一、实验前期准备

1. 菌株同步预培养

准备待测野生酵母、衰老相关突变菌株,挑取单菌落接种至标准YPD或合成缺陷培养基,30℃过夜活化。次日转接传代一次,消除冻存菌株生理差异,保证所有菌株初始生长状态统一。

低速离心收集菌体,新鲜培养基洗涤两次去除代谢废物,重悬后测定OD并稀释至0.02~0.05,处于仪器线性检测区间。每组设置不少于3次生物学重复与3次技术重复,单独配制无菌种空白培养基用于基线校正。

若实验需要诱导时序衰老,可搭配碳源限制、氧化预处理等衰老诱导条件,所有处理仅单一变量,其余培养基成分完全一致。


2. 长效培养基配制

选用缓冲体系稳定pH,避免长时间培养pH大幅偏移;统一批次配制后121℃灭菌20分钟,冷却至50℃以下按需添加诱导试剂、筛选抗生素。

培养基充分静置40分钟彻底去除气泡,上机前置于30℃恒温台平衡2小时,缩小培养基与仪器舱内温差,减少长期监测过程中持续冷凝、蒸发漂移。


3. 耗材与仪器长效预检

使用芬兰Bioscreen原厂200孔蜂窝板,检查板底透光面无划痕、污渍;配套原厂加厚防蒸发盖板,搭配半透气封板膜,适配60小时以上长时间培养,缓解水分流失与冷凝水滴落干扰。

提前开机预热仪器40分钟,擦拭清洁孵育舱内壁、顶盖、光路窗口,清理内部积水、残留菌斑,执行完整光路基线校准。检查温控均匀性、振荡电机、舱门传感器,确认无板位温差故障;测试串口通讯稳定性,排查长时间运行断连隐患。


二、微孔板标准化加样与长效封板

1. 加样操作规范

单孔固定体系体积300μL,更高体积可以降低长时间培养水分蒸发带来的浓度偏差。先加入恒温平衡完成的长效培养基,再加入标准化菌悬液,轻柔吹打混匀,避免剧烈震荡产生气泡。

采用棋盘交错式板布局,待测菌株、野生对照、空白校正孔均匀分散排布,边缘孔全部设置缓冲对照,降低边缘孔加速蒸发造成的时序漂移。

加样完成后逐孔清除液面微小气泡,检查无液体渗漏、板壁挂液。


2. 长效密封处理

先盖原厂配套防蒸发盖板,再使用半透气封板膜沿板四周完整密封,仅保留微量透气通道满足酵母有氧代谢,大幅减少60h以上培养过程的整体失水。

无尘纸巾擦拭板底透光面,去除水渍、指纹、残留培养基,防止光路长期读数持续产生噪声。


三、仪器硬件放置与长效运行配套设置

1. 蜂窝板固定放置

平稳将蜂窝板完整卡入仪器卡槽,确认卡槽卡扣完全卡紧无松动,缓慢闭合舱门,确认舱门传感器完全触发,防止长时间运行中轻微震动触发开门保护程序中断扫描。


2. 电脑与供电长效配置

以管理员身份启动Bioscreen配套软件,在设备管理器锁定对应COM串口,关闭所有软件串口占用进程。关闭电脑自动休眠、USB省电、硬盘休眠、屏幕定时关闭功能。

整套仪器、电脑统一接入UPS不间断电源,规避60小时以上连续监测中途断电、串口断开,保证时序数据完整无断点。


3. 软件长效监测参数完整设定

孵育温度固定30℃,设置低速间歇振荡模式,低频率振荡避免酵母大量沉降结块,同时减少液面剧烈挥发。检测波长选用600nm。

读数间隔统一设置30分钟,总培养时长设定70h,预留10h缓冲时长,保证完整覆盖60h衰老时序区间。

开启全程自动时序数据存储,存储格式选择CSV,勾选每轮扫描数据实时写入本地硬盘,避免长时间运行数据缓存丢失。

开启初始基线自动扫描,指定分散排布的空白孔作为统一校正基准。

全部参数核对无误后执行10分钟预扫描,确认基线平稳无持续漂移,正式启动连续监测,全程严禁中途开盖、插拔数据线、修改运行参数。


四、超长时序数据预处理与衰老表型分析

1. 原始数据导出与校正

60h以上监测周期结束后停止扫描,导出全板完整时序OD原始数据并备份工程文件,留存原始数据不可直接修改。

利用空白对照孔逐点做基线扣零校正,消除长时间培养基底色、冷凝、缓慢蒸发带来的基线偏移;选用窗口点数适中的移动平均滤波平滑曲线毛刺,不破坏衰老阶段真实生长拐点。标记并剔除严重沉降、污染、边缘极端漂移的离群孔。


2. 衰老相关动力学参数批量拟合

使用R语言grofit、growthcurver包批量拟合每条曲线全周期参数:延滞期λ、比生长速率μ、最大OD、AUC曲线下总面积。

早期阶段参数反映菌株增殖活力,后期40~60h区间曲线下降幅度、平台期衰减速率作为衰老定量指标;计算衰老阶段相对生长得分,对比野生型与衰老突变株的时序衰退差异。

可分段拆分0–30h青年期、30–60h衰老期分别提取参数,区分增殖能力与时序衰老衰退表型。


3. 统计学差异验证

采用重复测量方差分析对比全时序生长曲线整体差异,搭配单因素方差分析对比各阶段动力学参数;多重检验校正P值,判定衰老表型差异是否显著。

区分蒸发、沉降、板位温差造成的仪器系统误差与真实酵母时序衰老衰退,差异显著的菌株独立重复一轮60h长效监测复现验证结果。


五、仪器长效收尾与防潮维护

1. 微孔板无害化处理

取出蜂窝板,按照生物安全规范高温灭菌处理长期培养的高菌密度废液,一次性蜂窝板直接丢弃,可复用板多次清洗灭菌备用。


2. 腔体防潮长效保养

擦拭舱内壁、顶盖、托盘全部残留水汽,敞开舱门通风干燥至少2小时,清除长时间积累的冷凝积水,防止霉菌滋生。

再次执行光路基线校准,清空软件自定义长效参数模板,恢复仪器出厂默认设置;完整归档60h时序原始数据、板布局、动力学拟合脚本,保证整套长效监测流程可重复;依次关闭软件、仪器、电脑电源。