人工环境中的微生物

人工环境中的微生物

王玉英

王玉英(黑龙江省孙吴县疾病预防控制中心黑龙江孙吴164200)

【中图分类号】R446.5【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2010)04-0183-02

【关键词】微生物分子生物学人工环境

一增殖环境

微生物生存于自然环境中大多是一个交互作用的混合群体，为了研究单一物种的特点或它们之间彼此的作用关系，必须解决微生物研究的两项核心技术：一是分离(isolation)，就是将特定的微生物从自然界混合存在的状态中分离出来；二是培养(cultivatiori)，就是解决微生物在实验室人工环境生长、繁殖的问题。不论研究细菌、真菌、病毒、藻类或原生动物都离不开这两项操作。因此，这是微生物学研究中带有共性的技术。为了达到分离培养的目的，就要解决微生物的培养条件，历经一个多世纪的经验积累与探索，创造了很多的方法，概括起来大体包括两种类型：一类是应用非生命的人工方法配制合成的培养基(culturemedium)；一类是活细胞。有关培养基配制和细胞培养的具体方法与技术请参见本书的检验技术部分，本节讨论的只是一些相关的基本知识。

(一)微生物的培养物与纯培养

1．培养物由于微生物很小，所以一般不是研究单个的个体，而是研究几百万、几万万个体所组成的群体。也就是研究在一定条件下培养繁殖得到的培养物(culture)。如果培养物中含有一种微生物称为纯培养物(pureculture)；如果含有两种以上培养物称混合培养物(mixedculture)；如果培养物中含有两种培养物，其目的是有意保持两种之间的特定关系，此类培养物称二元培养物(twomemberedculture)，例如噬菌体与宿主菌、变形虫与细菌等，都是一种微生物以另一种微生物为寄生或捕食的条件。

2．纯培养纯培养的获得如果是细菌、真菌和单细胞藻类利用平板划线法一般都能在固体培养基上形成单个菌落，将此菌落移种至另一培养基中，可获纯培养。病毒在单层细胞培养上可形成噬斑(plaque)，单一噬斑来源的病毒种即为纯化种，立克次氏体、衣原体等在活细胞中生长繁殖的微生物也可用此法纯化。为了保证纯化种的可靠性，可取单个菌落或单噬斑反复转代3～5次。

纯培养不但要从混杂的天然微生物群中分离出特定的微生物，而且要在人工环境保存和传代，并保证在全部过程中不受其他微生物的污染。这就要求所用器皿材料绝对无菌，而且要求操作的外环境尽量保持清洁，以减少移植接种时污染的机会。

(二)培养基

培养基的使用和研制始于19世纪末，经过长期的研究与探索，已设计出数千种培养基配方，随着微生物学的发展和新的微生物的不断发现，新的培养基也会陆续设计出来。

通常微生物的营养要求反映它们生存环境的特点，所以，在摸索一种新分离微生物的培养基时，实验者首先应了解该微生物生态环境的有关知识。人工培养的目的是为了得到纯种的、高浓度的微生物，这种浓度要比自然界高出许多倍，因此单纯摹拟自然条件是不够的，还要研究出能促其生长增殖最佳的营养条件、物理条件和操作技术。要从加减营养成分，变换氢离子浓度、气体条件、培养温度、光照条件等多方面考虑与摸襄：例如，一种含有已知各种生长因子的合成培养基若不能满足某种微生物的生长，有可能由于缺乏某种未知因子，可以通过添加天然物质的抽提物，以寻找未知因子，如果恢复了生长，则可用化学法分离出新的因子。

(三)组织细胞培养

组织培养(tissueculture)技术是十九世纪末根据某些胚胎学技术衍生而来。从维持组织存活发展到生长出新细胞，由少数组织发展到多种组织细胞的培养。在抗生素未发现前此法易被杂菌污染，直到青霉素问世以后才迅速推动了这一技术的发展。自1949年Enders等报道脊髓灰质炎病毒在非神经细胞中培养获得成功，并能看到致细胞病变以来，已有大批动物病毒在细胞培养上生长，陆续分离出前所未知的病毒数百种之多，已成为病毒分离培养的一种常规检验方法。除去病毒外组织细胞培养也应用于立克次氏体和衣原体。

在组织培养技术未应用于病毒学时，动物接种是最早的病毒培养法，鸡胚培养的应用也十分广泛，目前仍依据实验需要而选择使用。

(四)二元培养法

前面已提到二元培养物含有两种微生物，进行二元培养包括两个步骤：第一步是先得到作为食物的微生物(foodorganism)的纯培养(细胞内寄生物的宿主；或原生动物的捕食对象)。第二步分离寄生物(parasite)或捕食者(predator)。可以用液体法或平板法培养增殖，再用稀释法获得纯培养。例如噬菌体、蛭弧菌或原生动物的分离、纯化与增殖。

二静止环境

所谓静止环境也就是菌毒种的保藏环境，在此环境中使微生物生命活动处于休眠状态，代谢活动相对静止，但仍保持其原有的生物学特性。在防疫、医疗及科研教学等项实践活动中，会不断获得很多宝贵的菌种或毒种，必须进行有效的保藏，才便于今后的应用与研究。

由于微生物的生长繁殖需要一定的水活度、一定的温度及气体条件等，所以，如果能排除水、温度和气体的作用，就可以阻止微生物的生长繁殖。这样就决定了菌种保藏的重要原则是：低温、干燥和隔绝空气。依此原则就研究出一系列菌种保藏的方法，如培养物上加一层液体石蜡以隔绝空气；如将菌悬液加入装有灭菌河沙、土壤、硅胶等试管中以保持干燥条件；又如液氮低温保藏，或冷冻真空干燥保藏等，依据不同的菌毒种和不同的保藏目的可以选择不同的方法，其具体操作步骤请参见第三十七章“菌毒种的保藏方法”。

参考资料

[1]杨柳，温洪宇，李宗芸，韩宝平，吕作鹏.分子生物技术在微生物降解环境污染物中的应用[期刊论文]-化工环保2008(5).

[2]中国科学院南京土壤研究所.土壤微生物研究法.1985.