一、实验材料与试剂准备

1. 仪器设备

芬兰Bioscreen C微生物生长曲线分析仪,配套100孔蜂窝板,高压蒸汽灭菌锅,超净工作台,恒温水浴锅,电子天平,pH计,磁力搅拌器,高速离心机,涡旋振荡器。


Bioscreen仪器注意事项,蜂窝板只能使用仪器适配的专用板,禁止普通96孔板;测定波长设置范围420‑600nm,真菌菌丝比浊常用600nm;仪器孵育温度可调,可设置振荡或静止培养模式。


2. 试剂配制

半固体琼脂培养基,根据目标根际真菌营养需求选择基础培养基,例如PDB(马铃薯葡萄糖肉汤)作为液体基础,琼脂用量0.2‑0.4%配置半固体,该琼脂浓度可以维持半固体状态,允许真菌菌丝延伸生长,又不会完全液化流动。


配制步骤,称量培养基干粉,加入去离子水,搅拌溶解后调节pH至5.5‑6.0,根际真菌适宜pH范围,再加入琼脂粉,搅拌均匀,121℃高压灭菌20min。灭菌完成后置于50‑55℃水浴锅中保温,防止琼脂提前凝固。


无菌对照液,无菌去离子水,75%乙醇,0.1M HCl、0.1M NaOH用于pH微调。


菌丝接种母液制备试剂,无菌生理盐水或者无菌PDB液体培养基。


二、标准曲线制备

1. 根际真菌预培养

将目标根际真菌在固体PDA平板25‑28℃恒温培养,待菌丝充分生长,用无菌打孔器取相同大小菌丝块,转入液体PDB,28℃静置或者低速摇床预培养7‑14天,获得成熟菌丝。


2. 菌丝悬浮梯度制备

无菌条件下收集菌丝,用无菌生理盐水洗涤菌丝2‑3次,去除残留培养基成分,滤纸吸干表面水分,称量菌丝鲜重。将菌丝转移至无菌离心管,加入无菌半固体培养基,涡旋充分打散,尽量打碎菌丝团,制备高浓度菌丝母液。


用50‑55℃保温无菌半固体培养基对母液进行梯度稀释,设置6‑8个菌丝鲜重浓度梯度,覆盖实验样品预估浓度区间,同时设置空白,只加半固体琼脂培养基,不含菌丝。整个操作保持温度50‑55℃,避免琼脂提前凝固造成菌丝分布不均。


3. Bioscreen加样与标准曲线测定

在超净台内,向Bioscreen专用100孔蜂窝板各孔加入300μL不同浓度菌丝‑半固体琼脂体系,每个浓度设置3‑5个生物学重复,空白孔只加等量无菌半固体培养基。加样过程避免产生气泡,气泡会干扰浊度读数。加样完毕后,室温放置数分钟待半固体琼脂完全凝固。


将蜂窝板放入Bioscreen仪器,设置参数,测定波长600nm,孵育温度28℃,静止培养模式,每2‑4小时读取浊度OD600数值,连续读取4‑7天。记录每个梯度的平均OD值,扣除空白半固体琼脂本底OD。以菌丝鲜重为X轴,扣除空白后的OD600均值为Y轴,拟合线性标准曲线,得到回归方程,只在线性区间内用于样品换算。


注意,半固体体系中菌丝容易沉降聚集,若线性相关系数R²低于0.95,需要重新优化菌丝打散方式以及琼脂浓度。


三、根际真菌菌丝样品测定完整操作流程

1. 样品预处理

收集根际真菌菌丝样品,若是根土体系分离得到的菌丝,无菌生理盐水冲洗,去除土壤颗粒杂质。尽量去除植物根系残片、土壤碎屑,杂质会造成浊度假性偏高。将处理后的菌丝置于无菌离心管,加入少量无菌预热半固体培养基,涡旋振荡充分打散菌丝团,肉眼观察尽量无肉眼可见大菌丝团块。


2. Bioscreen板加样

将预热保温50‑55℃的半固体培养基与菌丝样品按照实验设计比例混合,充分混匀。每孔加入300μL样品‑半固体琼脂混合液,每个样品设置3‑5技术重复,同时设置空白对照孔,仅添加相同批次半固体琼脂培养基。加样时避免产生气泡,若孔内出现气泡,可短暂离心蜂窝板去除气泡。


加样完成,超净台内静置,等待孔内半固体琼脂完全凝固,凝固之后再上机,防止液体晃动造成菌丝沉降分层。


3. Bioscreen仪器运行设置

打开Bioscreen软件,新建实验方案。

选择测定波长600nm;孵育温度设置28℃;选择静止模式,半固体琼脂不能剧烈振荡,振荡会破坏半固体凝胶结构;测定时间间隔设置2‑4h,总运行时间根据根际真菌生长速率设置3‑7天;勾选记录每个孔OD数值。

放置蜂窝板,确认仪器盖板闭合,启动运行。


4. 数据读取与换算

实验结束导出全部OD数据,每一个时间点的样品OD减去同批次空白半固体琼脂本底OD,得到校正OD值。

将校正OD带入前期建立的标准曲线回归方程,计算对应孔内菌丝鲜重。统计重复的均值、标准差。


半固体琼脂比浊,得到的是菌丝相对生物量,半固体中菌丝会继续生长,若要测定初始接种菌丝量,需要选取0h时刻校正OD代入曲线;若要观测菌丝生长动态,则使用不同时间点OD表征菌丝生长情况。


四、关键细节与问题处理

1. 琼脂浓度选择

琼脂0.2%,凝胶很软,菌丝可以自由伸展,但是容易发生菌丝沉降;琼脂0.4%,凝胶强度更高,抑制菌丝沉降,但会限制菌丝延伸。正式实验前需要做预实验确定最优琼脂浓度。琼脂浓度过高会造成本底浊度上升,空白OD增大。


2. 气泡与菌丝团干扰

加样气泡会造成OD异常偏高。菌丝团块会造成同一孔读数波动大,重复之间偏差大,样品一定要充分涡旋打散;不能打散的菌丝不适合该比浊定量方法。


3. Bioscreen仪器适配限制

Bioscreen比浊是光透过凝胶体系读数,半固体琼脂不能过厚,严格控制每孔体积;不能使用普通96孔板,必须使用仪器配套蜂窝板。不要设置高速振荡,高速振荡会破坏半固体凝胶结构,体系液化,实验失效。


4. 污染控制

全程无菌操作,细菌污染会增加浊度,导致结果虚高;培养基灭菌彻底,操作全部在超净工作台内完成。


5. 方法局限性

该方法适合相对定量,适合高通量比较多组根际真菌菌丝生物量差异;不能直接区分死菌丝与活菌丝;土壤微小残渣杂质会干扰OD读数,样品预处理必须去除杂质。


五、实验可复现注意事项

全部培养基pH、琼脂浓度、孵育温度、测定波长、加样体积需要全程保持统一。每一批次半固体琼脂培养基,都需要同步做空白对照,最好同步运行标准曲线,消除不同批次培养基本底差异。每个样品必须设置多重复,用于判断数据可靠性。如果R²低于0.95,重新制备菌丝悬浮液,重新做标准曲线。