海洋放線菌不同分離方法的比較研究

常顯波, 劉文正, 尹 琦, 張曉華

(1. 中國海洋大學 海洋生命學院, 山東 青島 266003; 2. 煙臺大學 環境與材料工程學院, 山東 煙臺264005)

海洋放線菌不同分離方法的比較研究

常顯波1,2, 劉文正1, 尹 琦1, 張曉華1

(1. 中國海洋大學 海洋生命學院, 山東 青島 266003; 2. 煙臺大學 環境與材料工程學院, 山東 煙臺264005)

采用平板涂布法, 以青島海區潮間帶沉積物為對象進行海洋放線菌的分離方法研究。具體分析了不同樣品預處理方式、稀釋液、海水濃度和培養基種類等對分離效果的影響。結果表明, 55℃預處理樣品6 min能有效減少細菌數量, 利于潮間帶沉積物中放線菌的分離; 以1/4 林格氏溶液稀釋樣品、純海水配置培養基, 可以分離得到較多的放線菌; 不同培養基對沉積物中放線菌的分離效果差別很大,本實驗設置的M1～M9培養基中, M1、M6、M7和M8培養基的分離效果優于其他5種。

海洋沉積物; 放線菌; 分離方法

隨著從海洋環境中發現越來越多的新放線菌和活性產物, 海洋放線菌成為新藥開發和天然活性產物的重要來源[1-2]。由于海洋環境的特殊性, 目前對海洋放線菌的分離和培養仍然存在一些技術問題,有很大一部分海洋放線菌未能培養出來。因此從海洋環境中有效分離放線菌是放線菌研究的重要內容。目前海洋放線菌的分離方法基本借鑒于陸生放線菌, 尚未有一個被廣泛接受的方法。本研究以青島海區潮間帶沉積物為對象, 探索和比較放線菌分離方法, 尋求適合于沉積物中放線菌分離的有效方法。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

樣品采自青島第一海水浴場附近潮間帶沉積物,去掉表層約5 cm, 用無菌的樣品勺采集5～20 cm處沉積物樣品1份, 用無菌三角燒瓶盛放, 放于冰盒保存, 并立即帶回實驗室進行實驗研究。

1.2 不同因素對放線菌分離效果的影響實驗

1.2.1 樣品預處理

采用3種方法預處理樣品： 將1 g樣品平鋪于無菌培養皿內, 真空干燥約24 h, 磨細成粉末; 將1 g樣品在55℃水浴中加熱6 min; 將1 g樣品平鋪于無菌培養皿內, 在 120℃干燥箱中加熱 1 h。分別將預處理后沉積物樣品, 用1/4林格氏溶液稀釋, 在純海水配置的M1培養基上進行放線菌的分離。

1.2.2 培養基中海水濃度

采用 5種濃度(0、25%、50%、75%、100%)海水配置M1培養基。將經過55℃水浴6 min的樣品,用1/4林格氏溶液稀釋, 分別涂布于不同濃度海水配置的M1培養基上進行放線菌的分離。

1.2.3 樣品稀釋液

采用3種稀釋液進行樣品稀釋： 無菌海水、無菌生理鹽水(0.85 % NaCl)、無菌1/4 林格氏溶液(0.9 %NaCl、0.04 % CaCl2、0.04 % KCl)。將經過 55℃水浴6 min的樣品, 分別用3種稀釋液進行稀釋, 在純海水配置的M1培養基上進行放線菌的分離。

1.2.4 培養基

放線菌分離效果比較用的 9種培養基基礎成分示于表1。將樣品55℃水浴6 min, 用1/4 林格氏溶液稀釋, 分別涂布于純海水配制的不同培養基上進行放線菌的分離。

所有分離培養基中均添加終質量濃度為 25 mg/L的萘啶酮酸以抑制快速生長的細菌。同時添加終質量濃度為100 mg/L的制霉菌素溶液以抑制真菌的生長[3]。

表1 沉積物海洋放線菌分離培養基Tab. 1 Media for the isolation of marine actinobacteria from sediments

1.3 放線菌菌株分離方法

放線菌的分離采用平板涂布法[5]。均稱取樣品10 g, 分別加入裝有玻璃珠的90 mL 無菌稀釋液中,150 r/min震蕩20 min后, 靜置30 min, 取上清液, 逐級稀釋至10-3, 各取100 μL涂布平板, 每個處理設3個重復, 28℃培養箱中培養7～15 d后進行放線菌菌落計數。

