、溶氧的影响及其控制321

五、泡沫的影响及控制323

六、抑制性代谢副产物的影响及其控制324

思考题324

第十九章 工业微生物菌种的复壮与保藏325

第一节 菌种的退化与复壮325

一、菌种退化的原因326

二、菌种退化的防止328

三、菌种的复壮及其方法331

第二节 工业微生物菌种的保藏331

一、一般菌种保藏332

二、菌种保藏注意事项343

思考题344

主要参考文献345