未培养微生物分离培养技术研究进展

自然环境中的微生物具有多样性高的特点,而99%的微生物使用传统的方法仍然是"不可培养的",并且能被培养的小部分微生物不能够代表微生态的多样性。因此,确定新的微生物物种和功能仍然是目前的重要任务。本文将综述基于调整培养基、考虑微生物间相互作用、捕获分离培养、高通量分离培养来分离培养微生物群体中的未培养微生物的方法,及功能性研究的进展情况。     

环境微生物培养新技术的研究进展

遍布于地球上各种生境中的微生物具有丰富的物种多样性.迄今为止,能够在实验室条件下培养的微生物仅仅是其中的一小部分,微生物物种的绝大多数还都难以在现有培养技术和条件下进行繁殖和生长.人们把那些尚未在实验室获得培养生长的微生物称之为未培养微生物(Uncultured microorganisms).本文概述了一些制约微生物培养生长的影响因素,重点介绍了近年来出现的一些新颖独特的环境微生物培养技术和方法,包括稀释培养法、高通量培养技术、模拟自然环境的扩散盒技术、土壤基质膜装置、细胞微囊包埋技术等.此外,本文还总结了通过改善微生物培养条件、设计开发新型的微生物培养基等方面取得的令人瞩目的进展.这些新颖培养技术和培养方法的出现,显著提高了微生物的可培养性,发现和鉴定了许多新的微生物物种,极大地丰富了可培养微生物的多样性和微生物资源,并为深入研究和开发微生物奠定了良好的资源研究基础.     

口腔未培养微生物分离培养策略的研究进展

口腔微生物是人体微生物组的重要组成部分,其群落组成丰富且独特。现有研究显示,口腔微生物与龋病、牙周炎等口腔健康问题有直接的联系,因而具有重要的研究价值。随着高通量测序技术的发展,人们对口腔中未培养微生物多样性的认识不断加深,这进一步催生对微生物分离培养技术需求的增加。为此,本文将围绕口腔未培养微生物及其分离培养策略的研究进展,首先介绍口腔中未培养微生物的研究现状;其次分析口腔微生物分离培养中可能的限制因素;最后综述微生物分离培养技术发展及其在口腔未培养微生物研究中的应用。全文旨在为口腔未培养微生物的分离培养提供思路和技术参考。     

开发未可培养微生物技术的研究进展

细菌的“活的非可培养状态”(VBNC, viable but nonculturable)发现于20世纪80年代, 处于此状态的细菌不但丧失了在培养基上生长繁殖的能力, 而且具有与原菌相似的致病性, 成为可以逃避检测的“隐性”传染源, 对周围的环境及人类安全构成潜在威胁。作为公认的未可培养微生物, 它一直是预防医学、流行病学、微生物生态学以及公共卫生检验检疫方面研究的热点问题之一。现代分子生物学技术和基因组学的深入研究, 为开发环境中的未可培养微生物提供了新的研究方法和机遇。其中遗传指纹图谱技术、宏基因组技术显示出一定的优势, 同时, 随着各种细菌的非可培养状态的实验室模型已日臻成熟, 这为开发和利用未可培养微生物资源提供了新的研究思路。     

未培养微生物资源

简要介绍未培养微生物的概念、多样性、研究的理论基础和方法,并就未培养微生物资源的存在形式、开发利用途径和应用前景进行了讨论。     

未培养微生物的研究与微生物分子生态学的发展*

近年来现代分子技术和基因组学逐渐渗透到有关生命科学的整个领域,也为微生物生态学提供了新的研究方法和机遇。16S rRNA基因序列分析、DNA-DNA杂交、核酸指纹图谱以及宏基因组学等分子技术检查自然环境中的微生物,可以克服传统纯培养技术的不足,是一条探知未培养微生物、寻找新基因及其产物的新途径,开启了我们认识微生物多样性和获得新资源的大门。     

基于微生物互作的共培养分离技术研究进展

自然条件下,微生物以一种复杂的群落形式生活,细胞周围充斥着由相邻细胞产生的各类代谢物,使各细胞间存在多样的互作形式,影响彼此的生长。不同种类的菌株共培养时,营养缺陷型菌株可以利用其他菌株产生的代谢产物进行生长;共培养还可以改变微环境、刺激菌株沉默基因的表达及改变菌株的生存状态。近年来,基于模拟菌株间的互作关系而发展起来的共培养技术逐步应用于未培养微生物的分离工作中,并被认为能有效提高未培养微生物的分离效率。结合已发表的相关文献资料,综合分析潜在共培养的类群多样性以及共培养分离技术的先进性与应用现状等,以期为微生物分离技术的发展及微生物资源的发掘提供参考。     

