Preface

Os micróbios são pequenos, de estrutura simples, de baixo status evolutivo e de ampla distribuição, evoluindo em diferentes ambientes de sobrevivência para formar ecossistemas característicos. A análise relacionada das características estruturais da comunidade de micróbios do solo tem um significado prático importante para reduzir os custos de cultivo e melhorar a qualidade da microbiologia do solo. Ao mesmo tempo, o complexo ambiente de sobrevivência oferece aos micróbios do solo uma rica biodiversidade de mecanismos bioquímicos e vias metabólicas que lhes dão um enorme potencial para a produção de novos tipos de substâncias bioativas.

Mas selecionar as cepas adequadas da complexa microbiota do solo é sempre uma tarefa relativamente pesada. Os passos gerais do método tradicional de triagem de espécies são: coleta de espécies → cultura enriquecida → separação de espécies puras → determinação de desempenho → conservação de espécies, os passos do método são onerosos, demorados e exigem uma enorme carga de trabalho e trabalho repetido. Portanto, para aumentar a eficiência da triagem, os pesquisadores continuam a construir novos tipos de teoria da triagem e equipamentos de automação, muitos métodos também foram aplicados com sucesso na área de triagem de micróbios do solo, como eletroforese em gel de gradiente de degeneração, PCR quantitativa de fluorescência em tempo real e microarrays.

O sistema de omics de cultura de gotas de microlitros de célula única (MISS cell culture omics) é um equipamento de cultura de células únicas de microfluxo de alto fluxo desenvolvido com base na tecnologia de microfluidização de gotas, que pode realizar a cultura de separação da flora ambiental a nível de célula única. Depois da geração de gotas, as gotas são armazenadas em tubos de alta permeabilidade para incubação e, finalmente, por meio de sinais ópticos (OD, fluorescência, luminosidade química, etc.) para a seleção de detecção, as gotas classificadas entram em placas porosas para experimentos de acompanhamento.

Processo experimental

Este caso usou o sistema de microbiomia de cultura de gotas de microupgrade de alto fluxo da Tianjin Bio como base para construir um modelo de triagem eficiente de micróbios do solo.

As amostras deste experimento foram feitas em solo selvagem, pesando amostras de 2g, adicionando 5 vezes o volume de água salina fisiológica e pérolas de vidro e oscilando a 4 ° C durante a noite. Depois de sedimentação em reposição, extrair o líquido, usar a contagem de placas sanguíneas, diluir em 3 gradientes de concentração (amostra A, B, C) de acordo com o conteúdo bactérico do líquido superior, gerar gotas no aparelho, cultura a temperatura ambiente. Simultaneamente, as amostras D, E e F são feitas de acordo com a concentração de 5 vezes na amostra da célula MISS, revestimento de placas planas, cultura a temperatura ambiente e contagem do número de colônias.

Cultivo de placa de gotas durante 15-45 dias, a partir de 60.882 gotas de gotas selecionado com 5628 gotas de bactéria, ao mesmo tempo revestido de placas planas no total de 88, o número de colônias estatísticas no total de 761. Os resultados da sequência mostraram que um total de 1.264 espécies de bactérias foram detectadas no solo original, 86 espécies foram detectadas no sistema de gotas e 73 espécies foram detectadas no sistema de placas planas (Figura 2). Entre as gotas foram identificadas mais de 50 cepas que não conseguiram ser obtidas em comprimidos, incluindo 7 grandes categorias de bactérias, como a Brucella e a Monocytoma de ondas curtas defeituosas, que se enriquecem apenas em gotas. Ao mesmo tempo, como as gotas são cultivadas após envoltura unicelular, mais de 95% das gotas coletadas podem ser mantidas após a identificação.

conclusão

Este caso, baseado no limiar de OD como base de triagem, separou eficazmente uma variedade de micróbios no solo e detectou com sucesso 86 cepas diferentes de micróbios, 17,8% mais do que as espécies de triagem com métodos tradicionais, ao mesmo tempo que reduziu significativamente os custos de mão-de-obra. Este método demonstrou a eficácia do sistema de triagem microfluida na separação de micróbios do solo.

Figura 1 Processo experimental de triagem de micróbios do solo

Figura 2 Sequência de bactérias enriquecidas com amostras de solo, gotas e placas originais

Figura 3 Diferenças de espécies de bactérias enriquecidas em amostras de solo primitivas, gotas e placas