2 этап – усиление способности отобранного организма к синтезу необходимого продукта.

Наиболее эффективный способ получения высокопродуктивных штампов – мутагенез.С некоторой долей условности можно считать, что бактериальная хромосома состоит из структурных и регулярных генов. В синтезе любого, даже самого простого вещества задействовано множество генов и ферментов. Для синтеза необходимо, чтобы в клетку поступил исходный материал – субстракт. Поступивший в клетку субстракт должен подвергнутся превращениям в процессе происхождения по метаболистическим путям, в результате чего образуется предшественник соответствующего продукта. В этом процессе также задействовано множество структурных и регулярных генов и ферментов. Таким образом, мутация, произошедшая в том или другом гене, может отразиться на образовании нужного продукта. В месте с тем, не всякая мутация может привести к сверхсинтезу интересующего селекционера вещества. Мутантные организмы могут быть получены и без какого-либо внешнего воздействия, в результате спонтанных мутаций. Однако вероятность их возникновения невелико. Для увеличения количества мутантных организмов используют индуцированный мутагенез. Клетки обрабатывают различными мутагенами: ионизирующим излучением или, чаще, УФ- светом; химическими мутагенами в виде растворов алкилирующих агентов или в виде газов. После определённого времени контакта мутагена с организмом, мутаген удаляют, а клетки высевают на соответствующею среду. В селекционной работе обычно используют такие дозы мутагенов, после воздействия которых выживает от 0,1 до 50-80% клеток. Среди колоний образованных клетками, подвергшимися действию мутагенов, проводится отбор мутантов с желательными свойствами. Известны два основных пути отбора мутантных штампов. Первый – это проверка результатов «случайных» мутаций с количественной оценкой искомого признака, например, синтеза аминокислоты, витамина и др. Этот приём используется в том случае, если селекционер не имеет сведений, его регуляции и т.д. При этом из выросших колоний отбирается подряд необходимое их количество и все они тотально проверяются на способность к синтезу искомого вещества.

Наиболее активные из отобранных продуцентов снова проводят мутагенному воздействию. Второй – это отбор мутантов, устойчивых к структурным аналогам метаболитов - аминокислот, пуринов, пиримидинов. Согласно этому методу, клетки, отобранные мутагеном, просевают в чашки Петри на минимальную среду, содержащий структурный аналог метаболита, например, аминокислоты. Этот аналог поступает в клетку и имитирует (для регуляторных систем клетки) избыток этого метаболита в среде, вызывая тем самым подавление синтеза настоящей аминокислоты. Клетки при этом расти, не могут т.к. структурный аналог аминокислоты не встраивается в полипептидную цепь и синтез белков прекращается. Однако через некоторое время появляются мутанты, преодолевшие тем или иным путём действие аналога и способных к дальнейшему развитию. Если при этом в результате мутации нарушалась регуляция синтеза аминокислоты т.е. синтез не подавляется даже при наличии избытка её в среде, то такие мутанты становятся сверхпродуцентами этого вещества. В этом случае все способные к росту и развитию клетки могут оказаться сверхпродуцентами. Бывает, что в результате мутации нарушается не регуляция синтеза вещества, а транспорт его аналога из среды в клетку. В этом случае синтез аминокислоты не подавляется, клетка растёт нормально, но сверхпродуцентом она не является. На основе использования мутагенеза удалось, например, повысить продуктивность штампов, синтезирующей пиницилин в 300-35 раз, а продуктивность штампов, образующих аминокислоту лизин в 300-400 раз