基于流式细胞术的细菌活性快速定量检测方法优化与应用研究

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流式细胞术(FCM)能够基于细胞理化特性,对细胞进行快速、准确的多参数定量分析和分选,在环境微生物样品分析中的应用日益广泛。随着分析要求的提高,使用FCM进行定量检测已成为研究微生物数量和活性的必要手段。然而,由于FCM测定结果影响因素繁多,不同测定方法的结果差异较大、可比性差。因此,明确FCM定量检测的特征和影响因素,建立FCM定量检测方法,有助于该技术的规范化,这对于FCM技术的应用和推广具有重要的意义。本研究针对不同状态细菌的定量检测问题,采用结合荧光染料的FCM开发细菌活性定量检测方法。通过系统分析影响FCM定量检测结果的各种因素,优化调整测定参数,建立起适用于水环境样品细菌活性分析的快速定量检测方法。本研究使用大肠杆菌NK5449制备处于不同状态的受试菌株,利用SYBR GreenⅠ染料和PI染料对细菌染色后进行FCM分析。考察离心处理、稀释剂和染色-稀释顺序等样品前处理过程对FCM测定结果的影响。确定FCM的最佳进样浓度、进样速率以及门(Gate)的划定。研究染料浓度、染色温度和染色时间对FCM检测结果的影响,并与细菌平板计数法对比研究,确定分别使用SYBR GreenⅠ和PI的单染法,以及使用SY-PI的双染法的最佳测定方案。将建立的SY-PI双染法应用于紫外线消毒后水样和城市地表水体样品中细菌的快速定量检测。研究结果表明,在223.6×g的相对离心力下离心10 min,使用磷酸缓冲盐溶液(PBS)重悬菌液,能够有效去除菌液中细小的颗粒物杂质,且对细菌活性影响较小。PBS和超纯水都可作为样品的稀释剂,染色-稀释顺序对FCM测定结果无影响。FCM的最佳进样浓度为10~5CFU/m L,进样速率为中速,并通过在FL1-FL3二维散点图上设门可以准确区分活细菌和死细菌。使用经二甲基亚砜(DMSO)稀释100倍后的SYBR Green I对含菌样品进行单染色,通过FCM能够准确测定死细菌和活细菌的总数。如果使用活化后的新鲜菌液作为样品,其测定结果与平板计数法的结果具有良好的相关性。单独使用PI染色,对同样浓度的死细菌样品产生的荧光信号远低于SYBR单染的荧光信号,且无法准确定量样品中死细菌的数量。将SYBR Green I原液(DMSO 10000×)稀释100倍后与PI染料按照体积比为100:1进行混合,PI终浓度为100μmol/L时,在35℃下对样品染色10 min,可以快速定量样品中的活细菌和死细菌数量,多次检测值的相对标准偏差均在10%以内,精密度良好。其中SYBR染料的最佳浓度与单染法相同,PI染料的最佳浓度选择100μmol/L,此时由SY-PI双染色法测定的活细菌数与HPC结果一致,但测定的死细菌数需要乘以系数2进行修正,修正后SY-PI双染色法可以快速准确的对样品中的细菌活性进行定量检测。利用SYBR-FCM可以准确检测出紫外线消毒后处于VBNC状态的细菌,并结合HPC法可以对细菌的光复活情况进行深入分析,计算各个时间点处的光复活率。此外,SY-PI双染法结合FCM能够高效、准确的对各种地表水体中的VBNC细菌进行定量检测,且检测结果的准确性和精确性很好。
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