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土壤中芽孢杆菌(Bacillus spp.)的检测是农业、环境微生物学、生物防治及工业菌种筛选中的重要工作。芽孢杆菌是一类革兰氏阳性、产内生孢子、好氧或兼性厌氧的杆状细菌,包括许多有益菌(如枯草芽孢杆菌 B. subtilis、解淀粉芽孢杆菌 B. amyloliquefaciens)和病原菌(如炭疽芽孢杆菌 B. anthracis)。
检测方法体系(由简到繁)
1. 选择性培养 + 形态鉴定(常规方法)
原理:利用芽孢杆菌耐热、耐盐、产芽孢特性进行富集与分离。
步骤:
样品前处理:
取10 g土壤 + 90 mL无菌水,振荡30 min;
80℃水浴10–15 min → 杀死营养体,保留芽孢。
梯度稀释:10⁻¹ ~ 10⁻⁶
涂布选择性培养基:
LB琼脂(通用)
NA(营养琼脂)
MYP琼脂(甘露醇卵黄多粘菌素,用于 B. cereus)
PSA(芽孢杆菌选择性琼脂):含抗生素抑制G⁻菌
培养条件:30–37℃,24–48 h
典型菌落特征:
不透明、粗糙、边缘不齐、易挑起;
枯草芽孢杆菌:灰白色,扩散生长;
蜡样芽孢杆菌:灰白、毛玻璃状,溶血环(血琼脂)。
优点:成本低,可获得活菌用于后续实验
缺点:无法区分近缘种,易受杂菌干扰
2. 显微镜观察
革兰氏染色:阳性(紫色杆状)
芽孢染色(如孔雀绿-沙黄法):
芽孢呈绿色,营养体呈红色
芽孢位置:中央(枯草)、近端(炭疽)、椭圆膨大(梭菌需排除)
注意:梭状芽孢杆菌(Clostridium)为厌氧菌,通常不在好氧培养中生长,可初步排除。
3. 生化鉴定
常用试验:
过氧化氢酶(+)
V-P试验(枯草芽孢杆菌 +)
硝酸盐还原(多数+)
淀粉水解(解淀粉芽孢杆菌强+)
商品化系统:API 50CH、Biolog GEN III(自动化)
4. 分子生物学方法(精准鉴定)
(1)16S rRNA 基因测序 (常用)
引物:27F(5′-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3′) / 1492R(5′-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3′)
流程:
提取土壤总DNA 或 单菌落DNA
PCR扩增 → 测序 → BLAST比对(NCBI / EzBioCloud)
分辨率:可鉴定到属,部分到种(如枯草 vs 地衣芽孢杆菌需结合其他基因)
(2)特异性PCR
针对特定种设计引物,如:
B. subtilis:gyrA 或 cheA 基因
B. cereus group:ces 基因(肠毒素)、hbl、nhe
优点:快速、高特异性
(3)宏基因组测序(无需培养)
直接从土壤DNA分析芽孢杆菌相对丰度
适用于复杂群落研究,但成本高
5. 定量检测(qPCR)
用途:精确测定土壤中某类芽孢杆菌数量(如拷贝数/g 土壤)
步骤:
提取土壤总DNA
设计特异性引物(如针对 B. subtilis 的 spo0A 基因)
荧光定量PCR,以标准曲线定量
优势:灵敏(可检出10² CFU/g)、快速、不受培养限制
来源:网络
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