Prólogo

Los microorganismos son pequeños, tienen una estructura simple, un bajo estatus evolutivo y una amplia región de distribución, y han evolucionado en diferentes entornos de vida para formar ecosistemas distintivos. El análisis de correlación de las características de la estructura comunitaria de los microorganismos del suelo es de gran importancia práctica para reducir los costos de cultivo y mejorar la calidad desde el punto de vista de la Microecología del suelo. Al mismo tiempo, el complejo entorno de vida ha traído una rica biodiversidad de microorganismos del suelo, mecanismos bioquímicos y vías metabólicas, por lo que tienen un gran potencial en la producción de nuevas sustancias bioactivas.

Sin embargo, la selección de cepas adecuadas de bacterias microbianas complejas del suelo siempre ha sido una tarea relativamente grande. Los pasos generales del método tradicional de selección de bacterias son: recolección de bacterias → cultivo de enriquecimiento → separación de semillas puras → determinación del rendimiento → conservación de bacterias. este método es engorroso y lleva mucho tiempo, y requiere una gran carga de trabajo y trabajo repetitivo. Por lo tanto, con el fin de aumentar la eficiencia de la detección, los investigadores científicos han ido construyendo constantemente nuevas teorías de detección y equipos de automatización, y muchos métodos también se han aplicado con éxito en el campo de la detección de microorganismos del suelo, como la gel de gradiente de desnaturalización, la PCR cuantitativa fluorescente en tiempo real y la microarray.

El sistema de histología de cultivo de gotas de alto rendimiento actualizado de Tianmu Biology (sistema de histología de cultivo de gotas de una sola célula, sistema de histología de cultivo de gotas de Miss cell) es un equipo miniaturizado de cultivo y clasificación de células individuales de alto rendimiento desarrollado sobre la base de la tecnología de control de microfluídicos de gotas de líquido, que puede separar y cultivar bacterias ambientales a nivel unicelular, almacenarlas en tuberías de alta permeabilidad después de la generación de gotas de líquido para incubarlas, y finalmente detectarlas y clasificarlas a través de señales ópticas (od, fluorescencia, quimioluminiscencia, etc.) para experimentos posteriores.

Proceso experimental

En este caso, se construyó un modelo de selección eficiente de microorganismos del suelo basado en el sistema de histología de cultivo de gotas mejoradas de alto rendimiento de Tianmu biology.

La muestra experimental es suelo de campo, se pesan muestras 2g, se agregan cinco veces el volumen de solución salina normal y perlas de vidrio, y se oscila durante la noche a 4 ° c. Después de la sedimentación estática, se extrae el sobrenadante, se cuenta con una placa de sangre y se diluye en tres gradientes de concentración (muestras a, b, c) de acuerdo con el contenido de bacterias en el sobrenadante, se generan gotas en la máquina y se cultivan a temperatura ambiente. Al mismo tiempo, de acuerdo con cinco veces la concentración de la muestra en la célula miss, se hacen muestras d, e y f, se aplican tabletas, se cultivan a temperatura ambiente y se cuenta el número de colonias.

Después de 15 - 45 días de cultivo en el disco de gotas, se seleccionaron 5.628 gotas bacterianas de 60.882 gotas, mientras que se recubrieron 88 tabletas y se contó un total de 761 colonias bacterianas. Los resultados de la secuenciación mostraron que se detectaron un total de 1.264 especies de bacterias en el suelo original, 86 especies de bacterias en el sistema de gotas y 73 especies de bacterias en el sistema de tabletas (figura 2). Entre ellos, se identificaron más de 50 cepas en gotas que no se pudieron obtener en la placa, incluidas siete categorías principales de bacterias, como Brucella y monocelulares de onda corta defectuosas, que solo se enriquecieron en gotas. Al mismo tiempo, debido a que las gotas se cultivan después de un solo paquete celular, más del 95% de las gotas recogidas se pueden identificar y conservar.

conclusión

En este caso, utilizando el umbral de od como base de selección, se aisló efectivamente una variedad de microorganismos en el suelo y se detectaron con éxito 86 microorganismos diferentes, un 17,8% más que los métodos tradicionales de selección, reduciendo considerablemente los costos laborales. Este método demuestra la eficacia del sistema de cribado microfluídico en la separación microbiana del suelo.

Figura 1 proceso experimental de selección microbiana del suelo

Figura 2 resultados de la secuenciación de bacterias enriquecidas con muestras originales de suelo, gotas y tabletas

Figura 3 diferencias en las especies de bacterias ricas en muestras de suelo originales, gotas y tabletas