微生物菌种的分离筛选

微生物是地球上分布最广、种类最丰富的生物种群。为了适应环境压力,微生物常常能产生许多特殊的生理活性物质,所以微生物是人类获取生理活性物质的丰富资源。微生物菌种筛选包括采样、富集培养、纯种分离、初筛和复筛。

1.采样

采集微生物样品时,材料来源越广泛,越容易获得新的菌种。土壤具备微生物生长所需的营养、水分和空气,是微生物菌种的主要来源。在实际采样过程中,应根据分离筛选的目的,选择不同区域、有机质含量、酸碱度、植被状况的土壤去采集样品。采土样时,先用铲除去表层土,取5~25cm深处的土样10~15g,装入事先准备好的信封或塑料袋,并对其进行编号,记录采样地点、时间、土质等。取样后,应尽早分离,以避免不能及时分离而导致微生物死亡。

同时还可以根据所筛选微生物目的、特殊生理特点等进行采样。如筛选纤维素酶产生菌,可选择有很多枯枝落叶、富含纤维素的森林土;筛选蛋白酶产生菌株,可选择肉类加工厂、饭店排水沟的污泥;筛选淀粉酶产生菌,可选择面粉厂、酒厂、糕点厂等场所的土壤;筛选酵母菌,可选择果园土壤或蜜饯、甘蔗堆积处。在高温、低温、酸性、碱性、高盐、高辐射强度的特殊环境下,往往能筛选到极端微生物。温泉、火山爆发处、堆肥处,往往能筛选到高温微生物;南极、北极地区、冰窖、海洋深处,往往能筛选到低温微生物;海洋底部往往能筛选到耐压菌。

2. 富集培养

在自然界采集的土样,是多种类微生物的混合物,目的微生物通常不是优势菌,数量较少。通过富集培养增加待分离微生物的相对或绝对数量可增加分离成功率。富集培养是根据微生物生理特点,设计一种选择性培养基,将样品加到培养基中,经过一段时间的培养,目的微生物迅速生长繁殖,数量上占了一定的优势,从中可有效分离目的菌株。在富集培养中,既可以通过控制营养和培养条件增加目的微生物的绝对数量,也可通过高温、高压、加入抗生素等方法减少非目的微生物的数量,增加目的微生物的相对数量,从而达到富集的目的。如筛选纤维素酶产生菌,可选择以纤维素为唯一碳源的培养基,使目的菌迅速生长繁殖,而其他不能利用纤维素的非目的菌不能生长或生长缓慢。从土壤中筛选芽孢杆菌时,先将样品在80℃加热10min,以杀死不产芽孢的微生物,再进行富集培养,就可以达到目的菌优势生长。

富集培养在那些样品中目的微生物含量较少的情况下是必要的。但是如果样品中已含有较多数量的目的微生物,则不必进行富集培养,将样品稀释后直接在培养基平板上进行纯种分离即可。

3.纯种分离

纯种分离常采用稀释法和划线法。稀释法是将样品先用无菌水稀释,再涂布到固体培养基平板上,培养后获得单菌落。划线法是用接种环挑取微生物样品在固体培养基平板上划线,培养后获得单菌落。稀释法能使微生物样品分散更加均匀,更容易获得纯种;而划线法更简便、快速。

纯种分离中通常使用分离培养基对微生物进行初步的分离。分离培养基是根据目的微生物的特殊生理特性或其代谢产物的生化反应而设计的培养基,可显著提高目的微生物分离纯化的效率。常用的分离方法包括透明圈法、变色圈法、生长圈法和抑菌圈法等。

4.初筛和复筛

在纯种分离过程中,对于有些微生物,可通过代谢产物与指示剂、显示剂或底物的生化反应在分离培养基平板上直接定性分离。对于这一类微生物,纯种分离后可直接在琼脂平板上进行初筛。但并不是所有的微生物都可以用琼脂平板定性分离,往往需要采用摇瓶培养法进行初筛,再对生产性能进行测定。初筛要求筛选到尽可能多的菌株,工作量很大,因此,设计一种快速、简便的筛选方法往往会事半功倍。

初筛得到的菌株需要进一步通过复筛,以获得较好的菌株。复筛通常采用摇瓶培养法,产物的检测通常采用更为精确的定量测定方法。

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