微生物菌种筛选技术方法研究进展

发布时间：2021/11/8 来源：海南宝绿春农业开发有限公司微生物菌种筛选能帮助人类全面认识地球环境中微生物群落的组成与功能，具有重要的科研价值、生态环境与社会经济效益。基此，本文拟对当前国内外主流的微生物菌种筛选技术方法进行介绍。

传统方法及其优缺点

传统微生物筛选方法存在两个无法避免的问题：首先，当目标微生物的丰度很低或生长十分缓慢时极易被忽略。其次，培养基的养分条件和菌株的原生环境差异大，导致目标微生物无法存活。由于上述情况，传统的平板筛分方法获得的菌种数量和多样性很低，无法满足农业生产、环境治理、医疗卫生等领域的需求。

新技术方法及其应用

新的微生物筛选技术方法的思路主要为先筛选后培养，可以有效规避传统方法的劣势。

光学镊子结合拉曼光谱（laser tweezers andRaman spectroscopy，LTRS）是一种新兴的细胞筛分技术。其中，光学镊子采用高度聚焦的激光束提供引力或斥力，从而以物理方式固定和移动微观中性物体；拉曼光谱则蕴含着细胞中丰富的生化信息，如核酸、蛋白质、脂质等，可作为细胞的“化学指纹”。二者相结合则可实现无标记检测、区分及分选单细胞。

荧光活化细胞分选法（fluorescence-activated cell sorting，FACS）的原理是采用激光束激发悬浮在液流中的单行细胞或生物颗粒，探测其荧光及散射光，从而完成对细胞物理和生化特性的高度定量分析与分选。流式细胞仪（flow cytometer, FCM）（图1）就是以FACS为核心的仪器。

图1 流式细胞仪的构成及工作原理^[1]

分选单细胞需运用激光诱导向前转移技术（laser-induced forwardtransfer, LIFT），该技术基于激光与物质的相互作用原理，可非接触地从复杂生物样本中将目标单细胞弹射至接收器中，实现准确、无损的单细胞分离（图2），且分选后的细胞可直接进行全基因组扩增或纯培养等后续实验。

图2 LIFT分选单细胞原理示意图

迄今为止无法在实验室纯培养的微生物包含着丰富的物种多样性与巨大的可利用潜能。为了解决这一问题，科学家们提出了原位培养技术。该技术的原理是通过合理模拟某种微生物生长繁殖的自然条件，以自然环境作为培养基，即可在不了解其生长所需全部元素组成的情况下对其进行培养。

图3 扩散室原位培养环境微生物示意图[2]

新技术发展展望

任何单一技术都不是完美的，因此，研究实践中不能偏重或偏废某个单一技术，更应该结合多个技术，取长补短。只有耦合多个技术的优势，才能真正地推进微生物菌种的筛选。

微生物菌种筛选技术方法研究进展

微生物菌种筛选技术方法研究进展

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