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【讨论】工业微生物产生菌的分离筛选(一)
省部重点实验室
2010/11/14
私聊
生命科学仪器综合讨论
菌株分离(separation)就是将一个混杂着各种微生物的样品通过分离技术区分开,并按照实际要求和菌株的特性采取迅速、准确、有效的方法对他们进行分离、筛选,进而得到所需微生物的过程。菌株分离、筛选(screening)虽为两个环节,但却不能绝然分开,因为分离中的一些措施本身就具有筛选作用。工业微生物产生菌的筛选一般包括两大部分:一是从自然界分离所需要的菌株,二是把分离到的野生型菌株进一步纯化并进行代谢产物鉴别。
在实验工作中,为使筛选达到事半功倍的效果,总的说来可从以下几个途径进行收集和筛选:
(1)向菌种保藏机构索取有关的菌株,从中筛选所需菌株。
(2)由自然界采集样品,如土壤、水、动植物体等,从中进行分离筛选。
(3)从一些发酵制品中分离目的菌株,如从酱油中分离蛋白酶产生菌,从酒醪中分离淀粉酶或糖化酶的产生菌等。该类发酵制品经过长期的自然选择,具有悠久的历史,从这些传统产品中容易筛选到理想的菌株。
菌株的分离和筛选一般可分为
采样
、
富集
、
分离
、
产物鉴别
几个步骤。
自然界含菌样品极其丰富,土壤、水、空气、枯枝烂叶、植物病株、烂水果等都含有众多微生物,种类数量十分可观。但总体来讲土壤样品的含菌量最多。
一、
从土壤中采样
土壤由于具备了微生物所需的营养、空气和水分,是微生物最集中的地方。从土壤中几乎可以分离到任何所需的菌株,空气、水中的微生物也都来源于土壤,所以土壤样品往往是首选的采集目标。一般情况下,土壤中含细菌数量最多,且每克土壤的含菌量大体有如下的递减规律:细菌(10
8
)>放线菌(10
7
)>霉菌(10
6
)>酵母菌(10
5
)>藻类(10
4
)>原生动物(10
3
),其中放线菌和霉菌指其孢子数。但各种微生物由于生理特性不同,在土壤中的分布也随着地理条件、养分、水分、土质、季节而有很大的变化。因此,在分离菌株前要根据分离筛选的目的,到相应的环境和地区去采集样品。
(一)根据
土壤特点
1. 土壤有机质含量和通气状况
一般耕作土、菜园土和近郊土壤中有机质含量丰富,营养充足,且土壤成团粒结构,通气饱水性能好,因而,微生物生长旺盛,数量多,尤其适合于细菌、放线菌生长。山坡上的森林土,植被厚,枯枝落叶多,有机质丰富,且阴暗潮湿,适合霉菌、酵母菌生长繁殖,微生物数量相应也比较少。
从土层的纵剖面看,1~5cm的表层土由于阳光照射,蒸发量大,水分少,且有紫外线的杀菌作用,因而微生物数量比5~25cm土层少;25cm以下土层则因土质紧密,空气量不足,养分与水分缺乏,含菌量也逐步减少。因此,采土样最好的土层是5~25cm。一般每克土中含菌数约几十万到几十亿个,并且各种类型的细菌和放线菌几乎都能分离到。如好气芽孢杆菌、假单胞菌、短杆菌、大肠杆菌、某些嫌气菌等。但总的说来酵母菌分布土层最浅,约5~10cm,霉菌和好氧芽孢杆菌也分布在浅土层。
2. 土壤酸碱度和植被状况
土壤酸碱度会影响微生物种类的分布。偏碱的土壤(pH7.0~7.5)环境,适合于细菌、放线菌生长。反之在偏酸的土壤(pH7.0以下)环境下,霉菌、酵母菌生长旺盛。由于植物根部的分泌物有所不同,因此,植被对微生物分布也有一定的影响。如番茄地或腐烂番茄堆积处有较多维生素C生产菌。葡萄或其他果树在果实成熟时,其根部附近土壤中酵母菌数量增多。豆科植物的植被下,根瘤菌数量比其他植被下占优势。
3. 地理条件
南方土壤比北方土壤中的微生物数量和种类都要多,特别是热带和亚热带地区的土壤。许多工业微生物菌种,如抗生素产生菌,尤其是霉菌、酵母菌,大多从南方土壤中筛选出来。原因是南方温度高,温暖季节长,雨水多,相对湿度高,植物种类多,植被覆盖面大,土壤有机质丰富,造成得天独厚的微生物生长环境。
4. 季节条件
不同季节微生物数量有明显的变化,冬季温度低,气候干燥,微生物生长缓慢,数量最少。到了春天随着气温的升高,微生物生长旺盛,数量逐渐增加。但就南方来说,春季往往雨水多,土壤含水量高,通气不良,即使有微生物所需的温度、湿度,也不利于其生长繁殖。随后经过夏季到秋季,约有7~10个月处在较高的温度和丰富的植被下,土壤中微生物数量比任何时候都多,因此,秋季采土样最为理想。
(二)
采样方法
用取样铲,将表层5cm左右的浮土除去,取5~25处的土样10~25,装入事先准备好的塑料袋内扎好。北方土壤干燥,可在10~30处取样。给塑料袋编号并记录地点、土壤质地、植被名称、时间及其他环境条件。一般样品取回后应马上分离,以免微生物死亡。但有时样品较多,或到外地取样,路途遥远,难以做到及时分离,则可事先用选择性培养基做好试管斜面,随身带走。到一处将取好的土样混匀,取3~4撒到试管斜面上,这样可避免菌株因不能及时分离而死亡。
分
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