1.4 數據統計分析

所有統計分析均在 SPSS 17.0 (SPSS Inc, Chicago, USA)上完成。

2 結果

2.1 不同預處理方式對樣品中放線菌分離效果的影響

從表 2可以看出, 用不同方式預處理底泥樣品對放線菌的分離有較大影響, 放線菌數量與不同預處理樣品方式間有顯著差異。其中, 樣品經過 55℃水浴6 min所獲得的放線菌數量最多, 雖然還存在一定數量的細菌, 但細菌數量不會影響到放線菌的分離。樣品經過120℃加熱處理1 h可以明顯地減少細菌數量, 但目標放線菌的數量也隨之減少。樣品經過真空干燥處理后細菌數量有明顯的減少, 但放線菌數量也比新鮮底泥中放線菌數量有所降低。樣品經過 55℃水浴6 min分離到的放線菌數量與真空干燥和120℃加熱1 h處理樣品間差異顯著, 但3種方式預處理樣品對細菌數量的影響差異不顯著。

表2 不同預處理方式對放線菌分離效果的影響Tab. 2 Influence of different pretreaments on the isolation of marine actinomycetes

2.2 海水濃度對放線菌分離效果的影響

從表 2可以看出, 隨著培養基中海水比例的增加, 放線菌數量和細菌數量呈增加的趨勢, 但放線菌和細菌數量與培養基中海水比例之間沒有顯著差異。用100%海水配置的培養基中分離到的放線菌數量最多, 其次是 75%和 50%海水配置的培養基, 用蒸餾水和 25%海水配置的培養基中分離到的放線菌數量最少。

表3 海水濃度對放線菌分離效果的影響Tab. 3 Influence of seawater percentage level on the isolation of marine actinomycetes

2.3 不同稀釋液對放線菌分離效果的影響

從表 4可以看出, 不同稀釋液對放線菌的分離有影響, 但放線菌和細菌數量與稀釋液種類之間沒有顯著差異。1/4 林格氏溶液稀釋樣品獲得的放線菌數量最多, 而后依次為純海水和生理鹽水。

表4 不同稀釋液對放線菌分離效果的影響Tab. 4 Influence of different dilutents on the isolation of marine actinomycetes

2.4 不同培養基對放線菌分離效果的影響

表 5顯示了不同培養基分離到的放線菌數量。可見不同培養基對放線菌的分離效果差別很大, 放線菌數量與培養基種類有顯著差異。分離到放線菌數目較多的培養基為M1, 其次是M6、M8和M7, 而培養基M5和M9分離到的放線菌數量最少。培養基M1分離的放線菌數量除與培養基M6差異不顯著外,與其余各種參試培養基的差異均達到顯著水平。

表5 不同培養基對放線菌的分離效果的影響Tab. 5 Influence of different media on the isolation of marine actinomycetes

3 討論

目前從海洋環境中分離放線菌, 通常通過一些物理、化學方法預處理樣品。其優點一方面可以選擇性分離稀有放線菌, 另一方面可以有效抑制雜菌的生長。放線菌是一類革蘭氏陽性細菌, 細胞壁較厚,主要以孢子形式萌發, 其孢子具有耐熱、耐干燥的性質, 適當的溫度處理能刺激放線菌孢子萌發。而一般細菌細胞壁相對較薄, 對熱、干燥環境比較敏感, 易發生質壁分離而失去生命力。王海雁等[6]對南麂島海域沉積物樣品進行了真空干燥、熱預處理發現, 海洋沉積物經干燥處理、50℃熱處理20 min均能有效地減少細菌數量, 利于海洋沉積物中放線菌的分離。Michael等[7]通過加熱和苯酚預處理海洋沉積物樣品,可以很好地抑制競爭性細菌的生長。本研究中, 底泥樣品經過55℃處理6 min, 放線菌的分離效果明顯好于 120℃加熱處理 1h和真空干燥預處理, 樣品經過55℃處理6 min有利于放線菌孢子的萌發, 提高放線菌的檢出率, 同時對細菌的生長有一定的抑制作用。研究認為, 放線菌的菌絲體會與環境樣品纏繞在一起形成團粒結構, 如何打破團粒結構束縛、使菌絲體釋放出來, 是放線菌分離的重要條件之一。Maldonado等[8]利用分散差速離心(Dispersion and Differential Centrifugation, DDC)方法預處理海泥樣品, 結果表明 DDC法能很好地分散底泥樣品, 比傳統的震蕩分離方法更有效、是比較理想的海泥樣品預處理方法。

