方法一: 嗜盐细菌分离保藏方法
摘要:盐湖环境具有高渗透压或高pH等特点,生长条件苛刻,但却蕴藏着丰富、独特、宝贵的嗜盐微生物资源,如嗜盐细菌,嗜盐放线菌和嗜盐古菌等。生长在高盐环境中的微生物往往需要一定的盐浓度,从而保持正常生理所需的渗透势。因此,在分离嗜盐菌时,需在分离培养基中添加合适的盐,以期获得具有不同渗透特性的微生物类群,从而提高分离菌株的多样性。实验者也可根据自身样品的理化性质对分离培养基和培养条件进行优化和调整,以达到更好的分离效果,充分发掘盐湖环境微生物资源。本部分阐述的方法适用于在实验室条件下分离培养盐湖环境中的嗜盐细菌,初步了解盐湖可培养嗜(耐)盐细菌类群。本实验所获菌株根据需要,分别采用以甘油为保护剂和以牛奶为保护剂的方法进行高效保藏,为后续新分类单元的鉴定、功能菌株的筛选以及代谢产物的发掘提供优质的微生物资源。
关键词: 盐湖, 分离, 纯培养, 细菌, 保藏
材料与试剂
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无机盐:NaCl,KCl,CaCl2,KNO3,CaCO3,FeSO4·7H2O,KH2PO4,K2HPO4,MnCl2·4H2O,MgCl·6H2O,ZnSO4·7H2O,MgSO4·7H2O,丙酸钠,柠檬酸三钠等;
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碳源或氮源:可溶性淀粉,葡萄糖,甘油,酵母粉,蛋白胨,干酪素,纤维素等;
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成品培养基:Marine Broth 2216(BD, Difco),R2A(青岛海博)等;
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其它溶剂和试剂:琼脂,酪蛋白水解物,脱脂奶粉,甘油,制霉菌素,Chelex等;
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实验用品和耗材:研钵,研磨棒,涂布棒,接种针,90 mm的无菌培养皿, 15 ml的无菌离心管,100 ml的锥形瓶,各种型号的移液器吸头 (20 μl, 200 μl, 1000 μl),天平,记号笔,酒精灯,酒精喷灯,安瓿瓶,2 ml的冻存管,电磁炉等。
仪器设备
仪器名称
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型号
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生产厂家
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立式压力蒸汽灭菌器
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LDZH-100KBS
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上海申安医疗器械厂
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电热恒温培养箱
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GHP-9160
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上海天呈实验仪器制造有限公司
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烘箱
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XMTD-8222
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上海精宏实验设备有限公司
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迷你离心机
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LX-200
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江苏海门市其林贝尔仪器制造有限公司
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小型振荡器
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MS 3 basic
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德国IKA
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PCR仪
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C1000
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美国Bio-RAD
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洁净工作台
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SW-CJ-2FD
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上海博迅医疗生物仪器股份有限公司
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电子精密天平
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BSA 124S
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德国Sartorius
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电子分析天平
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TE 1502S
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德国Sartorius
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冰箱
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BCD-308W
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青岛海尔股份有限公司
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超低温冰箱
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UXF70086V
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Thermo SCIENTIFIC
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制冷型卧式摇床
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TS-211B
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上海天呈实验仪器制造有限公司
