Lời nói đầu

Cá thể vi sinh vật nhỏ bé, cấu tạo đơn giản, địa vị tiến hóa thấp, khu vực phân bố rộng, tiến hóa trong môi trường sinh tồn khác nhau hình thành các hệ sinh thái đặc sắc. Phân tích liên quan đến các đặc điểm cấu trúc cộng đồng của vi sinh vật đất có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc giảm chi phí trồng trọt và nâng cao chất lượng từ các khía cạnh vi sinh thái của đất. Đồng thời, môi trường sống phức tạp đã mang lại sự đa dạng sinh học phong phú cho các vi sinh vật trong đất cũng như các con đường trao đổi chất, khiến chúng có tiềm năng to lớn trong việc sản xuất các chất hoạt tính sinh học mới.

Nhưng sàng lọc các chủng thích hợp từ hệ vi sinh vật đất phức tạp luôn là một nhiệm vụ khó khăn. Các bước thông thường để sàng lọc các loài nấm theo phương pháp truyền thống là: thu thập các loài nấm → nuôi cấy làm giàu → tách giống thuần chủng → xác định tính năng → bảo quản các loài nấm, các bước của phương pháp này rườm rà, tốn nhiều thời gian, đòi hỏi phải đầu tư rất nhiều công sức và lao động lặp đi lặp lại. Do đó, để tăng hiệu quả sàng lọc, các nhà nghiên cứu liên tục xây dựng lý thuyết sàng lọc mới và thiết bị tự động hóa, nhiều phương pháp đã được áp dụng thành công trong lĩnh vực sàng lọc vi sinh vật đất, chẳng hạn như điện di gel gradient biến tính, PCR định lượng huỳnh quang thời gian thực và microarray.

Hệ thống microliter-droplet culture omics system (MISS cell culture omics) là thiết bị nuôi cấy và phân loại tế bào đơn thông lượng cao thu nhỏ được phát triển dựa trên công nghệ điều khiển dòng chảy nhỏ giọt, có thể thực hiện nuôi cấy tách biệt hệ vi sinh vật môi trường ở cấp độ đơn bào, sau khi tạo ra các giọt được lưu trữ trong các đường ống có tính thấm khí cao để ủ, và cuối cùng phân loại phát hiện bằng tín hiệu quang học (OD, huỳnh quang, phát quang hóa học, v.v.), các giọt sau khi phân loại đi vào tấm xốp để sử dụng trong các thí nghiệm tiếp theo.

Quy trình thử nghiệm

Trường hợp này đã xây dựng một mô hình sàng lọc hiệu quả cao cho các vi sinh vật đất bằng cách sử dụng hệ thống nuôi cấy giọt nâng cấp microflux cao của sinh vật Skywood làm cơ sở.

Mẫu thí nghiệm lần này là đất hoang dã, gọi là lấy mẫu 2g, thêm vào nước muối sinh lý và hạt thủy tinh thể tích gấp 5 lần, 4 độ C qua đêm chấn động. Sau khi lắng đọng tĩnh được lấy ra, đếm bằng cầu máu, pha loãng thành 3 gradient nồng độ (mẫu A, B, C) theo hàm lượng vi khuẩn trong Thượng Thanh, tạo ra các giọt, nuôi cấy ở nhiệt độ phòng. Đồng thời dựa theo nồng độ gấp 5 lần so với mẫu trên tế bào MISS lần lượt làm thành mẫu D, E, F, phủ tấm, nuôi cấy ở nhiệt độ phòng và thống kê số lượng khuẩn lạc.

Nuôi cấy đĩa nhỏ 15 - 45 ngày, từ 60.882 giọt nhỏ phân ra 5.628 giọt nhỏ khuẩn, đồng thời phủ 88 tấm phẳng, thống kê số lượng khuẩn lạc tổng cộng 761 cái. Kết quả giải trình tự cho thấy: 1.264 loại vi khuẩn đã được phát hiện trong đất nguyên thủy, 86 loại trong hệ thống giọt và 73 loại trong hệ thống phẳng (Hình 2). Hơn 50 chủng đã được xác định trong các giọt này mà không thể thu được trong các tấm phẳng, bao gồm 7 nhóm vi khuẩn chính như Brucella và Staplemonas khiếm khuyết chỉ được làm giàu trong các giọt. Đồng thời bởi vì giọt nước là đơn bào bao bọc sau nuôi dưỡng, trong giọt nước thu thập hơn 95% là có thể tiến hành giám định sau khi bảo quản.

kết luận

Sử dụng ngưỡng OD làm cơ sở sàng lọc, phân lập hiệu quả nhiều loại vi sinh vật trong đất và phát hiện thành công 86 chủng vi sinh vật khác nhau, cao hơn 17,8% so với các loại sàng lọc truyền thống, đồng thời giảm đáng kể chi phí lao động. Phương pháp này đã chứng minh hiệu quả của hệ thống sàng lọc vi lưu trong việc phân lập vi sinh vật trong đất.

Hình 1 Quy trình thử nghiệm sàng lọc vi sinh vật đất

Hình 2 Kết quả giải trình tự vi khuẩn của mẫu đất thô, giọt và tấm làm giàu

Hình 3 Sự khác biệt về các loài vi khuẩn trong việc làm giàu mẫu đất thô, giọt và tấm phẳng