[工作]菌种分离思路

菌种分离思路:
⌝菌种筛选方案:
[1] 初筛:目的是删去明确不符合要求的大部分菌株,把生产性状类似的菌株尽量保留下来,使优良菌种不致于漏网。初筛工作以量为主,测定的精确性还在其次。初筛的手段应尽可能快速、简单。
[2] 复筛的目的是确认符合生产要求的菌株,所以,复筛步骤以质为主,应精确测定每个菌株的生产指标。
⌝菌种筛选的手段
[1] 初筛
[2] 从菌体形态变异分析
[3] 平皿快速检测法:具体的有纸片培养显法、变圈法、透明圈法、生长圈法和抑制圈法等
[4] 摇瓶培养法:初筛的摇瓶培养一般是一个菌株只做一次发酵测定,从大量菌株中选出10-20%较好的菌株,淘汰80-90%的菌株;而复筛中摇瓶培养一般是一个菌株培养3瓶,选出3-5个较好的菌株,再做进一步比较,选出最佳的菌株。
土中细菌的富集培养与分离
分离土样中的大部分细菌的分离程序中无需进行富集。但对某些少数细菌则要求特殊的富集或选择技术才能很好地被分离培养。
富集方法:
运用细菌的酶诱导性,在分离培养基中添加若干抗生素、复杂底物及生长因子的前体物质来激活细菌某一特殊基因组,可以建立起若干富集技术。富集可以促进抗性的产生并维持下来。
土样中细菌的富集:适度稀释后,取0.1m1涂布已添加及未添加富集底物(如几丁质、纤维素等)的土浸出汁平板
植物体上细菌的分离:无菌富集,加植物浸出液适度培养取样,洗涤,取1ml经适度稀释后涂布平板。
水中细菌的分离:水样通过0.22μm无菌滤膜,取出滤膜用1ml无菌稀释液将滤膜上的沉积洗下。用样本稀释液适度稀释,涂布平板倒置培养或滤纸压印分离法。
水中细菌分离的简易富集技术:
(1) 在无菌的、用棉团塞好的广口三角烧瓶中连续培养,定期取样涂布适宜分离琼脂平板上;
(2) 在不同水体的水样中加入一定的底物如蔗糖、多糖及蛋白质等,同样可以促进水中微生物的增殖。
(3) 培养过程中可加入低浓度的抗真菌剂以抑制真菌的生长。
(4) 另一富集方法是在培养烧瓶中添加细菌“附着材料”,如无菌的植物组织或土壤浸出液。
(5) 通过改变培养温度和培养周期可选择性富集嗜冷性细菌、中温菌和嗜高温菌。
次代培养及纯化步骤:
1、涂布的平板经培养后,如生长出菌落,则按涂布不同稀释度的稀释液所得的单菌菌落和多菌菌落对琼脂平板进行分类。
2、用无菌牙签将菌落转接到筛选平板上及转接至添加有少量天然浸出液的适宜保藏琼脂斜面上。
3、筛选平板经培养后,按生长出菌落的形态学特征如素、菌落形态等进行最初分组。
4、将认为有希望的菌落用牙签转接到另一模拟分离琼脂平板上进行筛选。
放线菌的分离
土样中放线菌的非选择性分离:土样风干,磨碎,无菌海绵压印土样后压印平板后培养。植物体上放线菌的分离:无菌取植物组织,干燥以减少细菌数量,剪碎植物材料后植入平板表层后培养。也可洗下微生物后振荡培养。
水中放线菌的分离:为使所要分离的放线菌的数量种类增多,一般将水样离心或滤纸过滤,取离心沉积或滤纸表面沉积进行系列稀释和涂布。
次代培养及纯化
菌落形成后可根据肉眼可见的菌落形态上的差异,作初步的鉴定和区分。
通过高倍放大进行镜检,可了解气生和营养孢子形成情况。
成功地分离出各种不同的放线菌属及种的关键是所采集样本的本身及其分离用的琼脂培养基;而肉眼识别不同的生长形态、从而初步地加以鉴定,在分离放线菌时显得尤为重要。将分离平板上所形成的菌落用经火焰灼烧灭菌的钩形针或无菌牙签挑取,点接到琼脂平板上进行影印培养,以进一步筛选和分离。
真菌分离
1、利用低碳/氮比的培养基可使真菌生长菌落分散,利于计数,分离和鉴定。这里主要是利用营养成分的减少而使生长减慢,并由此限制真菌的迁涉生长。
2、改变培养温度将有利于不同嗜温区真菌的分离。
3、有时,真菌子实体形成必须有光线,这在分离培养时应加以考虑。
4、选择性富集:是通过一定的方式使样本中一种或一微生物数量上的增加而利于分离的一种技术。
富集可以是种水平的,如通过营养要求的改变来富集分离镰刀菌;也可以是组成水平的,如以纤维素为唯一碳源的选择性培养基可选择性富集所有能降解纤维素的纤维素裂解微生物。
