We describe a simple method for screening bacterial cultures for the production of compounds inhibitory towards other bacteria.
最初开发的软琼脂覆盖技术70年前已被广泛用于在微生物研究的几个区域,包括与噬菌体和细菌素,蛋白质抗菌剂的工作。这种方法是相对便宜的,以最小的资源要求。此技术包括从供体菌株斑点上清液(潜在窝藏一种有毒化合物(S))到该接种用细菌试验菌株(对有毒化合物的(S)潜在的敏感)的固化软琼脂覆盖的。我们利用这种技术来筛选丁香假单胞菌库菌株种内查杀。通过组合一个沉淀步骤和靶基因的缺失这种方法,由相同的菌株产生多种有毒化合物可以区分。使用这种技术通常回收的两个对抗剂是噬菌体和细菌素。这两种药物可以使用区别两个简单的额外的测试。在含有噬菌体上清液进行连续稀释,将导致个体斑块成为数少具有更大的稀释,而含有细菌素,将导致该变得均匀以更大的稀释更浑浊结算区上清液系列稀释。此外,当点样到用相同的菌株接种新鲜软琼脂覆盖,而当转移到新鲜的软琼脂草坪,由于细菌的稀释细菌素不会产生透明区噬菌体将产生一个透明区。
最近,出现了显著的兴趣深化微生物生态学的理解(在不同环境中特别是微生物组),以及新的抗菌化合物打击抗生素耐药病原菌1,2使用。这些利益之间的相互连接的主题是了解在自然环境中的细菌菌株之间的拮抗相互作用。另外还有一些细菌对抗竞争对手3多种方式。细菌素,蛋白质,抗菌化合物的不同群体,长期研究其在调解interbacterial拮抗作用,有两个研究最多的品种是绿脓杆菌 4,5和大肠杆菌 6,重要的人类病原体的作用。除了细菌素,诱导原噬菌体也可以作为anticompetitor剂,允许应变侵入到该已定植7利基。 假单胞菌小号yringae是已知产生的抗微生物剂的阵列,包括单蛋白质细菌素8,噬菌体尾部来源的细菌素9(称为tailocins),以及非蛋白质的次级代谢产物10的植物病原体。最近有兴趣了解这些抗菌药物如何影响这种微生物的生态环境,以及它们如何被利用来控制植物病害11。
为研究细菌素都和噬菌体一种广泛使用的方法是软琼脂覆盖技术。这种方法最早是由特惠于1936年在列举噬菌体12,13描述的援助。
在这里,我们描述了软琼脂覆盖方法的应用,在有针对性的遗传操作和聚乙二醇(PEG)沉淀组合,在三种不同的抗微生物剂可区别(噬菌体,高的分子量BACTeriocin,和低分子量的细菌素)由一个单一的细菌菌株产生的。这种方法的好处是,它是相对简单和便宜的,这是为什么,尽管它是断然'低技术“,它仍然被广泛利用。
这里描述的软琼脂覆盖技术已被有意或噬菌体研究细菌素被广泛应用了几十年。这种方法的主要好处是,它简单,价格便宜,比较容易理解。通过结合用PEG沉淀和连续稀释的软琼脂覆盖,抗微生物剂可以被分成高与低分子量药物,并且复制与非复制性试剂( 即噬菌体与tailocin,分别)。最后,假定的细菌或噬菌体基因座的靶向基因操作(删除和互补)的掺入可以牢固树立在给定拮抗化合物的身份。最近,我们用这种方法来描述一个新的噬菌体衍生丁香假单胞菌细菌之间的流行株9。
在这个协议工作假单胞菌SY指示以及生长培养基和条件ringae,并可能足够了,在这些条件下,蓬勃发展的其他革兰氏阴性菌。但是,使用该方法的研究人员将要优化的定时,培养基,诱导方法,和温育温度为他们的系统。关键参数包括诱导产生培养,而在对数生长期,以及晶种具有足够的对数相培养的软琼脂覆盖,以确保均匀的细菌分布,但不能过量培养,这将掩盖潜在透明区。但是也有一些不诱导作为SOS反应的一部分许多细菌素,而是通过基于肽的群体感应系统(特别是革兰氏阳性细菌素15),由此,一个研究人员可能想筛选几种不同的感应方法(例如感应修改诱导培养基,或允许产生菌的潜伏期延长)的营养成分。
当使用这种技术,在软琼脂覆盖必须彻底加入接种菌株之前熔化并保持在55-60℃。我们有过多次试验,其中软琼脂没有彻底融化(虽然视觉上看起来是),并导致了颗粒状的外观的叠加。从一个粒状叠加结果仍然可以大致可解释,然而,这是依赖于抑制的强度(弱抑制将更加难以观察)。最后,混杂变量考虑使用这种技术时是熔化的琼脂的温度足够的时间来冷却接种接种菌株之前,以免杀死播种菌株。为了避免这个问题,我们可以确保软琼脂是温暖的,但不热,触摸。沿着这些思路,我们也观察到,如果我们给的时间不够了播种文化适应熔融琼脂,事先浇覆盖,我们恢复普遍较差细菌摹rowth,这使得特异性抑制难以或无法解释解释。这就是为什么我们允许涡旋和浇注覆盖层之间培养更多的10-15秒。保持琼脂完全熔化状态之间的权衡(热越好),但不是致命的播种株(热是不是更好)是一个可能需要由研究人员通过试验和错误决定。
如果使用PEG沉淀步骤中,将是有益的地方包括无菌肉汤培养基相同的处理,以培养物上清液的阴性对照。这将确保杀伤活性不是样品的上清液中残余的PEG或氯仿的结果。
由于两个噬菌体和细菌素往往是高度特异性的,这种情况并不少见遇到没有明显的杀伤活性与菌株的一个给定的结合。这可以导致从各种菌株特异性重sistance机制,其中之一是,该测试仪应变要么缺少或具有需要由给定细菌或噬菌体靶向该受体的无法识别的版本。
一种替代方法,细菌的筛选方法已经由河合等人描述。 ,但是从缺点遭受并没有被广泛采用16。具体地讲,这种技术需要在时间间隔,可以是累赘观察液样品,并且不允许对噬菌体衍生的和细菌来源的杀伤活性之间的鉴别。
该技术的主要限制是它不能很好地适合于不强劲增长(并因此将缺乏容易辨别透明区),或不稳健实验室条件下产生的海港原噬菌体或细菌素生物。这种技术的适应检测环境样品既能扩大实用程序产生的细菌素这种技术并促进更深入地了解自然的环境中细菌素的作用。
The authors have nothing to disclose.
This research was supported by the Agriculture and Food Research Initiative competitive grant 2015-67012-22773 from the USDA National Institute of Food and Agriculture to K.L.H.
Mitomycin C | Santa Cruz Biotechnology | sc-3514 | Carcinogenic. use appropriate PPE (i.e. gloves, eye protection, and face mask), particularly when preparing the stock solution. |
Chloroform | Sigma-Aldrich | 34854 | Acutely toxic, respiratory hazard. Use appropriate PPE (glove and eye shield), handle open containers within a chemical fume hood. |
Polyethylene Glycol (PEG) | Amresco | 0159 | |
Bacteriological grade agar | Genesee Scientific | 20-274 |