Vorwort

Mikroorganismen sind klein, einfach aufgebaut, mit niedrigem evolutionären Status und breiten Verteilungsgebieten, die sich in verschiedenen Lebensumgebungen entwickelt haben, um verschiedene charakteristische Ökosysteme zu bilden. Die relevante Analyse der Gemeinschaftsstrukturcharakteristiken von Bodenmikroben hat praktische Bedeutung für die Senkung der Pflanzenkosten und die Verbesserung der Qualität aus Bodenmikroökologischer Sicht. Gleichzeitig bietet die komplexe Lebensumgebung den Bodenmikroben eine reiche biologische Vielfalt an biochemischen Mechanismen und Stoffwechselwegen, die ein großes Potenzial für die Produktion neuer biologisch aktiver Substanzen bieten.

Die Auswahl der richtigen Stämme aus der komplexen Mikroflora des Bodens ist jedoch immer eine erhebliche Aufgabe. Der allgemeine Schritt der herkömmlichen Methode für das Screening von Bakterien ist: die Sammlung von Bakterien und die Bereicherung von Kulturen zur Bestimmung der Isolierungseigenschaften von reinen Bakterien zur Bewahrung von Bakterien, die Methode ist mühsam, zeitaufwendig und erfordert eine große Arbeitslast und wiederholte Arbeit. Daher, um die Screening-Effizienz zu erhöhen, Forscher ständig neue Arten von Screening-Theorie und Automatisierungsgeräte zu bauen, viele Methoden wurden auch erfolgreich auf dem Feld der Screening von Bodenmikroben angewendet, wie die Degenerationsgradient Gelelektrophoresis, Echtzeit-Fluoreszenz-quantitative PCR und Mikroarrays.

Das Single Cell Microliter-Droplet Culture Omics System (MISS Cell Culture Omics) ist eine miniaturisierte Hochdurchfluss-Einzellkultur und Sortiergerät, die auf der Mikrofluide-Technologie basiert und entwickelt wurde. Es ermöglicht die Trennung der Umweltflora auf Einzelzellebene. Nach der Tropfenerzeugung werden die Tropfen in einer hochdurchlässigen Rohrleitung gespeichert und inkubiert. Schließlich werden die Tropfen durch optische Signale (OD, Fluoreszenz, chemische Luminescenz usw.) getestet und in die poröse Platte eingeschlossen.

Experimentelle Prozesse

In diesem Fall wurde ein effizientes Screening-Modell für Bodenmikroben mit dem Tianmu Bio High-Flow Micro-Upgraded Tropfenkulturomik-System als Grundlage aufgebaut.

Diese experimentelle Probe ist ein wilder Boden, wiegt 2g Probe, fügt 5x das Volumen des physiologischen Salzwassers und Glasperlen, 4 ° über Nacht schockiert. Nach der Stilllegung des Ablages nehmen Sie das Klar, zählen Sie die Blutplatten, verdünnen Sie es in 3 Konzentrationsgradienten (Probe A, B, C) entsprechend dem Bakteriengehalt des Klars, erzeugen Sie Tröpfchen auf der Maschine und kultivieren Sie es bei Raumtemperatur. Gleichzeitig werden die Proben D, E und F entsprechend der 5-fachen Konzentration auf der MISS-Zelle hergestellt, die Platte beschichtet, bei Raumtemperatur kultiviert und die Kolonienzahl berechnet.

Die Tropfenplattenkultur dauerte 15-45 Tage, 5.628 Tropfen wurden aus 60.882 Tropfen ausgewählt und 88 Tabletten beschichtet, die Zahl der Kolonien insgesamt 761. Die Sequenzierungsergebnisse zeigen, dass insgesamt 1264 Bakterien im ursprünglichen Boden, 86 Bakterien im Tropfensystem und 73 Bakterien im Plattensystem nachgewiesen wurden (Abbildung 2). Unter ihnen wurden mehr als 50 Stämme identifiziert, die nicht in Tabletten erhalten wurden, darunter 7 große Arten von Bakterien wie Brucella und defekte kurzwellige Monozyten, die sich nur in den Tropfen anreichern. Da die Tropfen nach der Einzellverpackung kultiviert werden, können mehr als 95% der gesammelten Tropfen nach der Identifizierung aufbewahrt werden.

Schlussfolgerungen

In diesem Fall wurde eine Vielzahl von Mikroben im Boden effektiv getrennt, basierend auf der OD-Schwelle als Screening-Basis, und 86 verschiedene Mikroben wurden erfolgreich nachgewiesen, was um 17,8% höher ist als bei der herkömmlichen Methode des Screenings, während die Arbeitskosten erheblich gesenkt wurden. Diese Methode demonstriert die Wirksamkeit von mikrofluidisierten Screensystemen bei der Trennung von Bodenmikroben.

Abbildung 1 Testprozess zur Screening von Bodenmikroben

Abbildung 2 Sequenzierung von Bakterien mit Rohbodenproben, Tropfen und Tabletten

Abbildung 3 Unterschiede in den Bakterienarten von Rohbodenproben, Tropfen und Tabletten