突破未培养微生物研究瓶颈丨微生物多维表型检测与可视化精准分选平台下的微生物单细胞筛选培养

来源：长春长光辰英生物科学仪器有限公司分类：应用方案

2024-02-21 14:30:08 146阅读次数

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传统微生物筛选方法要想从环境样品中获得目标微生物菌株需要巨大的人力、物力和时间成本，且常常效果并不理想。

采用微生物单细胞可视化检测与分选系统，在单细胞层面上实现目标菌的识别，并精准、无损地将其从群落中筛选出来。

对于已知培养条件的目标菌，可直接进行培养，该系统对于大肠杆菌、芽孢杆菌和酿酒酵母的培养成功率达到95%；对于未知培养条件的目标菌，可进行单细胞测序，再应用反向基因组学技术推测培养条件，Z终获得目标菌株。

技术流程

应用案例

基于RACS-SIP-GDC技术的功能微生物定向培养

将稳定同位素示踪（SIP）、单细胞拉曼分选（RACS）和反向基因组学（GDC）技术联用，从复杂的石油污染土壤微生物群落中鉴定、分离和培养活性甲苯降解菌。通过SIP成功识别出活性甲苯降解菌；采用RACS进一步分选出单个功能微生物细胞；借助单细胞基因组测序，成功重建了甲苯降解菌的完整代谢途径；随后，基于目标菌代谢特性，通过添加抗生素、氨基酸、碳源和生长因子（如特定的维生素和矿物质元素）等对传统培养基进行修改，成功培养了RACS分选的活性降解菌。

【文章链接：用户文章丨《ES&T》单细胞基因组指导培养：李继兵/罗春玲团队应用RACS-SIP-GDC技术，实现功能微生物定向培养 (qq.com)】

基于FLIM-LIFT识别并筛分“年轻”酿酒酵母菌株

本研究展示了一种在单细胞水平上，使用荧光寿命（FLIM）和LIFT分选技术结合的方法分选增殖活力旺盛的“年轻”酿酒酵母细胞。酵母老化过程中的代谢变化，包括结合蛋白的NAD(P)H占比数值 (a2) 和 NAD(P)H平均荧光寿命 (tm)的增加。因此，将NAD(P)H作为FLIM检测的生物标志物，可用于准确区分年轻和老化的酵母细胞。再使用PRECI SCS单细胞分选仪，将年轻的高活性酵母细胞准确地逐一筛分至培养基中，重新培养成菌株。此方法为酿酒酵母在工业和研究中的许多应用提供了一个新的方法，在发酵工业具有重要应用价值。

【文章链接：客户文章丨《Journal of Biophotonics》基于无标记荧光寿命成像技术分选年轻的酿酒酵母单细胞 (qq.com)】

基于LIFT分选的非模式底盘细胞快速筛选

该文章应用PRECI SCS单细胞分选仪的智能形态识别功能，从废水中依据形态学特征，高效分离并培养出生长不占优势的小球藻ZM-5。扩大培养后，通过响应曲面设计整合生命周期方法进行多目标优化，在油脂积累、污染物(COD、N和P)去除率、环境和经济效益之间进行权衡并进行改善性分析。

【文章链接：客户文章《SCI TOTAL ENVIRON》丨微藻单细胞分选及响应曲面设计整合生命周期法优化研究 (qq.com)】

基于FSFC-LIFT的铁还原菌筛选

该研究应用LIFT分选技术将铁还原菌（FeRM）可视化并从含有多物种甚至沉积物的样品中成功分离并培养起来。本文章作者合成了一种对Fe2+具有高灵敏度和选择性的耗氧Fe2+特异性荧光化学探针（FSFC）。在含有FeRM的纯培养物或共培养物中，FSFC可以选择性地观察活性FeRM。通过与单细胞分选技术相结合，可以从单细胞水平的样品中有效地获得目标FeRM。这种新颖的方法可能是获得新的FeRM以及深入了解FeRM在不同环境中的生物地球化学作用的有力工具。

该论文在线后被环境微生物学领域著名专家Dr. Lovley教授评为“One of the most exciting papers in microbial iron reduction of 2020”。

【文章链接：《Appl Environ Microbiol》 | 铁还原菌研究新突破——可视化单细胞分选技术大显身手 (qq.com)】

核心设备

PRECI SCS-R300拉曼单细胞分选仪