菌种初筛与复筛的方法特点及关键区别与流程关系！

 

百欧博伟生物：“菌种初筛”与“菌种复筛”是微生物育种（特别是工业微生物育种） 过程中两个紧密相连、但又目标和方法不同的关键筛选阶段。它们共同构成了从大量突变体或自然分离株中筛选出具有优良目标性状菌株的核心流程。以下是两者的详细解释和区别：

 

一、菌种初筛

 

1、目标：

 

快速、高效地从海量候选菌株（可能成千上万，来自诱变处理、基因工程改造、环境分离等）中，初步鉴别出具有目标性状潜力的少量菌株。

 

核心是“快”和“粗”：目的是在短时间内淘汰绝大多数明显不合格的菌株，缩小范围。

 

筛选标准相对宽松，主要关注“有”或“无”目标性状，或目标性状的相对强弱排序。

 

2、方法特点：

 

高通量：通常使用固体平板（如含特定底物、指示剂、抑制剂、抗性标记的平板）或微量液体培养。

 

快速、简便、低成本：方法通常基于肉眼可见的表型变化（如显色圈、透明圈、抑菌圈大小、菌落形态、荧光等）或简单快速的生化检测。

 

半定量为主：结果通常是相对值（如圈径大小、颜色深浅等级），能大致区分强弱，但精确度和重现性相对较低。

 

筛选压力可能较高或不模拟生产条件：目的是快速区分，条件可能比较极端或不代表最终应用环境。

 

假阳性和假阴性较高：由于方法相对粗糙，可能会漏掉一些好菌株（假阴性），也可能选出在后续更严格筛选中表现不佳的菌株（假阳性）。

 

3、举例：

 

筛选产淀粉酶菌株：在含可溶性淀粉的平板上点种，碘液染色后，测量菌落周围透明圈的大小。圈大的初步认为产酶能力强。

 

筛选抗性菌株：在含特定抗生素或抑制剂的平板上培养，能生长的即为初筛阳性。

 

筛选产色素菌株：直接在平板上观察菌落颜色深浅。

 

筛选降解特定污染物的菌株：在含该污染物为唯一碳源/氮源的平板上培养，能生长的即为初筛阳性。

 

二、菌种复筛

 

1、目标：

 

对初筛获得的少数潜力菌株（通常几十到几百株），进行更精确、更全面、更接近实际生产/应用条件的评估。

 

核心是“准”和“精”：目的是确认目标性状的真实性、稳定性、强度，并综合评价菌株的其他重要性能（如生长速率、遗传稳定性、副产物、耐受性等）。

 

筛选标准严格，要求定量评估目标性状的实际水平（如产物浓度、产量、转化率、酶活单位等）。

 

2、方法特点：

 

低通量、精细化：通常在摇瓶或小型生物反应器中进行液体培养。实验规模比初筛大得多。

 

精确、可靠、重现性好：采用标准的、可定量的分析方法（如精密酶活测定、细胞计数、底物消耗测定等）。实验设计通常包括重复和对照。

 

定量分析：提供目标产物的绝对产量、浓度、比生产速率、转化率等精确数值。

 

模拟生产/应用条件：培养基成分、培养条件（温度、pH、溶氧、搅拌等）尽可能接近最终的生产工艺或应用环境。可能考察不同条件下的表现。

 

综合评价：不仅测目标产物，还测菌体生长（OD, 干重）、底物消耗、副产物、关键酶活、遗传稳定性（传代稳定性测试）等。

 

验证和确认：消除初筛的假阳性，识别出真正优秀且稳定的菌株。假阳性率低。

 

3、举例：

 

筛选高产抗生素菌株：初筛看抑菌圈大小，复筛则在摇瓶中培养，用HPLC精确测定发酵液中抗生素的实际效价（单位：μg/mL 或 U/mL），并计算生产速率和产量。

 

筛选高产酶菌株：初筛看透明圈，复筛则在摇瓶中培养，取发酵液用标准方法（如分光光度法）精确测定酶活（单位：U/mL 或 U/mg蛋白）。

 

筛选高效降解菌：初筛在平板上生长，复筛则在含特定污染物的液体培养基中培养，定期取样用GC/MS或HPLC精确测定污染物残留量或降解产物生成量，计算降解速率和效率。

 

稳定性测试：将复筛表现优异的菌株连续传代，每代都测定目标性状，考察其遗传稳定性。产量波动大的菌株会被淘汰。

 

三、关键区别总结

 

 

 

四、流程关系

 

典型的菌种选育流程是：

 

出发菌株 → (诱变/改造/分离) → 大量候选株 → 初筛 (1轮或多轮) → 获得少量潜力株 (短名单) → 复筛 (1轮或多轮，规模/严格度递增) → 获得最优的1至几株 → 进一步工艺优化和中试放大。

 

复筛可能进行多轮：第一轮复筛可能仍在摇瓶规模，筛选出更少的精英菌株。第二轮复筛可能在小试发酵罐中进行，条件更接近生产。稳定性测试通常贯穿复筛阶段。

 

初筛是漏斗的宽口，复筛是漏斗的细颈：初筛负责处理大量样本，快速缩小范围；复筛负责在缩小的范围内进行深度分析和验证，确保选出的菌株真正满足要求。

 

五、总结

 

菌种初筛和复筛是微生物育种中不可分割的两个阶段。初筛是快速、高通量的初步筛选，目的是大海捞针，找出“可能有用的针”；复筛是精确、低通量的深入评估，目的是验证这些“针”是否真的又尖又利、持久耐用，并从中选出最好的那几根。两者相辅相成，共同确保高效、成功地选育出具有工业或应用价值的优良微生物菌种。

 

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