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软件和数据库
MEGA 7.0 (https://www.megasoftware.net/) (Kumar et al., 2016)
EzBioCloud (https://www.ezbiocloud.net/) (Yoon et al., 2017)
实验步骤
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试验前准备
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分离培养基的配置
首先根据样品数量和试验重复计算所需培养基的用量,然后根据配方称取和配制适量的培养基,调至合适pH,高温灭菌后,待培养基冷却至50 °C左右,以1 ml/L的浓度加入制霉菌素原液,使之与无菌培养基充分混匀,自然风干2-3 d备用。
注:每种培养基在配置过程中,可根据样品本身的特性和实验需要,设置不同盐梯度,如5 %、10 %、15 %、20 %和25 %等,以此添加不同质量的NaCl或者KCl, NaCl和MgCl2等复合盐。涂板时每个处理做2个重复。
培养基配方参考如下 (g/L) :
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样品预处理及稀释
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平板涂布培养
分别取每个样品稀释至10-3和10-4浓度下的悬浊液100 µL,涂布于各个分离培养基 (详见2.分离培养基的配置) ;在涂布时用涂布棒将悬浊液充分涂匀,然后在每个培养皿上做好标签,一般需要包含培养基简称、样点名、稀释梯度及时间等信息,封口后放入培养箱28 °C培养1-2周,观察并记录生长情况。
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菌株分离纯化
待分离培养皿上的单菌落长到合适的丰度时,可开始下一步的纯化。依据菌落形态 (形状、大小、颜色及表面特征)挑取单菌落。先用记号笔在培养皿的底部标记好待纯化的菌株,并将其按顺序编号。尽量全面挑取不同形态、颜色、大小的菌落以避免重复。挑选完成后,在超净工作台中利用接种针挑取单菌落到纯化板上,采用三区划线法进行纯化。菌株纯化过程中,需要对每株菌做好标记并进行不同编号处理。当菌株在培养基中获得形态一致的单一菌落时即获得微生物的纯培养物(菌株分离及纯化效果如图1所示)。
图1. 菌株分离平板及纯化平板结果展示(A:分离板,B:纯化板)
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菌株16S rRNA基因鉴定
挑取的单菌落在纯化培养基培养2-3 d后,基本会形成较为明显的菌落,此时可根据菌株的生长状况进行分批测序鉴定。
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菌株系统发育学分析
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菌株保藏
实验所获得的菌株,需要对其形态特征,培养特征,分离条件,基因序列,系统分类学地位等进行详细归纳和统计,最终将具有完整信息的菌株保藏在20 %甘油管 (含5 %的NaCl) 或20 %的牛奶管 (含5 %的NaCl) ,置于-80 °C进行保藏。
结果与分析
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比较每种培养基或不同处理之间菌株的分离频率和多样性等;
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统计不同培养基和不同实验处理下,潜在新分类单元 的种类和数量;
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记录和比较不同环境来源的样品中功能菌株和稀有类群的分布情况;
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对所得结果进行excel表格信息汇总,必要时绘制堆积柱形图或饼图等;
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同一样品的分离结果可与其相应的免培养分析结果进行比较。
注意事项
后续实验参考
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特定功能菌株筛选,如纤维素降解功能,产酶活性,溶磷,硝酸盐还原等;
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新分类单元的多相分类实验,当菌株与现有物种的相似性小于98.65 %时 ( Kim et al., 2014),可进一步开展分类学实验;
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特定类群的代谢产物分析,如产纳米银和产胞外多糖等。
方法二: 嗜盐放线菌分离保藏方法
摘要:嗜盐放线菌作为极端生命形式的一部分,具有独特的生理特性且代谢产物多样,在抗生素、酶制剂、生物技术等方面具有巨大的潜能。在实验室条件下分离培养盐湖环境中的嗜盐放线菌,深度了解盐湖放线菌的多样性,充分挖掘盐湖环境有用放线菌资源,评估其开发应用潜力,为今后的工业化利用奠定基础。
关键词: 盐湖,分离,纯培养,放线菌,保藏
材料与试剂
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无机盐:NaCl,KCl,CaCl2,KNO3,CaCO3,FeSO4·7H2O,KH2PO4,K2HPO4,MnCl2·4H2O,MgCl·6H2O,ZnSO4·7H2O,MgSO4·7H2O,丙酮酸钠,柠檬酸三钠等;
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碳源或氮源:可溶性淀粉,葡萄糖,甘油,精氨酸,酵母粉,蛋白胨,胰蛋白胨,干酪素,纤维素,酸水解酪蛋白,藕粉,麦芽膏等;
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其它溶剂和试剂:琼脂,脱脂奶粉,甘油,水解酪素,制霉菌素,Chelex等;
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实验用品和耗材:研钵,研磨棒,涂布棒,接种针,90 mm的无菌培养皿, 15 ml无菌离心管,100 ml锥形瓶,各种型号的移液器吸头 (20 μl,200 μl,1000 μl),天平,记号笔,酒精灯,酒精喷灯,安瓿瓶,2 ml冻存管,电磁炉等。
仪器设备
同方法一
软件和数据库
同方法一
实验步骤
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试验前准备
同方法一
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分离培养基的配置
首先根据样品数量和试验重复计算所需培养基的用量,然后根据配方称取和配制适量的培养基,调至合适pH,高温灭菌后,待培养基冷却至50 °C左右倒板备用。
注:每种培养基在配置过程中,可根据样品本身的特性和实验需要,设置不同盐梯度,如5%、10%、15%、20%和25%等,以此添加不同质量的NaCl或者KCl,NaCl和MgCl2等复合盐 (关统伟等. 2008)。涂板时每个处理做2个重复。
培养基配方参考如下 (g/L) :
