微生物的保存技术.doc

第14章微生物的保存技术
工业、农业、医学和科学研究的需要促进了微生物保存技术的发展。例如，当发现微
生物就是某些传染性疾病的特殊病原时，为发展疫苗、抗生素和化学药品，人们需要分离、
鉴定和保存微生物。农业上最明显的例子就是对固氮菌的研究，关于工业应用微生物的例
子更是不胜枚举。微生物发酵还提供了大量的食品、饮料和药品。在分子生物学研究中，
用先进的DNA重组技术可以修饰微生物（U.S.Congress1981），微生物是基因工程的基础。
微生物是重要的生物资源，保存微生物的目的，不仅使微生物菌株以活的生命状态保
存下来，并使其遗传性状从分离时或从实验开始就一直保持不变。这也是保护微生物多样
性的重要手段，还使后人能更好地应用先进技术开发和运用微生物，为人类造福。为此，
世界各发达国家都设有专门的菌种保藏机构。如美国的典型菌种保藏中心（ATCC），英国的
国家典型菌种保藏所（NCTC），日本的大阪发酵研究所（IFO）等。我国也设有中国微生物
菌种保藏委员会（CCCCM）。
微生物的保存方法很多，根据不同的微生物菌（毒）株或不同的实验要求，可选用不
同的保存方法。这些保存方法的原理大同小异。首先要挑选典型菌种的优良纯种，再创造
一个适合其长期休眠的环境条件，诸如低温、干燥、缺氧、避光、缺少营养等，使被保存
的微生物减少代谢率及繁殖和利用营养的比率（Halliday，Baker1985）。然而，所有减少
代谢率的方法都会导致一定比率的活力下降。为了防止菌株的丢失，还需要开发出不仅能
减少代谢率，而且能防止活力下降的方法。
与保存技术有关、但较为费时的另一项关键性工作是档案记录（Halliday，Baker1985）。
这一工作不仅包括菌种或毒株的培养史和诊断特征等方面的准确记录，还包括对保存物的
定期复苏和培养记录，以确定其活力、验证其纯度及基因的稳定性。
最常用的微生物保存法有冻干保存法和超低温冻存法（Gherna1981；Halliday，Baker
1985；Malik1990；Rudge1991）。这两种方法均可保存相当长的时期（通常可长达30年）。
其他保存微生物的方法还有：低温保存法、传代培养保存法、砂土保存法等（Gherna1981）。
14.1细菌的冻干保存法
14.1.1一般概念
冻干是目前最常用的微生物保存技术（Day，Mclellan1995）。美国ATCC在1985年第16
版《细菌、噬菌体和rDNA载体目录册》及1987年第17版《真菌／酵母目录册》中，记载有
11000株细菌、噬菌体和rDNA载体及21000株真菌、酵母用冻干法保存（Gherna等
本章作者：田保平，韦剑珊，俞乃胜
170遗传多样性研究的原理与方法
1981；Jong等1987）。冻干法是长期保存细菌、酵母、真菌、病毒和立克次氏体的标准方法
（Franks1985；Berny等1991；Smith1993；Day，Mclellan1995）：将在理想条件下生长
的健康的微生物细胞以相当高的浓度（106～107个细胞／ml）分装在小灭菌瓶或安瓿内，迅速
将这些小瓶在极低温度的液体溶剂内水浴或用仪器超低温冷冻（－60℃），再用真空泵除去这
些冷冻悬浮液中的水分，在真空状态下用空气喷灯熔解小瓶顶部的玻璃进行热封口，然后贮
存于低于5℃的冰箱内。保存温度低（－30～－70℃）可以延长其活力。当微生物浓度较高
时，生存率高，保存期也长。长期保存时，贮藏温度越低则越好。
在冻干前一般要加冷冻保护剂，这样可使细胞免除在冷冻初期因形成冰晶而造成的损
害。ATCC常规用10％脱脂奶或12％蔗糖作为冷冻保护剂，而美国农业部（USDA）的农业研
究服务机构的实验人员用牛或马血清作为微生物的冷冻保护剂（Halliday，Baker1985）。
在菌液中加入甘油和二甲亚砜（DMSO）也可防止冷冻中微生物的死亡，但实际操作中应根据
不同微生物决定应用或不用防冻剂。
冻干细胞的复苏很简单。只要在室温下打开安瓿，将少量液体营养培养基加入细胞中，再将
重新水合的细胞转移到含有益于生长的培养基的容器内即可。
用于冻干的实验设施成本为2.5万美元（Colwell1986），但准备冻干培养物的实际花
销不高。用冻干法保存的细胞其长期活力很好，这种方法也许是目前所使用的微生物保存法
中效果较好和最经济的方法（Halliday，Baker1985）。但有的微生物不适宜应用该技术，
如病原微生物在冻干过程中往往由于细胞飞溅而发生污染或感染事故，所以，对于某些病原
微生物还必须使用其他的贮存方法保存。
14.1.2材料
（1）冷冻保护液（肌醇血清营养肉汤）：
肌醇（Sigma，Poole，Dorset，UK）6.67g
营养肉汤粉（Unipath，Basingstoke，Hampsh