一、 核心原理:稀釋與分離
平板劃線法的核心思想非常簡(jiǎn)單:“稀釋”。
想象一下,你有一杯非常濃的果汁,想要品嘗到最純粹的一滴水,你會(huì)不斷地加水稀釋它。平板劃線法也是同理,只不過(guò)我們稀釋的對(duì)象是混雜的菌液,而“水”變成了固體的培養(yǎng)基。
1、固體培養(yǎng)基的作用:我們使用添加了瓊脂的固體培養(yǎng)基。它像一塊果凍,為微生物提供了生長(zhǎng)的固定場(chǎng)所。一個(gè)微生物細(xì)胞被固定在一個(gè)位置后,會(huì)不斷分裂繁殖,形成成千上萬(wàn)個(gè)相同的子代細(xì)胞,最終形成一個(gè)肉眼可見(jiàn)的、由一個(gè)祖先繁衍而來(lái)的菌落。
2、劃線的目的:通過(guò)接種環(huán)在平板表面有規(guī)律地劃線,其物理動(dòng)作實(shí)際上是在將菌液一次次地“抹開(kāi)”。每劃完一個(gè)區(qū)域,接種環(huán)上的菌液數(shù)量就減少一個(gè)數(shù)量級(jí)。經(jīng)過(guò)幾輪的劃線稀釋,最終,個(gè)別微生物細(xì)胞會(huì)被單獨(dú)留在平板表面的某個(gè)點(diǎn)上。
3、純菌落的出現(xiàn):這些被單獨(dú)留下的細(xì)胞經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)(通常18-24小時(shí)),就會(huì)生長(zhǎng)形成孤立、獨(dú)立的單個(gè)菌落。這個(gè)菌落理論上就是由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的純種,即我們所需的“純培養(yǎng)”。
二、 所需材料與準(zhǔn)備工作
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培養(yǎng)基:適于待分離微生物生長(zhǎng)的瓊脂平板(如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基用于細(xì)菌,PDA培養(yǎng)基用于真菌)。
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接種工具:接種環(huán)。
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樣品:含有待分離微生物的混雜菌液或樣品懸液。
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其他:無(wú)菌工作臺(tái)(超凈工作臺(tái)或酒精燈提供無(wú)菌環(huán)境)、恒溫培養(yǎng)箱、標(biāo)記筆等。
關(guān)鍵:整個(gè)操作過(guò)程必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行,防止空氣中的雜菌污染平板,導(dǎo)致分離失敗。
三、 標(biāo)準(zhǔn)操作步驟(以最常用的四區(qū)劃線法為例)
四區(qū)劃線法是最高效、最易獲得單菌落的方法,非常適合初學(xué)者。
1、標(biāo)記與準(zhǔn)備:在平板底部用標(biāo)記筆注明樣品信息、日期和操作者姓名。將接種環(huán)在酒精燈外焰上徹底灼燒至通紅,然后冷卻片刻。
2、取菌:用冷卻后的無(wú)菌接種環(huán)伸入菌液樣品或斜面上,蘸取少量菌種。
3、第一區(qū)劃線:將沾有菌種的接種環(huán)在平板培養(yǎng)基表面的一側(cè)(約占1/4面積)進(jìn)行密集的、不重疊的“之”字形劃線(如圖A區(qū))。此區(qū)域菌液濃度最高,菌落會(huì)長(zhǎng)得非常密集,甚至連成一片。
4、二次灼燒:完成第一區(qū)后,立即將接種環(huán)在火焰上灼燒滅菌,殺死環(huán)上剩余的菌液。等待接種環(huán)冷卻。ǚ駝t會(huì)燙死下一區(qū)的微生物)
5、第二區(qū)劃線:將冷卻的無(wú)菌接種環(huán)穿過(guò)第一區(qū)的劃線區(qū)域1-2次,然后在不與第一區(qū)交叉的空白區(qū)域(B區(qū))進(jìn)行新一輪的“之”字形劃線。此時(shí),接種環(huán)上僅沾有從第一區(qū)帶來(lái)的少量細(xì)菌,實(shí)現(xiàn)了第一次稀釋。
6、三次灼燒與第三區(qū)劃線:再次灼燒接種環(huán),冷卻后,穿過(guò)第二區(qū)1-2次,在空白區(qū)域(C區(qū))劃線,進(jìn)行第二次稀釋。
7、四次灼燒與第四區(qū)劃線:最后一次灼燒接種環(huán),冷卻后,穿過(guò)第三區(qū),在最后的空白區(qū)域(D區(qū))進(jìn)行劃線,完成最終稀釋。
8、培養(yǎng):劃線完成后,將平板倒置(防止冷凝水滴落沖散菌落),放入恒溫培養(yǎng)箱中,在適宜溫度下培養(yǎng)18-24小時(shí)。
四、 結(jié)果判讀與純化
培養(yǎng)后,取出平板觀察。你會(huì)看到:
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第一區(qū):菌落密集,難以區(qū)分。
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第二、三區(qū):菌落數(shù)量減少,逐漸出現(xiàn)分散的單個(gè)菌落。
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第四區(qū): ideally,會(huì)出現(xiàn)彼此分離、間隔良好的單個(gè)菌落。
這些單個(gè)菌落通常形態(tài)、大小、顏色、光澤一致。此時(shí),你需要用無(wú)菌接種環(huán)輕輕挑取一個(gè)你認(rèn)為最理想的獨(dú)立菌落,將它重新劃線或接種到新的斜面培養(yǎng)基上。經(jīng)過(guò)再次培養(yǎng),由此得到的培養(yǎng)物就是該微生物的純培養(yǎng)。
五、 成功的關(guān)鍵與技巧
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無(wú)菌操作是生命線:任何污染都會(huì)讓實(shí)驗(yàn)前功盡棄。
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接種環(huán)冷卻要徹底:熱接種環(huán)會(huì)殺死微生物,導(dǎo)致無(wú)菌生長(zhǎng)。
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劃線的力度要輕柔:切勿劃破培養(yǎng)基表面,否則菌會(huì)滲入培養(yǎng)基內(nèi)部,影響菌落形態(tài)和分離效果。
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合理分區(qū):確保后一區(qū)的劃線僅與前一區(qū)有少量交叉,這樣才能有效稀釋。
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練習(xí)造就完美:熟練的劃線手法需要反復(fù)練習(xí)才能達(dá)到最佳稀釋效果。
六、 應(yīng)用與意義
平板劃線分離法不僅是微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“第一課”,更是所有微生物相關(guān)研究和應(yīng)用的基礎(chǔ):
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臨床診斷:從病人樣本(如痰、血液、尿液)中分離致病菌,是確定感染原、進(jìn)行藥敏試驗(yàn)的第一步。
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食品工業(yè):分離發(fā)酵菌種(如酵母菌、乳酸菌),或檢測(cè)食品中的腐敗菌和致病菌。
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環(huán)境微生物學(xué):從土壤、水樣中分離具有特定功能(如降解污染物、固氮)的微生物。
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科學(xué)研究:獲得純培養(yǎng)是研究微生物遺傳、生理、代謝等所有特性的先決條件。
總結(jié)而言,平板劃線分離法以其簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的功能和低廉的成本,成為了微生物學(xué)領(lǐng)域經(jīng)久不衰的經(jīng)典技術(shù)。它就像一位精巧的工匠,用最簡(jiǎn)單的工具——一個(gè)接種環(huán)和一塊平板,成功地將混亂的微生物世界分解成一個(gè)個(gè)可供我們研究和利用的純粹個(gè)體。