微生物長期受到外界的影響，遺傳性狀必然發生某些變異。正是由于變異的存在才使得生物向前進化。然而由于突變的存在，菌種在培養或保藏過程中，可能會出現某些優良生產性狀的劣化、遺傳標記丟失、典型特征改變等現象，稱為菌種衰退。比如蘇云金芽孢桿菌由于菌種衰退，導致其新生的菌體芽孢和伴孢晶體都比較小；保藏的沙門氏菌鞭毛抗原丟失，導致H多價血清不凝固等。
菌種衰退的根本原因是有關基因的負突變。如果控制產量的基因發生負突變，則表現為產量下降；如果控制孢子生成的基因發生負突變，則產生孢子的能力下降。菌種在移種傳代過程中會發生自發突變。雖然自發突變的幾率很低(一般為10^-6~10^-9)，尤其是對于某一特定基因來說，突變頻率更低。但是由于微生物具有很高的代謝繁殖能力，隨著傳代次數增加，衰退細胞的數目就會不斷增加，在數量上逐漸占優勢，終成為一株衰退了的菌株。此外，菌種衰退還有以下幾種原因：
 
1、表型延遲造成菌種衰退
表型延遲現象也會造成菌種衰退。如，在誘變育種過程中，經常會發現某菌株初篩時產量較高，進行復篩時產量卻下降了。
 
2、質粒脫落導致菌種衰退
質粒脫落導致菌種衰退的情況在抗生素生產中較多，不少抗生素的合成是受質粒控制的。當菌株細胞由于自發突變或外界條件影響(如高溫)，致使控制產量的質粒脫落或者核內DNA和質粒復制不一致，即DNA復制速度超過質粒，經多次傳代后，某些細胞中就不具有對產量起決定作用的質粒，這類細胞數量不斷提高達到優勢，則菌種表現為衰退。
 
3、連續傳代
連續傳代是加速菌種衰退的一個重要原因。一方面，傳代次數越多，發生自發突變(尤其是負突變)的幾率越高；另一方面，傳代次數越多，群體中個別的衰退型細胞數量增加并占據優勢越快，致使群體表型出現衰退。
 
4、不適宜的培養和保藏條件
不適宜的培養和保藏條件是加速菌種衰退的另一個重要原因。不良的培養條件如營養成分、溫度、濕度、pH值、通氣量等和保藏條件如營養、含水量、溫度、氧氣等，不僅會誘發衰退型細胞的出現，還會促使衰退細胞迅速繁殖，在數量上大大超過正常細胞，造成菌種衰退。