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（一）自然選育
ATCC菌種隨著微生物學的發(fā)展，特別是在發(fā)明微生物的純培養(yǎng)技術(shù)之后，出現(xiàn)了微生物純種的自然選育。以基因自發(fā)突變?yōu)榛A(chǔ)選育優(yōu)良性狀菌株的這種方法，是zui早應(yīng)用微生物遺傳學原理．進行育種實踐的一個實例。由于微生物體內(nèi)存在光復活、切補修復、重組修復、緊急呼救修復等修復機制以及DNA聚合酶的校正作用，使得自發(fā)突變幾率極低，一般為10-6～10-10這樣低的突變率導致自然選育耗時長、工作量大，影響了育種工作效率。在這種情況下，就出現(xiàn)了誘變育種技術(shù)。
（二）誘變育種
1927年，Miller發(fā)現(xiàn)X射線能誘發(fā)果蠅基因突變。之后，人們發(fā)現(xiàn)其他一些因素也能誘發(fā)基因突變，并逐漸弄清了一些誘變發(fā)生的機理，為工業(yè)微生物誘變育種提供了前提條件。1941年，Beadle 和 Tatum 采用X射線和紫外線誘變紅色面包霉，得到了各種代謝障礙的突變株。在這之后，誘變育種得到了極大發(fā)展。
誘變育種是以誘變劑誘發(fā)微生物基因突變，ATCC菌種通過篩選突變體，尋找正向突變菌株的一種誘變方法。誘變劑包括物理誘變劑、化學誘變劑和生物誘變劑。其中，物理誘變劑包括紫外線、X射線、射線、快中子等；化學誘變劑包括烷化劑(如甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯、亞硝基胍、亞硝基乙基脲、乙烯亞胺及氮芥等)、天然堿基類似物、脫氨劑(如亞硝酸)、移碼誘變劑、羥化劑和金屬鹽類(如氯化鋰及硫酸錳等)；生物誘變劑包括噬菌體等。物理誘變劑因其價格經(jīng)濟，操作方便，所以應(yīng)用；化學誘變劑多是致癌劑，對人體及環(huán)境均有危害，使用時須謹慎；生物誘變劑應(yīng)用面窄，其應(yīng)用也受到限制。
現(xiàn)今，誘變育種已取得了顯著的成果，如青霉素菌的青霉素產(chǎn)量在40年內(nèi)增加了近萬倍，達到lO萬u／ml左右；谷氨酸產(chǎn)生菌經(jīng)紫外誘變處理，產(chǎn)酸率提高了3l％；用亞硝酸鈉、紫外線等物化方法誘變產(chǎn)堿性蛋白酶的地衣芽孢桿菌，使其從原來的以玉米粉為碳源轉(zhuǎn)變?yōu)橐源竺诪樘荚催M行發(fā)酵產(chǎn)酶，后用紫外誘變，zui終篩選出F一8014菌株，產(chǎn)酶量提高了37％。
近年來．一些新型誘變劑被開發(fā)出來，并被證明有良好的效果。1996年，離子束誘變用于右旋糖酐產(chǎn)生菌，得到產(chǎn)量提高36．5％的突變株；1999年，N2激光輻照谷氨酸產(chǎn)生菌——鈍齒棒狀桿菌，谷氨酸產(chǎn)量和糖酸轉(zhuǎn)化率比對照提高31％。此外，用紅外射線誘變果膠酶產(chǎn)生菌、雙向磁場應(yīng)用于產(chǎn)腈水合酶的諾卡氏菌種的誘變育種都得到了較好效果。
誘變育種是微生物育種的重要方法，發(fā)酵工業(yè)中優(yōu)良高產(chǎn)菌株絕大部分是從誘變育種方法中得到的。但是長期使用誘變劑會導致“疲勞效應(yīng)”，而雜交育種扭轉(zhuǎn)了這種局面。
（三）雜交育種
微生物雜交育種zui主要的目的在于把不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中，克服長期使用誘變劑出現(xiàn)的“疲勞效應(yīng)”。雜交育種選用已知性狀的供體菌和受體菌為親本，ATCC菌種在方向性和自覺性上均比誘變育種前進了一大步。