一套用于培养环境获得性厌氧微生物的 原位 信息模拟培养基格式

大多数微生物仍未培养;通过显微镜观察到的细胞之间的巨大差异与使用琼脂平板成功培养的少数微生物形成鲜明对比。Staley 和 Konopka 将这种差异命名为“大板块计数异常”¹。宏基因组学和宏转录组学数据支持估计的未解释多样性，这些数据显示许多新属分布在几种不同环境的等级丰度曲线^{中 2}.已观察到的微生物（通常通过微生物群落的随机鸟枪测序）但尚未培养的微生物被称为“微生物暗物质”^3,4。

在组学时代，培养微生物对于全面评估基因组数据和验证现有基因的功能/表型仍然至关重要。对培养的微生物进行测序仍然是自信地获得完整基因组的唯一方法，直到鸟枪法宏基因组学和来自环境的宏基因组组装基因组等技术变得绝对可靠⁵。基因组评估与培养的微生物相结合，为理解“微生物暗物质”提供了强有力的推论。“微生物暗物质”的许多成员发挥着影响营养物质和其他元素循环以及有价值的天然产物生产的关键功能，支持生态系统并执行生态服务。从医学角度来看，目前销售的所有药品中约有一半是细菌产品和衍生物，对未培养物种的分析被怀疑揭示了未来的抗生素。为了获得这一未开化的大多数，必须增加各种培养方法⁶。在“微生物暗物质”的成员中，厌氧寡营养微生物在很大程度上被低估了，并且可能具有生态和工业上有价值的生化途径⁷，使其成为重要的培养目标。然而，厌氧寡养微生物比好氧和共养微生物更难培养，因为通常需要更长的孵育时间、苛刻的条件（例如，特殊的非标准 体外 温度）以及使用专门的培养基配方。

目前开发培养“微生物暗物质”成员的技术，包括新型厌氧寡营养微生物，极大地提高了我们的理解，并增加了这些微生物在系统发育树中的代表性。目前使用知情培养基培养新型微生物的技术（即，利用感兴趣的微生物知识获得的培养基）可以分为三种不同的方法。第一种方法需要直接去除环境中的离散部分，以便转移到体外生长室中，该室已经在膜内包含感兴趣的微生物。离散部分（例如，海水）的作用是为感兴趣的微生物提供它们在原位使用的地球化学栖息地，而膜则阻止细胞的运动（感兴趣的细胞将保留在内部;与离散部分一起到达的外来细胞将保留在外面）。通过在自然生境中加入天然可利用的化合物，可以培养出这些微生物⁸。第二种方法利用宏转录组学或基因组学来阐明代谢能力，为靶向培养基设计的窄培养参数提供线索。这种方法提供了一种生态生理学特征，可用于靶向环境中特定类型微生物的富集。培养基的规定迎合了存在的已鉴定基因，这些基因被认为支持目标微生物以减少富集多样性，^9,10。需要注意的是，基因组信息不能直接推断基因的表达，而转录组信息可以。

第三种方法包括环境知情和模拟媒体，与第一种方法不同，第一种方法不模拟媒体，而是直接使用环境作为媒体来源。第三种方法需要对含有感兴趣微生物的野外地点的地球化学进行环境勘察。有了这些知识，就可以确定主要成分和物理参数，以生产环境知情的模拟介质。然后，培养基将环境中含有微生物的沉积物或液体直接注入培养基中。在培养微生物学家无法获得足够数量的源环境（如第一种方法所需）或适当的宏转录组学或基因组数据（如第二种方法所需）的情况下，该方法特别有价值。

以下协议是第三种方法的示例;它以感兴趣的环境为依据，旨在模拟感兴趣的环境。针对在现场获得的不同厌氧微生物培养物的三种朴素培养基配方在协议中并行提出。所代表的三种培养物是源自土壤的混合培养物（以下简称土壤混合培养物）、源自钻孔内的混合培养物（以下简称钻孔混合培养物）和源自钻孔内的分离产甲烷菌（以下简称钻孔分离产甲烷菌）。此处分享的媒体配方中的化合物标识和数量仅供参考;它们能够并鼓励根据读者的环境和感兴趣的微生物进行定制。