未培养的微生物研究进展*

未培养的微生物是指那些到目前为止人们还无法纯培养的微生物。这些微生物可能是以前被描述过的,更多的则是从未被了解过的。近年来,对未培养的微生物的研究方兴未艾,主要是有关环境微生物的遗传多样性分析,从特定环境中鉴定某些未知的微生物,从环境微生物中直接克隆基因以及提高环境微生物的培养率等问题。就有关这几个方面的一些研究进展作一个简要的介绍。     

未培养的微生物研究进展

未培养的微生物是指那些到目前为止人们还无法纯培养的微生物。这些微生物可能是以前被描述过的,更多的则是从未被了解过的。近年来,对未培养的微生物的研究方兴未艾,主要是有关环境微生物的遗传多样性分析,从特定环境中鉴定某些未知的微生物,从环境微生物中直接克隆基因以及提高环境微生物的培养率等问题。就有关这几个方面的一些研究进展作一个简要的介绍。     

宏基因组技术在开发极端环境未培养微生物中的应用

人类对自然环境中约99％的微生物不能用传统的方法进行纯培养,对于极端环境中的微生物更是知之甚少.随着宏基因组技术的出现,人们可对选一庞大的未知世界进行多方面研究.目前研究者利用这一技术已经对地球上的多种极端生境进行了研究,并取得了很多新的成就.简要概述这一技术在极端环境未培养微生物研究中的应用.     

未培养微生物研究策略概述

基于未培养微生物数量巨大、种类繁多、基因资源丰富等特点。扼要介绍了未培养微生物的纯培养分离策略和分子生物学研究方法。随着新型培养策略如原位仿生境培养、限制性培养、单细胞微操作等的出现,使未培养微生物的纯培养成为可能。同时由于宏基因组学和高通量DNA测序等现代分子生物学方法技术的逐渐成熟,使来源于未培养微生物的新基因和新活性物质的分离筛选出现了新的机遇与挑战。     

未培养真菌分离培养方法初探

据估计自然界中真菌有220万到380万种,目前已经描述的真菌仅约12万种,不超过总数的8%。大量基于高通量测序的研究显示,自然环境中蕴藏的真菌多样性可能远远超出我们的预估。然而基于传统的分离培养技术的研究中,大量真菌却因难以获得纯培养而未被认知。因此探索新的真菌分离技术有助于提高我们对自然界中真菌多样性的认识,并获得可供开发利用的全新生物遗传资源。本研究以淡水湖底泥为调查对象,从优化培养条件和原位培养两个方面探索未培养真菌的分离培养方法,并与传统培养方法及免培养的高通量测序结果比较,评估各方法的分离效果。结果显示,低温分离显著影响获得的真菌组成,有利于嗜冷真菌的获得;无论在4℃低温还是25℃常温条件下,在培养基中添加维生素都能显著提高分离获得的真菌多样性,在属级水平上提高比例分别高达207%和81%。相较于传统25℃稀释平板法,基于分离芯片技术的原位培养在分离纯化效率、未知真菌捕获率以及物种多样性和均匀度等方面具有显著优势,显示原位培养技术在未来真菌分离培养中可能具有极大应用前景。     

MATH法表征环境微生物细胞表面疏水性的研究进展

环境微生物的细胞表面疏水性对其生长代谢过程以及在环境领域的应用效率具有重要影响。目前用于测试细胞表面疏水性最常用的方法是碳氢吸附能力(Microbial adhesion to hydrocarbons,MATH),该方法因具有操作简便、有一定的准确度等优点在环境、生物工程、医学、食品等领域应用广泛。本文综述了MATH法在环境微生物领域中的污泥絮体性能表征、有机物降解、膜污染和破乳方面的应用,同时介绍了MATH法在实验操作、计数方法和数据分析方面的优化。最后展望了该方法今后的研究方向。     

