菌种保藏的实验目的与基本原理及影响因素!
小杨 / 2022-08-13 08:46:24


一、知识简介

菌种保藏(culture preservation,culture collection)是指保持微生物菌株的生活力和遗传性状的技术。目的在于把从自然界分离到的野生型,或经人工选育得到的变异型纯种,使其存活、不丢失、不污染杂菌、不发生或少发生变异,保持菌种原有的各种特征和生理活性。基本原理是使微生物的生命活动处于半永久性的休眠状态,也就是使微生物的新陈代谢作用限制在最低范围内。干燥、低温和隔绝空气是保证获得这种状态的主要措施。有针对性地创造干燥、低温和隔绝空气的外界条件,就是微生物菌种保藏的基本技术。常用的方法有冻干保藏法、深低温保藏法、液氮保藏法、矿油封藏法、固体曲保藏法、砂土管保藏法、琼脂穿刺保藏法等。日常工作中,常选用4℃冰箱进行短时间的菌种保藏。 

二、实验目的

微生物在使用和传代过程中容易发生污染、变异甚至死亡,因而常常造成菌种的衰退,并有可能使优良菌种丢失。菌种保藏的重要意义就在于尽可能保持其原有性状和活力的稳定,确保菌种不死亡、不变异、不被污染,保持菌株优良性状不退化,保持优良菌株存活,以达到便于研究、交换和使用等诸方面的需要。 

三、基本原理

菌种保藏有多种方法,其原理大多大同小异,主要是运用一些方式尽量降低生物体内的代谢,达到延长生命,减少变异的目的。通常采用的方法为低温、缺氧、干燥。

低温主要对菌种产生两方面的影响,首先,较低的温度可以减缓机体细胞的酶活,降低新陈代谢,达到保藏菌种的目的。其次,低温同时会导致菌体诱发菌丝自溶机制,如果降温过程失误,同样会造成机体的机械损伤和溶质损伤。

微生物具有容易变异的特性,因此,在保藏过程中,必须使微生物的代谢处于最不活跃或相对静止的状态,才能在一定的时间内使其不发生变异而又保持生活能力。

低温、干燥和隔绝空气是使微生物代谢能力降低的重要因素,所以,菌种保藏方法虽多,但都是根据这三个因素而设计的。 

四、影响因素

1、菌的质量

保藏的菌种应培养在营养丰富的最适条件下,使之进入稳定期,稍老一些的菌体对环境抵抗力强。另处,作为冷冻干燥的菌悬液细胞浓度要高不同的菌对冷冻干燥的耐受程度不同,如果保存的菌液细胞浓度不高,就会使以后传种造成困难,保存期也会受到影响。

2、保护剂

不同种类的保护剂对不同微生物的作用是不同的,如个别菌种在脱脂乳作保护剂的情况下死亡率高达99.99%,而采用葡聚糖等混和保护剂时死亡率大大减少。一般情况下,那些容易保存的菌种对保护剂的要求不很严格,而不易保存的菌种对保护剂的要求却很苛刻。因此,选择好的保护剂是冷冻干燥保存菌种的关键因素。

3、干燥速度

实验表明,慢速干燥比快速干燥存活率高,如青霉菌6h干燥存活率为67.3%,而3h为59%。

4、空气的影响

冷冻干燥后空气对细菌细胞影响较大,可导致细胞损伤进而死亡,故在冻干后应立即在真空下融封,才有利于长期保存。

5、温度的影响

在干燥和真空状况下温度的影响远没有上述几项因素重要,因此可以在室温下保存,但许多微生物在4℃保存的存活率要比在室温下高1倍。

6、含水量的影响

水分含量过高对菌存活不利,完全脱水也不利于保存,一般把干燥后的细胞含水量控制在3%以下(1%-3%)。 

五、检测机构

菌种保藏可按微生物各分支学科的专业性质分为普通﹑工业﹑农业﹑医学﹑兽医﹑抗生素等保藏管理中心。此外﹐也可按微生物类群进行分工﹐如沙门氏菌﹑弧菌﹑根瘤菌﹑乳酸杆菌﹑放线菌﹑酵母菌﹑丝状真菌﹑藻类等保藏中心。

世界上约有 550个菌种保藏机构。其中著名的有美国典型菌种保藏中心(简称ATCC﹐马里兰)﹕1925年建立﹐是世界上最大的﹑保存微生物种类和数量最多的机构﹐保存病毒﹑衣原体﹑细菌﹑放线菌﹑酵母菌﹑真菌﹑藻类﹑原生动物等约 29000株﹐都是典型株﹔荷兰真菌菌种保藏中心(简称CBS﹐得福特):1904年建立﹐保存酵母菌﹑丝状真菌约 8400种﹑18000株﹐大多是模式株﹔英国全国菌种保藏中心(简称NCTC﹐伦敦)﹕保存医用和兽医用病原微生物约2740株﹔英联邦真菌研究所(简称CMI﹐萨里郡)﹕保存真菌模式株﹑生理生化和有机合成等菌种2763种﹐8000株﹔日本大阪发酵研究所(简称IFO﹐大阪):保存普通和工业微生物菌种约9000株﹔美国农业部北方利用研究开发部(北方地区研究室﹐简称NRRL﹐伊利诺伊州皮契里亚)﹕收藏农业﹑工业﹑微生物分类学所涉及的菌种﹐包括细菌5000株﹐丝状真菌1700株﹑酵母菌6000株。

1970年 8月在墨西哥城举行的第10届国际微生物学代表大会上成立了世界菌种保藏联合会(简称WFCC)﹐同时确定澳大利亚昆士兰大学微生物系为世界资料中心。这个中心用电子计算机储存全世界各菌种保藏机构的有关情报和资料﹐1972年出版《世界菌种保藏名录》。

中国于1979年成立了中国微生物菌种保藏管理委员会(简称CCCCM﹐北京)。 

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