微生物样本保存是指保持微生物菌株活力和遗传特征的技术。微生物在使用和传代过程中很容易受到污染、变异甚至死亡,往往会导致菌株退化。菌种保存的目的是保持菌种的活力,避免损失,防止外来微生物的污染,尽量减少或防止变异,保持菌种原有的活力和特性。菌种保存的基本原理是使微生物的生命活动进入半永久休眠状态,换句话说,就是将微生物的新陈代谢限制在最低范围内。
实验室常用的保存方法包括甘油保存法、斜面保存法、穿刺保存法、液体石蜡覆盖法、沙漠土壤保存法和冷冻干燥法。在这些保存方法的基础上,微生物有机体开发了一种陶瓷珠保存法,能更有效地保存菌株。
1. 甘油保存法
这种方法适用于菌种的中长期保存,可保存 1 年以上。由于甘油本身很浓稠,难以计量,通常以 1:1 的比例与生理盐水混合,配制成最终浓度为 50%的甘油溶液。使用时,应按 50%甘油:1:1 菌液的比例与菌液混合,使甘油的最终浓度为 20%-30%,甘油浓度过高或过低都不利于菌种保存。将甘油菌种移至-80℃冰箱中长期冷冻。需要使用菌种时,将冷冻管放入 37°C 水浴中快速解冻,直至菌种完全融化,即可取出菌种进行实验。
这种方法适用范围广,操作简单,保存期长,菌种不易发生变异。
2. 斜面保存法
将菌种接种到合适的固体斜面培养基中。细菌充分生长后,将其转移到 4°C 的冰箱中保存。保存时间取决于微生物的类型。一般来说,霉菌、放线菌和孢子形成菌需要每 2-4 个月传代一次,酵母菌每两个月传代一次,细菌最好每月传代一次。需要使用菌种时,可以用接种环从斜面上取少量细菌进行接种。
这种方法的优点是操作简单,使用方便,不需要特殊设备,可以随时检查保存的菌种是否死亡、变异或被外来菌污染。缺点是保存期短,菌种易发生变异,因为培养基的理化性质不是严格恒定的,反复通过会改变微生物的新陈代谢,而且这种方法被外来菌污染的几率较高。
3. 刺穿保存法
准备一管半固体运送培养基,用接种针挑取菌种,从半固体培养基中心垂直刺入,直至接近试管底部,但不要刺穿,然后沿原穿刺线拔出接种针,放入 4℃冰箱保存。此法与斜面保存法一样,需要定期传代。
4. 液体石蜡覆盖保存法
这种方法是斜面保存法的辅助方法。将菌株接种到合适的固体斜面培养基中。细菌充分生长后,注入无菌液体石蜡覆盖整个斜面,然后直立保存在 4 ℃ 冰箱中。液体石蜡可以防止培养基中水分蒸发导致菌株死亡,还可以使菌株与空气隔离,降低菌株的代谢活性,延长保存时间。需要使用菌种时,可以用接种环从斜面上挑取少量菌种。
这种方法的优点是操作简单,不需要特殊设备,不需要经常传代,保存时间较长。缺点是储存时必须直立放置,占用空间较大。
5. 沙漠土壤保存法
将培养好的菌种与无菌的沙漠土壤混合,将细菌吸附在沙漠土壤载体上。干燥后转入 4°C 冰箱保存。使用菌种时,取出几粒沙子即可。
这种方法操作简单,菌种保存时间长。
6. 冷冻干燥法
将菌种冷冻,通过加压升华去除水分。这样可以减少细胞的生理活动,长期保持菌种的存活状态。需要使用菌种时,使用无菌水或培养基重悬细胞,然后将细胞悬浮液转移到固体培养基平板上进行培养。
这种方法适合菌体的长期保存,但相关设备和操作较其他保存方法复杂。
7. 陶瓷珠保存法
在上述几种保存方法的基础上,微生物开发了陶瓷珠保存法。与传统的保存方法相比,这种方法具有更好的保存效果,既方便又能减少反复冻融造成的损伤。
每个陶瓷珠冷冻管包含 12 个磨砂陶瓷珠和菌种保存液。取对数生长期菌株移入冷冻管中,将其翻转混合,此时菌株会均匀分布在保存液中。用移液管移去保存液,在表面张力的作用下,每个瓷珠上都会覆盖一层保存液,菌株就保存在这层保存液中。装有菌种的冷冻管可转移到 -80°C 进行长期冷冻(一般可保存 1 年左右)。
需要使用菌种时,将冷冻管从-80℃冰箱中取出,轻轻摇动使陶珠分散,取一颗陶珠接种到培养基平板上进行条培养,或接种到液体培养基中进行震荡培养。接种后,迅速将冷冻管放回冰箱。
对于厌氧菌株,我们还可以提供含有还原剂的厌氧保存液,并对菌株进行真空包装,以避免菌株因接触氧气而死亡。
菌种保存的方法很多,但原理大同小异。
首先要选择优良纯种。使用微生物的孢子、芽孢和无性体;
其次,创造低温、干燥、缺氧等条件,抑制微生物的代谢功能,使其生命活动降到最低水平或进入休眠状态,从而延长菌种的寿命,保存菌种的原形,防止变异。无论采用哪种保存方法,都要求菌种在保存过程中不死亡、不被外来细菌污染、不降解。
短期保存 斜面保存
斜面保存是目前最常用的短期保存方法,操作简单,使用方便,但需要定期接种。因此工作量大,通过次数多易发生变异。因此,只适用于经常使用的短期菌种。
1. 配制培养基,营养物质的浓度应稍低,尤其是糖类尽量多一些,如果菌种产酸,则应加入少量碳酸钙;
2. 斜面填充量,斜面以倾斜后不超过试管长度的 1/2 为宜;
3. 斜面培养,温度略低于最适温度,时间略长;
4. 生长完成后,密封保存于 2-8℃冰箱中。每个通道,霉菌、放线菌、孢子形成菌可保存 1-3 个月,酵母菌可保存 2 个月,细菌可保存 1 个月。
激活和使用:
从冰箱中取出斜面,挑取菌落繁殖细菌,或剪取霉菌繁殖培养,培养完成后即可使用。
长期保存: 冷冻储存
冷冻保存是目前最常用的长期保存方法之一,适用于各类微生物。与斜面贮藏相比,它减少了工作量,延长了贮藏时间。
1. 准备新鲜的斜面或平板培养物、10% 无菌甘油溶液;
2. 2. 用甘油溶液洗去细菌或孢子,形成细菌悬浮液;
3. 3. 将菌悬液分装,每管 1 毫升,装入冷冻管中,然后放入程序冷却箱中;
4. 4. 将程序冷却盒放入-80℃冰箱中冷冻;
5. 可保存 1-2 年。
激活和使用:
1. 从冷冻箱中取出冷冻菌种,准备在水浴中溶解,不要在室温下融化;
2. 将菌种迅速放入水浴中快速溶解,细菌 40℃,真菌 30℃,约 2 分钟后全部溶解,然后接种到相应的培养基中;
3. 在适当条件下完成培养。
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