一种土壤颗粒表面微生物群落的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种土壤颗粒表面微生物群落的分析方法

【技术实现步骤摘要】
一种土壤颗粒表面微生物群落的分析方法


[0001]本专利技术涉及微生物领域，尤其涉及一种以土壤颗粒为功能单元，研究其表面微生物群落结构和功能的方法
。

技术介绍

[0002]微生物是驱动土壤中能量代谢和物质循环的重要因子，运用土壤中微生物进行抗生素研发
、
解决土壤污染问题和促进植物生长等都是当前学术界和工业界关注的焦点
。
基于高通量测序的方法，可以对土壤微生物群落有更深的理解，但是目前对于土壤颗粒表面微生物群落的结构和功能的研究几乎没有
。
[0003]传统的微生物纯化分离手段主要通过含有特定营养物质的培养基与人工控制环境因素来模拟微生物生长的自然环境而得到微生物群落，但是这种方法存在很多问题
。
首先，不同种类微生物对养分的需求不同，虽然宏培养组的方法在一定程度上弥补了这一缺点，但是实验室中能提供的培养条件并不能满足所有微生物的需求
。
其次，微生物在土壤中相互依存，其生长不仅需要营养物质，还需要土壤中其他种类微生物提供其他因子，如分解产物和酶等，然而在传统的培养方法中往往忽略了土壤中的促生因子
。
最后，微生物之间的相互关系随环境条件变化而变化，在不同的养分条件下，微生物之间可能从相互促进转变为相互竞争
。
因此，如何高效在微观尺度下培养微生物群落并研究其功能亟待解决
。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种土壤颗粒表面微生物群落的分析方法，旨在以更小的尺度
、
更新的视角研究微生物群落的特征和功能
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种土壤颗粒表面微生物群落的分析方法，所述方法包括：基于微流控技术，获得包裹有单个土壤颗粒，即组成土壤的初级粒子的微球，用以分离和培养；基于微生物培养的方法，将微球放置于其原生境或模拟生境中并进行培养，以实现微生物增殖；基于自动化和机器视觉技术，将微生物增殖后的微球分选至孔板中，使得每个孔内都有且仅有一个包裹有土壤颗粒的微球；基于高通量测序方法，研究微生物群落结构特征和功能
。
[0006]所述包裹有单一土壤颗粒的微球，用以分离土壤颗粒和培养细菌，包括：基于微流控技术，获得包裹有单一土壤颗粒的微球和用于微球生成油相的混合物
。
[0007]所述的方法，通过原位培养方法，获得微生物增殖后的微球
:
用无菌注射器吸取含有微球的
PBS
溶液
,
通过
MD Pod
的注射器针头注射到两层半透膜之间；然后置于水培箱中，淹水，构造原位环境；将
MD Pod
插入淹水土壤中培养，以让微
生物增殖
。
[0008]所述基于自动化和机器视觉技术，包括：基于自动化技术，通过注射针头将微球悬液注射至
384
孔板的每一个孔腔内；基于图像识别的技术，若空腔内观察不到所述包裹有单一土壤颗粒的微球，则补加微球悬液至观察到所述微球为止；使得孔板上每个孔腔内都有且仅有一个所述包裹有单一土壤颗粒的微球
。
[0009]所述基于高通量测序方法，研究微生物群落结构特征和功能，包括：采用碱性裂解法从培养的土壤颗粒中提取
DNA
；往孔板中加入引物，并通过孔板上的字母数字对每个孔中的颗粒进行定位打标签的操作；利用宏基因组测序方法对
384
孔板中每个孔进行建库测序；结合微生物信息学，单一土壤颗粒中微生物群落进行菌种鉴定和功能挖掘
。
[0010]本专利技术的有益效果：本专利技术通过微流控技术，将组成土壤的最小结构单元
‑
土壤颗粒单独包裹在液滴中，进一步缩小了土壤微生物研究的尺度；通过在原位中培养，提高对微生物暗物质的挖掘效率，低成本实现
DNA
的扩增，避免多次扩增，避免了传统培养方法中富养条件对微生物的选择和共培养中微生物竞争造成的物种多样性损失；通过自动化和图像识别技术，提高了微球分选的效率；通过高通量测序方法，结合微生物信息学，对单一土壤颗粒中微生物群落进行菌种鉴定和功能挖掘，以更小的尺度
、
更新的视角研究微生物群落的特征和功能
。
附图说明
[0011]图1为本专利技术培养细菌新物种的培养基制作方法第一实施例的流程示意图
。
[0012]本专利技术目的的实现
、
功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明
。
具体实施方式
[0013]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0014]本专利技术实施例提供了一种土壤颗粒表面微生物群落的分析方法
。
[0015]参照图1，图1为本专利技术研究土壤颗粒表面微生物群落方法第一实施例的流程示意图
。
[0016]本实施例中，所述研究土壤颗粒表面微生物群落方法包括以下步骤：步骤
S10
，基于微流控技术，获得包裹有单一土壤颗粒的微球，用以分离和培养；本实施例中，用微流控技术，获得大量微球，微球包括有空液滴和包裹有单一土壤颗粒的微球
。
[0017]在一示例性的实施方式中，对土壤颗粒的分离，可以选用不同的材料作为油包水制作微球的水相
。
此处提供两种可用水相：
①ꢀ
2%
海藻酸钠和
EDTA
‑
Ca
的等体积混合物：配制 400mM Ca
‑
EDTA
溶液：将 2mL 的 5M CaCl2水溶液和 20mL 的 0.5M EDTA 水溶液均匀混合，用 6M NaOH 溶液调
pH
到 7.2 后定容到 25 mL。
配制 2% 海藻酸钠溶液：将 2g 海藻酸钠溶于 98g 纯水中，慢慢搅拌，可以得到 2% 海藻酸钠溶液，水相在使用前也需要用
0.22
μ
m
的
PTEE
滤膜过滤，确保无菌
。
此水
相价格比较低廉，但缺陷是在
pH
高于
6.5
的环境中无法稳定存在
。
[0018]②ꢀ
F127DA
（聚醚
F12
二丙烯酸酯）：此水相不受
pH
变化的影响，适用范围更广，而且固化方式为光敏固化，固化时间短，但缺点在于单克价格高，无法大量使用
。
[0019]步骤
S20
，基于微生物培养的方法，将微球放置于原位培养一定时间，以实现微生物增殖；本实施例中，通过原位培养的方法，将获得的微球装入
MD Pod
（原位培养装置）中，
MD Pod
内部有两张可以使养分和代谢产物通过，而微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种土壤颗粒表面微生物群落的分析方法，其特征在于，所述方法包括：基于微流控技术，获得包裹有单个土壤颗粒，即组成土壤的初级粒子的微球，用以分离和培养；基于微生物培养的方法，将微球放置于其原生境或模拟生境中并进行培养，以实现微生物增殖；基于自动化和机器视觉技术，将微生物增殖后的微球分选至孔板中，使得每个孔内都有且仅有一个包裹有土壤颗粒的微球；基于高通量测序方法，研究微生物群落结构特征和功能
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包裹有单一土壤颗粒的微球，用以分离土壤颗粒和培养细菌，包括：基于微流控技术，获得包裹有单一土壤颗粒的微球和用于微球生成油相的混合物
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过原位培养方法，获得微生物增殖后的微球
:
用无菌注射器吸取含有微球的
PBS
溶液
,
通过
MD Pod
的注射器针头注射到两层半透膜之间；然后置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张愉乐，孙伟杰，
申请(专利权)人：杭州智骏高技科技有限公司，
类型：发明
国别省市：