【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微生物培养和筛选领域，更特别地，涉及基于拉曼光谱的单细胞代谢活性鉴定和分选方法。
技术介绍
1、光合微生物可通过光合固碳过程，将太阳能和二氧化碳直接转化为重要生物基产品，被认为是极具潜力的新型微生物光合平台。一些光合微生物可生产高附加产值的次级代谢物，如藻胆蛋白、氨基酸和维生素等，因此具有较高的经济价值。随着分子生物学技术手段的开发和应用，以及合成生物学的相关研究，可对起始微生物进行定向改造，获得具有特定性质的工程化微生物。
2、然而，目前，难以对具有目标性状的环境株或突变株进行高效的单细胞筛选。传统的筛选策略主要从群体层面出发，包括群体生长表型和群体特定产物产量含量筛选，由于其依赖于群体培养的生长周期，具有通量低、需要花费大量的时间和人力等局限性。而单细胞技术最突出的优势在于可以实现对自然界或者突变库中单个细胞进行评价和分选，能够跳过冗长的培养阶段、通过直接“测量”单个细胞的特定性状，直接从群体中筛选分离具有目标功能和性状的特殊细胞，进而直接追踪决定功能表型的遗传特征。
3、单细胞拉曼光谱分析(single-cell raman spectroscopy，scrs)可以通过对胞内代谢物分子振动、转动方面的信息进行解析，直接推测其分子结构，已经被广泛应用于检测各类化合物的结构信息。基于单细胞拉曼光谱分析建立的分选系统具有不需分离培养、不需荧光探针标记，在单细胞精度直接鉴定单细胞种类，并可测量代谢相关表型及其细胞间异质性等优势，在临床、生命科学、海洋资源等方面广泛应用。但是，目前研究中尚未将单
4、因此，亟待开发基于单细胞拉曼分析快速高效筛选具有快速生长或者抗逆表型的筛选方法。
技术实现思路
1、为解决以上问题，本专利技术提供了一种鉴定细胞代谢活性的方法，其特征在于，包括对细胞进行拉曼光谱检测的步骤。
2、在一个具体实施方案中，所述细胞为光合微生物(例如，能够进行光合自养的蓝藻、绿藻、硅藻、金藻、红藻、裸藻等)，包括以下步骤：
3、s1：使所述细胞处于光合自养的培养环境；
4、s2：在所述培养环境中加入标记碳元素的碳源作为唯一无机碳源；
5、s3：测定所述细胞内部的含碳物质的拉曼光谱；
6、s4：根据所述含碳物质的拉曼光谱计算标记碳元素在所述细胞内部的掺入比，用于表征所述细胞的代谢活性。
7、在一个具体实施方案中，所述唯一无机碳源为碳原子为13c稳定同位素的碳酸氢钠、二氧化碳，或者其他直接或间接提供碳酸氢根的物质。
8、在一个具体实施方案中，所述含碳物质的拉曼光谱为所述含碳物质的含13c和不含13c的特征拉曼光谱。
9、在一个具体实施方案中，所述含碳物质为类胡萝卜素、其亚族或其相似物。
10、在一个具体实施方案中，利用类胡萝卜素的含13c和不含13c的特征拉曼光谱来计算所述细胞的代谢活性，优选地，选取波长990-1010cm-1、1120-1160cm-1和1480-1520cm-1处的峰中的一对峰或多对峰的组合，来计算所述细胞的代谢活性。
11、由于当类胡萝卜素中掺入13c会导致其相应位置的峰发生红移，因此，红移的峰与未红移的峰的比值就可用于表示13c的掺入比，进而用于表示代谢活性。
12、本专利技术还提供了一种分选不同代谢活性的细胞的方法，包括通过上述方法对所述细胞进行代谢活性鉴定，然后进行分选的步骤。
13、在一个具体实施方案中，s1中将所述细胞培养于预定的筛选环境。
14、在一个具体实施方案中，所述筛选环境为非胁迫环境或胁迫环境。可在非胁迫环境下筛选生长快速的高代谢活性菌株，或出于某些目的筛选生长较慢的低代谢活性菌株。也可在胁迫环境下根据代谢活性来筛选耐胁迫的菌株。
15、本专利技术建立了一种从单个细胞层面来鉴定代谢活性并进行分选的方法，突破了传统的以菌株群体为对象来筛选具有不同代谢活性的突变株的限制。通过本专利技术的方法，可对细胞群体进行高通量地单细胞鉴定和分选，从大量混合突变株或混合菌株中选出具有特定代谢活性，或对高盐、强光等胁迫环境具有抗性的突变株或菌株。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种鉴定单个细胞的代谢活性的方法，其特征在于，包括对所述细胞进行拉曼光谱检测的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细胞为光合微生物，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述唯一无机碳源为碳原子为13C稳定同位素的碳酸氢钠、二氧化碳，或者其他直接或间接提供碳酸氢根的物质。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含碳物质的拉曼光谱为所述含碳物质的含13C和不含13C的特征拉曼光谱。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含碳物质为类胡萝卜素、其亚族或其相似物。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含碳物质含13C和不含13C的特征拉曼光谱为波长990-1010cm-1、1120-1160cm-1和1480-1520cm-1处的峰中的一对峰或多对峰的组合。
7.一种分选不同代谢活性的细胞的方法，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的方法对所述细胞进行代谢活性鉴定，然后进行分选的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述筛选环境为非胁迫环境或胁迫环境。
...【技术特征摘要】
1.一种鉴定单个细胞的代谢活性的方法，其特征在于，包括对所述细胞进行拉曼光谱检测的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细胞为光合微生物，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述唯一无机碳源为碳原子为13c稳定同位素的碳酸氢钠、二氧化碳，或者其他直接或间接提供碳酸氢根的物质。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含碳物质的拉曼光谱为所述含碳物质的含13c和不含13c的特征拉曼光谱。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含碳物质为类胡萝卜素、其亚族或其相似...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕雪峰，崔金玉，陈荣泽，孙绘梨，栾国栋，徐健，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。