5、选择性抑制培养基可使非目标微生物消除或减少到一定程度。在分离培养基中加入一定的抗生素即可有效地抑制细菌生长及菌落形成。
真菌的分离方法
土中真菌的分离:稀释法,混入法,压贴法,粘附法,浮选法,注射器采集法,土过筛法,庶糖密度梯度离心法。
植物材料中真菌的分离:植入法,压贴法,洗涤法,浸泡法。
水中真菌的分离:水样稀释后涂布分离。饵诱技术常用于水中真菌的富集。
子实体直接分离培养担子菌:新采集的子实体组织植入平板内或在放于液体培养基表面放一小块无菌滤纸上培养。
以下根据好氧菌特征和厌氧菌特征进行
分离:
经富集培养以后的样品,目的微生物得到增殖,占了优势,其他种类的微生物在数量上相对减少,但并未死亡。富集后的培养液中仍然有多种微生物混杂在一起,即使占了优势的一类微生物中,也并非纯种。例如同样一以油脂为碳源的脂肪酶产生菌,有的是细菌,有的是
霉菌,有的是芽孢杆菌,有的不产芽孢,有的生产能力强,有的生产能力弱等等。因此,经过富集培养后的样品,也需要进一步通过分离纯化,把最需要的菌株直接从样品中分离出来。好气微生物的分离
分离的方法很多,大体可分为两类:
[1] 一类较为粗放,只能达到“菌落纯”,如稀释涂布法,划线分离法,组织分离法等。前两种方法由于操作简便有效,工业生产中应用较多。组织分离法则通常是从有病或特殊组织中分离菌株。
[2] 另一类是较细的单细胞或单孢子分离方法,可达到“菌株纯”或“细胞纯”的水平。这类方法需采用专门的仪器设备,复杂的如显微操作装置,简单的可利用培养皿或凹玻片作分离小室进行分离。
下面对这几种分离纯化方法分别加以介绍。
(一)稀释涂布法
把土壤样品以十倍的级差,用无菌水进行稀释,取一定量的某一稀释度的悬浮液,涂抹于分离培养基的平板上,经过培养,长出单个菌落,挑取需要的菌落移到斜面培养基上培养。土壤样品的稀释程度,要看样品中的含菌数多少,一般有机质含量高的菜园土等,样品中含菌量大,稀释倍数高些,反之稀释倍数低些。采用该方法,在平板培养基上得到单菌落的机会较大,特别适合于分离易蔓延的微生物。
(二)划线分离法
用接种环取部分样品或菌体,在事先已准备好的培养基平板上划线,当单个菌落长出后,将菌落移入斜面培养基上,培养后备用。该分离方法操作简便、快捷,效果较好。
在样品含菌量较少或某种目的微生物不多的情况下,微生物的纯种分离方法可以简化如下:第一种方法,取一支盛有3~5ml无菌水的粗试管或小三角瓶,取混匀的样品少许(0.5g左右)放入其中,充分
振荡分散,用灭菌滴管取一滴土壤悬液于琼脂平板上涂抹培养,或者用接种环接一环于平板上划线培养。这种方法不需要菌落计数,比以上常规稀释法简便。
第二种方法,取风干粉末状的土样少许(几十毫克)直接洒在选择性分离培养基平板上或混入培养基中制成平板,置适温培养一定时间,长出菌落。例如分离小单孢菌就可采用该方法,从河泥中取样,风干研碎,取样品粉末20~50mg直接加到天门冬酰胺培养基中,混合均匀制成平板,培养后长出鱼卵状菌落。这种方法有时分离不够充分,可用划线法进一步纯化。(三)利用平皿的生化反应进行分离
这是一种利用特殊的分离培养基对大量混杂微生物进行初步分离的方法。分离培养基是根据目的微生物特殊的生理特性或利用某些代谢产物生化反应来设计的。通过观察微生物在选择性培养基上生长状况或生化反应进行分离,可显著提高菌株分离纯化的效率。
[1] 透明圈法
在平板培养基中加入溶解性较差的底物,使培养基混浊。能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈,圈的大小初步反应该菌株利用底物的能力。该法在分离水解酶产生菌时采用较多,如脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、核酸酶产生菌都会在含有底物的选择性培养基平板上形成肉眼可见的透明圈。在分离淀粉酶产生菌时,培养基以淀粉为惟一碳源,待样品涂布到平板上,经过培养形成单个菌落后,再用碘液浸涂,根据菌落周围是否出现透明的水解圈来区别产酶菌株。如要分离该酸水解酶产生菌,可
