基于高通量測序的連續傳代富集土壤可培養菌菌群變化規律研究

文昌麗，曹偉偉，唐雪蓮，趙雯淑，賈仲君①，孟 磊②

(1.海南大學熱帶作物學院，海南 海口 570228；2.中國科學院南京土壤研究所土壤與農業可持續發展國家重點實驗室，江蘇 南京 210008；3.中國科學院大學，北京 100049)

經典的平板培養技術是微生物研究的里程碑，但由于理論和技術發展的滯后，上百年來其具體操作卻更多處于一種定性描述過程，缺乏定量評估，特別是在連續傳代富集培養并分離特定功能微生物的過程中，微生物多樣性的演變規律鮮有報道。例如，牛肉膏蛋白胨固體培養基培養分離細菌的主要策略，包括將土壤懸液均勻涂在固體培養基上之后觀測菌落的數量和形態特征，挑選平板上邊界清晰的群落連續傳代富集培養，直至獲得純菌株，進而通過測定菌落的生理生化指標，研究微生物的多樣性組成和生態功能[1]。然而，這一經典的研究方法具有一定的內在局限性。首先，據估算，每克土壤中微生物數量高達10億，這些海量微生物具有迥然不同的生理代謝特性，其底物偏好性、生長速率、平均代時和環境適應能力各不相同[2]，很難通過統一的標準方法同時獲得所有微生物，導致在傳代富集培養過程中遺漏了相當一部分，甚至是大多數微生物。其次，培養基的營養組成影響可培養菌落生長[3]。最后，傳統固體培養基富集分離過程依賴于單個菌落的挑選和傳代純化。然而，如前所述，這些單個菌落的篩選具有極大的隨機性，一些肉眼不可見的菌落極可能被遺漏，很難實現特定生態功能菌群的培養分離，如植物促生菌和病原微生物拮抗菌[4]，特別是在數量上占弱勢的一部分功能菌群。……