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样品预处理
对于嗜盐放线菌的分离,一般需要先将样品提前进行干燥处理。
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样品稀释及涂布
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菌株分离纯化
待分离培养皿上的单菌落长到合适的丰度时,可开始下一步的纯化。依据菌落形态 (形状、大小、颜色及表面特征) ,挑取单菌落进行纯化。先用记号笔在培养皿的底部标记好待纯化的菌株,并将其按顺序编号。尽量全面挑取不同形态、颜色、大小的菌落以避免重复。挑选完成后,在超净工作台中利用接种针挑取单菌落到纯化板上,采用三区划线法进行纯化。菌株纯化过程中,需要对每株菌做好标记并进行不同编号处理。当菌株在培养基中获得形态一致的单一菌落时即获得微生物纯培养物。
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菌株16S rRNA基因鉴定
同方法一
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菌株系统发育学分析
同方法一
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菌株保藏
同方法一
方法三: 嗜盐古菌分离培养及保藏方法
摘要:嗜盐古菌作为重要的微生物组成部分,参与盐湖生境的生态形成及变化,具有重要的生态功能。嗜盐古菌能利用特殊的胞外及胞内酶(如:淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶、几丁质酶、果胶酶、脂肪酶、酯酶、蛋白酶等)通过水解有机质参与到碳/氮循环中,许多嗜盐古菌具有生物解磷作用。针对不同环境,改进可培养方法在实现不可培养微生物的可培养化、增加稀有及新分类单元的检出率方面,起着重要作用。在实验室条件下采用寡营养碳/氮源添加、设置不同盐浓度及温度分离培养盐湖环境中的嗜盐古菌,深度了解盐湖嗜盐古菌的多样性,充分挖掘盐湖环境有用嗜盐古菌资源,评估其开发应用潜力,为今后的工业化利用奠定基础。
关键词: 嗜盐古菌,纯培养,盐湖,分离,保藏
材料与试剂
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无机盐:NaCl,KCl,CaCl2,KNO3,CaCO3,FeSO4·7H2O,KH2PO4,K2HPO4,MnCl2·4H2O,MgCl·6H2O,ZnSO4·7H2O,CuSO4·5H2O,NH4Cl,MgSO4·7H2O,丙酮酸钠,柠檬酸三钠等;
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碳源或氮源:可溶性淀粉,葡萄糖,甘油,酵母粉,蛋白胨,鱼蛋白胨,干酪素,纤维素,酪蛋白水解氨基酸,藕粉,麦芽膏,微晶纤维素,谷氨酸钠等;
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其它溶剂和试剂:琼脂,脱脂奶粉,甘油,干酪素,水解酪素,Chelex等;
-
实验用品和耗材:研钵,研磨棒,涂布棒,接种针,90 mm的无菌培养皿, 15 ml无菌离心管,100 ml锥形瓶,各种型号的移液器吸头 (20 μl,200 μl,1000 μl),天平,记号笔,酒精灯,安瓿瓶,2 ml冻存管,电磁炉等。
仪器设备
同方法一
软件和数据库
MEGA 7.0 (https://www.megasoftware.net/) (Kumar et al., 2016)
EzBioCloud (https://www.ezbiocloud.net/)
CLUSTAL-X (http://www.clustal.org/) (Thompson et al. 1997)
实验步骤
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样品预处理
采用自然风干法对样品进行预处理,准备内置三层滤纸的无菌培养皿,将样品至于培养皿中,自然风干样品3-5 d。对于水样样品可直接利用水样进行稀释,同时在培养基设计上可利用水样直接代替培养基的蒸馏水 (Burns et al., 2004) 。
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培养基选择及配置
注:培养基盐浓度可以设置盐浓度梯度 (Elshahed et al., 2004) 或者结合样品理化信息设计寡营养培养基进行分离。
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分离方法
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16S rRNA基因测序
纯化菌株采用细菌基因组DNA提取试剂盒进行基因组提取,选用P 1:5'-ATTCCGGTTGATCCTGCCGGA-3',P 2:5'-AGGAGGTGATCCAGCCGCAG-3' (王振雄等, 2000) 或0018 F:5'- ATTCCGGTTGATCCTGCC-3',1518 R:5'-AGGAGGTGATCCAGCCGC-3' (Cui et al., 2009) 或D 30:5'-ATTCCGGTTGATCCTGC-3',D 56:5'-GYTACCTTGTTACGAC-3' (Menasria et al., 2018) 等引物进行嗜盐古菌16S rRNA 基因扩增。送广州擎科生物公司进行基因测序分析。通过EzBioCloud进行16S rRNA基因序列比对,分析纯培养嗜盐古菌分类地位。对于16S rRNA基因序列对比相似度小于98.65 % ( Kim et al., 2014) 的菌株,作为潜在新种分类单元。从NCBI数据库下载相近序列,采用CLUSTAL-X进行序列比对,利用MEGA 7.0构建N-J (Neighbour joining) 系统进化树。
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菌株保藏
采用含5 % NaCl的20 %牛奶,或含15 % NaCl的30 %甘油对菌株进行保藏;牛奶管于4 °C、甘油管于-80 °C保存 (尹晓庆. 2018)。完善菌株信息 (采样地点地理信息、样品理化信息、菌株分离条件信息、菌株形态照片采集及菌株16S rRNA比对信息等) ,科学构建嗜盐古菌资源库。
致谢
本项工作得到了国家自然科学基金委员会(项目编号:32000084)的资助。
参考文献
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Copyright: © 2021 The Authors; exclusive licensee Bio-protocol LLC.
引用格式:刘永红, 刘冰冰, 李文均. (2021). 盐湖微生物的分离培养及保藏方法. // 微生物组实验手册.
Bio-101: e2003811. DOI:
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How to cite: Liu, Y. H., Liu, B. B. and Li, W. J. (2021). Isolation and Preservation of Microorganisms in Salty Lake. // Microbiome Protocols eBook.
Bio-101: e2003811. DOI:
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