一 实验目的

依托Bioscreen高通量长时间动力学检测能力,探究不同浓度、不同种类群体感应QS信号分子对于受试菌株生长周期、菌体生物量、延滞时长以及增殖速率带来的影响,区分信号分子起到的促进或是抑制作用,摸索菌株响应群体感应物质的有效作用浓度,建立标准化可重复的QS‑菌株生长响应评价实验流程。


二 实验材料与仪器前期准备

1. 实验菌株与试剂、培养基

将待测实验菌株进行平板划线纯化,挑取单菌落活化备用。配制菌株适宜的基础液体培养基,高压灭菌冷却之后,加入配制完成的各类群体感应信号分子母液,设置多组浓度梯度。

准备空白对照组培养基(不含QS信号分子)、溶剂对照组,消除溶解信号分子的有机溶剂本身对菌体产生的干扰。


2. 耗材和仪器调试准备

准备原厂深井蜂窝微孔板、透气型原厂硬盖板,所有耗材高压灭菌之后晾干待用。

清理仪器内部上下光路检测窗口,擦除残留培养基残渣以及灰尘;检查舱门硅胶密封圈完整无污渍,腔体导热液处在标准液位。设备开机空载预热30 min,等待氙灯光源输出稳定、腔体温度场均匀,正式开始上机实验。


三 标准化完整实验操作流程

1. 受试菌株菌悬液制备

挑取纯化后的单菌落接种至不含信号分子的基础培养液,恒温摇床培养至对数生长期。使用无菌缓冲液离心洗涤菌体两次,除去代谢产物以及原有培养液,之后调整所有组别菌体初始浓度保持一致,规避初始接种量差异干扰实验结果。


2. 微孔板加样操作

在超净工作台内开展加样,单孔总体积固定为220 μL。依次添加基础培养基、对应梯度浓度的QS信号分子溶液、标准化菌悬液。

实验分组包含空白培养基孔、溶剂对照组、多个信号分子浓度实验组,每组设置6个生物学平行重复孔。

蜂窝板最外圈微孔添加无菌纯水作为蒸发缓冲孔,降低长时间孵育过程当中培养液水分蒸发浓缩。

加样结束之后扣合透气硬盖板,按压卡扣卡紧,保障微孔通气顺畅,阻挡外界杂菌落入孔内造成污染。


3. 仪器各项运行参数设置

设置菌株适配的孵育温度,开启双层加热热盖,内层热盖温度高于孵育温度0.5℃‑0.8℃,防止腔体内部湿热空气遇冷起雾,遮挡光学检测窗口。

开启间歇振荡程序,每次浊度检测之前振荡90 s,静置30 s再采集读数,振荡强度适中,保证菌体均匀悬浮同时不会损伤菌体细胞。

检测通道选用420‑580 nm宽波段比浊通道,信号分子氧化变色、菌体代谢产生有色物质不会干扰散射光检测结果。

设定检测采样间隔为20 min,整体孵育监测时长根据菌株完整生长周期设定,一般设置72 h以上,完整采集延滞期、对数生长期、稳定平台期、衰亡期全部阶段动力学数据。


4. 全程孵育监测

关闭仪器孵育舱门,全程密闭运行,实验期间不要随意开启舱门,防止温度、氧气波动改变群体感应响应效果。仪器自动不间断采集每一个微孔的浊度数值,生成各组菌株完整的生长动力学曲线。


5. 后续验证实验操作

初次浓度梯度筛选结束之后,挑选起明显调控效果的QS信号分子浓度,设置重复验证实验。还可增设不同培养时长取样,后续检测菌株自身内源群体感应物质的分泌水平,分析外源信号分子对内源QS系统的反馈作用。


四 生长动力学指标分析方法

1. 延滞期时长对比

对比溶剂对照组和各个实验组的延滞期。外源QS信号分子若是加快菌体复苏,实验组延滞期短于对照组;产生抑制效果则延滞期明显加长。


2. 最大生长速率

对数阶段生长速率代表菌体增殖快慢,用来判断群体感应物质对细胞分裂速度的调控效果,不同浓度梯度可以观察浓度依赖性促进或者抑制效应。


3. 平台期饱和浊度数值

平台期浊度对应培养液最大菌体生物量,据此判断QS信号分子最终能够承载的菌体种群上限。


4. 衰亡阶段变化

对比后期菌体浊度下降速率,分析群体感应信号分子会不会影响菌体稳定存活时间、菌体凋亡进程。


五 实验收尾以及仪器养护

1. 监测程序结束之后导出全部组别原始浊度数据,整理各项动力学参数,绘制不同浓度信号分子对应的生长曲线。

2. 蜂窝板当中含有活菌的培养液经过高压灭菌之后再处理废液,透气硬盖板清洗干净、高压灭菌之后存放。

3. 擦拭上下光学镜片、孵育腔体内壁,清除飞溅的培养基残渣和水汽,腔体自然风干之后关闭设备,检查舱门密封胶条完好情况。


六 实验质控要点以及注意事项

1. 群体感应信号分子大多容易见光分解,配制含有QS物质的培养基全程避光操作,微孔板上机之后关闭仪器舱内光源。

2. 溶剂对照组必不可少,很多AHL、DSF类信号分子需要甲醇、二甲基亚砜等溶剂溶解,需要排除溶剂毒性干扰。

3. 全部组别初始菌液浓度、孵育温度、振荡参数、盖板类型保持统一,减少无关变量。

4. 长时间孵育阶段外圈纯水缓冲孔需要正常配置,防止水分蒸发造成信号分子浓度持续升高,引发实验误差。