热泉微生物驱动的氮循环研究进展及展望

热泉微生物是驱动热泉氮(N)循环的主导力量,开展热泉生态系统中驱动氮循环微生物种群构成及其与环境响应的研究,对于探索热泉中氮的生物地球化学循环、生命进化、生物修复等方面都具有重要的理论和应用价值。本文综合阐述了热泉生态系统驱动氮循环的功能微生物(如固氮菌、氨氧化菌、厌氧氨氧化菌、反硝化菌、异化硝酸盐还原菌)在系统发育学上的分布、功能基因的相对丰度、活性及其与环境因子(如温度、pH)的相关性等方面的研究现状和亟待解决的问题。并展望了热泉生境中驱动氮循环微生物未来的研究方向。     

从环境中分离培养微生物:培养基营养水平至关重要

根据目前的微生物学知识体系,利用现有的微生物培养技术仅仅能够分离和培养部分微生物,自然环境中绝大多数微生物暂不能培养。本文总结归纳了部分微生物培养技术和培养策略,包括采取生境隔离、延长培养时间以及模拟自然环境条件等方法,尤其是培养基的营养水平对可培养微生物数量及种类产生重要影响。简要总结了寡营养微生物及其生态意义,以及营养物浓度影响微生物生长的机理。提出可根据微生物的生态环境条件及细胞生理特性,设计合理的培养条件和培养方法,以及采用多种分离培养方法联合,以期最终提高环境微生物的可培养性。     

CRISPR-Cas系统及anti-CRISPR蛋白在微生物中的研究进展

CRISPR-Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISP) and CRISPR associated proteins)系统是细菌用来防御病毒、质粒等外源核酸入侵的一种获得性免疫防御系统。随着研究的深入,CRISPR-Cas系统已发展为一种重要的基因编辑工具,并成功应用于动物、植物和微生物的基因改造中。但该基因编辑方法有时存在基因脱靶效应,从而限制了其推广应用。最近,通过将1种新发现的抗CRISPR蛋白(Anti-CRISPR protein,ACP)与CRISPR-Cas系统相结合,已成功开发出可控制基因脱靶效率的CRISPR-Cas基因编辑工具。本文首先对CRISPR-Cas系统及ACP进行了简要介绍,然后就CRISPR-Cas基因编辑工具及ACP在微生物基因改造的应用现状进行了综述,并对ACP介导的CRISPR-Cas基因编辑方法(ACP-CRISPR-Cas)在微生物基因编辑中的应用前景进行了讨论。     

多胺在微生物中的研究进展

多胺是一类小分子脂肪族类化合物,存在于微生物体内,其合成代谢与微生物细胞的增殖和分化密切相关,参与微生物的多种生理过程,在促进细胞分化、增殖,维持细胞膜、DNA 和 RNA 的稳定,以及生理应激方面发挥重要作用。该文就多胺的代谢、转运以及多胺在微生物中的生理功能等方面进行综述,为多胺在微生物中的研究提供较为丰富的资料。     

Molecular methods for environmental monitoring and containment of genetically engineered microorganisms

Plans to introduce genetically engineered microorganisms into the environment has led to concerns over safety and has raised questions about how to detect and to contain such microorganisms. Specific gene sequences, such as lacZ, have been inserted into genetically engineered microorganisms to permit their phenotypic detection. Molecular methods have been developed based upon recovery of DNA from environmental samples and gene probe hybridization to specific diagnostic gene sequences for the specific detection of genetically engineered microorganisms. DNA amplification using the polymerase chain reaction has been applied to enhance detection sensitivity so that single gene targets can be detected. Detection of messenger RNA has permitted the monitoring of gene expression in the environment. The use of reporter genes, such as the lux gene for bioluminescence, likewise has permitted the observation of gene expression. Conditional lethal constructs have been developed as models for containment of genetically engineered microorganisms. Suicide vectors, based upon the hok gene have been developed as model containment systems.     

平板混合培养木质纤维素降解菌研究进展

微生物的混合培养已广泛应用于木质纤维素类物质的转化与降解领域.不同木质纤维素降解菌在混合培养时的相互关系在很大程度上影响混合培养的效果.目前对这种相互关系的研究主要依托平板混合培养展开,所用到的平板主要有基础培养基平板和改进培养基平板两种.其中基础培养基平板法主要根据菌落形态、菌丝体颜色、胞外挥发性有机化合物成分和典型胞外酶活性等进行研究,而改进培养基平板则是将基础培养基平板中的碳源更换为天然木质纤维素类物质进行对比研究.本文综述了采用平板混合培养不同木质纤维素降解菌菌株的研究现状和进展,并对该领域研究应重点关注的问题进行了展望.