讨论
体外生态生理学研究腐败和产毒真菌对更好理解不同环境参数下真菌行为以及开发不同食品基质中适当控制策略至关重要。克兰菲尔德的研究率先构建响应面图分析关键环境因素如aw和温度对许多腐败和产毒真菌孢子萌发、菌丝生长和霉菌毒素产生的影响(Magan&Lacey,1984;Marin等人,1995;Cairns-Fuller等人,2005;Hope等人,2005;Medina&Magan,2010;Medina&Magan,2011)。当研究包括三个或四个相互作用因素时,除非使用中心点统计设计,否则复制、测量和所需消耗品使得进行此类实验logistics困难。因此,开发一种快速方法,允许使用自动监测获得丝状生物准确结果是一个有吸引力的选项。因此,检查了使用分光光度比浊assay如Bioscreen进行丝状真菌此类实验的潜力。
选择YES培养基,因为这是常用于确定次级代谢产物(如霉菌毒素)生产的conducive培养基(Schmidt-Heydt等人,2008)。比较测试的不同琼脂浓度显示最佳结果使用含少量琼脂的YES获得,这提供了适合真菌孢子萌发和生长启动的半固体培养基。这种特定组成保留了接种在孔三维空间中的孢子。显微镜观察确认由于培养基组成和粘度,孢子不沉降在孔底。这导致更均匀萌发和三维菌丝网络发展,以与菌丝生长成比例的方式减少穿过孔的光线。这也给出更可重现实验。
孔间重现性,在同一板内,和不同日期实验确认系统可以优化。不同接种物大小的效果也显示孢子浓度10^5或10^6孢子/毫升给出最佳结果。有趣的是,使用培养基体积(最大500μl)对获得的O.D.曲线影响很小。Bioscreen C微孔板格式的这些改进允许延长测量可以进行培养时间从48小时(Schnurer,1993;Meletiadis等人,2001a,2001b;Rossi-Rodrigues等人,2009)到72小时,然后进一步延长至7天以上。使用体积的独立性也使该技术适用于多种应用。这得到在不同aw和温度条件下筛选PTS(18种浓度)可以在长达7天周期内进行的支持。这也表明可能使用这些丝状和产毒腐败真菌获得的数据集准确建模生态因素和化学控制剂的效能。
为评估该技术潜力,我们使用黄曲霉作为模型系统,因为可能分析次级代谢产物生产以及抗真菌剂效能。选择PTS因为它先前未被筛选用于真菌控制。传统生态生理学实验和新技术并行进行。使用传统技术,数据收集过程在评估十种抗真菌处理浓度时需要1个月。相比之下,使用Bioscreen C这在仅7天内实现。此外,该方法促进了18种浓度筛选和每天72次自动测量。
评估这种新提出方法确保其有用性研究不同环境条件下(不同温度、水活度和抗真菌浓度)黄曲霉早期生长阶段。模型参数(P1和P2)计算能够比较PTS的有效性,在不同环境条件下,无论黄曲霉生物量生产。这可能是该方法的另一个优势。许多先前丝状真菌研究使用菌丝生长速率,这通常,尤其在环境胁迫下,可能不准确反映给定时间存在的总真菌生物量。
这种新方法的MIC和NIC计算,使用LPM(Lambert&Pearson,2000)具有重要优势,它们完全独立于实验长度。先前使用AUC,但不同曲线形状和高O.D.读数下曲线不规则行为产生高变异性差置信限。实验时间周期延长通常导致AUC修改和增加变异性,阻止其应用于长期实验检查生态生理因素对丝状真菌萌发和生长的影响。在本研究中,使用TTD方法测量特定O.D.,已成功应用于细菌研究(Bidlas&Lambert,2008)使能计算MIC和NIC,成功用于产毒真菌培养进行这些计算。
使用传统菌丝延伸速率方法获得的LD50浓度值给出略高于本研究使用MIC50值方法获得的抗真菌化合物浓度。这些差异可能由于不同计算方法。而LD50方法考虑外周菌丝长度增加,MIC50值使用实际生物量作为阈值计算,并考虑剂量响应(参数P2)。前者,更传统方法,测量跨越菌落生长边缘领先菌丝在一维中进行,不包括三维效果(总生物量)。本研究中使用的方法能够检测生物量差异,我们相信当需要评估丝状真菌中间胁迫条件时,MIC50值可能比LD50值更准确。此外,LD50计算通过绘制和比较生长速率与对照插值结果进行。MIC、NIC和MIC50可以数学计算,从而提供准确计算及其respective误差和置信限。这种准确定量评估MIC和NIC不仅对真菌生态生理学研究重要;它提供了有希望的新工具设计有效真菌保存方法考虑环境参数。因此,这种方法,使用基于数学分析的预测,可能成为食品保存中hurdle方法发展的重要组成部分(Gould,1995)。
该系统允许快速筛选对真菌孢子萌发效能短时间尺度(24-48小时)以及更长周期,其中菌丝生长和毒素生产效能可以量化(数据未显示)。这表明Bioscreen C系统可以有效使用,不仅研究腐败和病原细菌,而且用于丝状真菌病原体的生态生理学和抗真菌筛选方法。
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