用双层平板法,首先在普通平板培养基上把悬浮液涂抹培养,等长出菌落后覆盖一层营养琼脂,内含3%酵母RNA,0.7%琼脂及0.1mol /LEDTA,pH7.0,于42℃左右培养2~4h,四周产生透明圈的菌落,即为核酸分解酶产生菌。在分离某种产生有机酸的菌株时,也通常采用透明圈法进行初筛。在选择性培养基中加入碳酸钙,使平板成混状,将样品悬浮液涂抹到平板上进行培养,由于产生菌能够把菌落周围的碳酸钙水解,形成清晰的透明圈,可以轻易地鉴别出来。分离乳酸产生菌时,由于乳酸是一种较强的有机酸,因此,在培养基中加入的碳酸钙不仅有鉴别作用,还有酸中和作用。[2] 变圈法
对于一些不易产生透明圈产物的产生菌,可在底物平板中加入指示剂或显剂,使所需微生物能被快速鉴别出来。如筛选果胶酶产生菌时,用含0.2%果胶为惟一碳源的培养基平板,对含微生物样品进行分离,待菌落长成后,加入0.2%刚果红溶液染4h,具有分解果胶能力的菌落周围便会出现绛红水解圈。在分离谷氨酸产生菌时,可在培养基中加入溴百里酚蓝,它是一种酸碱指示剂,变范围在pH6.2~7.6,当pH在6.2以下时为黄,pH7.6以上为蓝。若平板上出现产酸菌,其菌落周围会变成黄,可以从这些产酸菌中筛选谷氨酸产生菌。
在进行解脂微生物的分离时,虽然有很多精确的测定方法,如酸碱滴定法、电位滴定法、浊度滴定法、甘油滴定法及谱分析法等,但由于步骤繁琐,不适于大规模筛选测定。
为提高分离筛选效率,多采用固体平板的变圈法,如以吐温为底物,尼罗蓝(Nile blue)作为指示
剂,根据变圈大小来判断脂肪酶活性的高低;也可用甘油三丁酸酯为底物,罗丹明B为指示剂,以荧光圈的大小来测定。最常使用的方法是把恶秦染料中的维多利亚蓝和
脂类底物混合,制成维多利亚蓝乳脂琼脂培养基平板,起始培养基调为中性,当土壤样品的悬浊液分离在平板上,具有脂解能力的菌落产生的脂肪酶水解油脂底物,使pH值由中性下降到微酸性或酸性,阳性解脂反应能显示粉红到蓝的变化。如培养基起始pH为碱性,则阳性解脂反应从咖啡到蓝绿,能使脂类底物和解脂后的脂肪酸区别开来。后来又由F ryer等研究出一种改良的双层法,先在平皿内倒一层营养琼脂,把一张棉纸圆片在被维多利亚蓝染了的乳脂中浸湿,铺在已凝固的琼脂表面,然后覆盖一薄层含样品的营养琼脂,保温培养,解脂菌落就可以在棉纸中产生蓝带。
分解解脂细菌的培养基(%)为:牛肉膏0.5、蛋白胨0.5、琼脂2.0、大豆油5.0、维多利亚蓝4mg。
分离内肽酶产生菌,除了用酪蛋白作底物平板产生透明圈进行鉴别外,还可以用吲羟乙酸酯为底物加到分离培养基中,产生蛋白酶的菌落由于水解吲羟乙酸酯为3-羟基吲哚,后者能氧化生成蓝产物,根据呈圈便可选出平板上产蛋白酶的菌落。培养基平板由两层组成,底层含明胶1.2%,酵母汁0.1%,蛋白胨0.4%,琼脂1.5%,待凝固后在其上覆盖一层琼脂,琼脂含量为0.7%,由pH7.6的0.5mol/L的磷酸氢钾缓冲液配制,配制浓度为0.083m ol/L的吲羟乙酸酯溶液,取其中的0.3ml加入到上层琼脂中倒平板。
通过平板上的变圈还可以快速分离筛选产乙醇的菌株。在以糖为碳源的琼脂平板的菌落上,覆盖一层含有盐类的琼脂,该蓝物质在醇脱氢酶和NAD作用下(在少量乙醇存在时)反应产生的电子脱。因此生成乙醇的菌落便显出一个淡白的圈,晕圈的大小可初步表示乙醇的产量。
[3] 生长圈法
生长圈法通常用于分离筛选氨基酸、核苷酸和维生素的产生菌。工具菌是一些相对应的营养缺陷型菌株。将待检菌涂布于含高浓度的工具菌并缺少所需营养物的平板上进行培养,若某菌株能合成平板所需的营养物,在该菌株的菌落周围周围便会形成一个混浊的生长圈。如嘌呤营养缺陷型大肠杆菌(如E.coliP264)与不含嘌呤的琼脂混合倒平板,在其上涂布含菌样品保温培养,周围出现生长圈的菌落即为嘌呤产生菌。
同样,只要是筛选微生物所需营养物的产生菌时,都可采用生长圈法,工具菌用相应的营

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