海水濃度能影響海洋放線菌生長環境的滲透壓,在配置海洋放線菌培養基時應該考慮所用海水的濃度。王海雁等[6]用不同比例海水配置培養基分離放線菌, 結果顯示 60%陳海水配置的培養基中, 放線菌分離數量明顯高于純海水配置的培養基。但在本研究中用不同比例海水配置的培養基分離到的放線菌數量有差異, 但差異不顯著。為了模擬海洋環境, 提高鹽度和滲透壓, 更多地分離出海洋放線菌, 用純海水配置培養基是比較好的選擇。

放線菌的分離培養基多種多樣, 培養基中營養物質組成和比例對于放線菌的分離效果有著重要影響。Abdelmohsen等[9]利用8種培養基對11種海綿來源放線菌多樣性進行了研究, 結果表明不同種類培養基在分離放線菌的數量和多樣性上有很大差異,用培養基M1分離出11個屬、27株放線菌, 而培養基MA僅分離出1屬、2株放線菌。Jensen等[3]利用加入了沉積物和海砂洗脫液培養基對關島海底沉積物進行研究, 結果表明分離的菌株中有高比例(82%～91%)的放線菌屬于海洋特有放線菌。同時他們還發現, 在培養基中加入低比例的營養成分能分離出更多的海洋特有放線菌。在本研究的 9種分離培養基中, 培養基M1、M6、M7和M8上分離到的放線菌菌數量較多, 其中M1和M6的主要碳源為可溶性淀粉和棉子糖, 這是放線菌偏好的營養成分[10]。M8中含有放線菌比較喜好的兩種營養成分： 精氨酸和甘油[11], 分離得到放線菌的數量也比較高, 很多研究者也都發現甘油-精氨酸培養基的分離效果較好[12-14]。在M7中含有能抑制真菌生長的丙酸鈉[15], 有利于放線菌的分離。培養基M1和M9的分離效果差別很大, 其營養成分的主要差別是KNO3和K2HPO4的含量, 可能由于M1培養基中含有較高比例的K、P等必須離子的無機鹽, 有利于放線菌生長繁殖。

本實驗指出, 用 1/4 林格氏溶液稀釋樣品的分離效果好于用純海水和生理鹽水稀釋。在國外很多對海洋放線菌的研究中[4,16], 均采用1/4 林格氏溶液稀釋樣品, 相比較純海水和生理鹽水, 1/4 林格氏溶液稀釋樣品可能更有利于活化放線菌的休眠孢子,但具體機制尚待研究。

作者利用上述分離方法研究了黃海冷水團和北極海區沉積物中放線菌的多樣性, 取得了很好的分離效果, 并從黃海冷水團沉積物中分離到一個海洋放線菌新屬[17]。研究結果表明, 在這兩個海區中存在著豐富的放線菌和新菌資源, 許多菌株對病原菌有抑菌活性并能產生多種胞外酶,具有非常巨大的開發利用前景。

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Comparative study of different methods for isolation of marine actinomycetes

CHANG Xian-bo1,2, LIU Wen-zheng1, YIN Qi1, ZHANG Xiao-Hua1
(1. College of Marine Life Sciences, Ocean University of China, Qingdao 266003, China; 2. College of Environmental & Material Engineering, Yantai University, Yantai 264005, China)

May, 4, 2011

marine sediment; actinomycete; isolation method

The isolation techniques for marine actinomycetes from the inter-tidal sediment at Qingdao were studied by using the series dilution and plate spreading methods. The impacts of different pretreatments, diluents, seawater concentrations and media on the isolation of actinomycetes were investigated. The results showed that the growth of bacteria were obviously restrained in the samples when pretreated with 55°C for 6 minutes, which enhanced the isolation of actinomycetes from the inter-tidal sediment; dilution of the samples with 1/4 Ringer's solution and spreading them on the media prepared with pure seawater could improve the isolation of actinomycetes. The 9 media exhibited significant differences on the number of actinomycetes recovered, with media M1, M6, M7 and M8 being more effective than others.

P736. 2; Q939. 1

A

1000-3096(2012)08-0035-05

2011-05-04;

2011-11-14

國家高技術研究發展計劃資助項目(2007AA09Z434); 國家海洋局海洋生物活性物質與現代分析技術重點實驗室開放基金資助項目(MBSMAT-2010-02); 煙臺大學博士啟動基金資助項目(HJ11B26)

常顯波(1978-), 女, 山東即墨人, 講師, 在讀博士, 從事放線菌資源與應用研究 ,電 話：15063835727, E-mail：cxb780806@126.com; 張曉華, 通信作者, 教授, E-mail：xhzhang@ouc.edu.cn

譚雪靜)