《BECT》丨激光诱导可视化弹射技术分选联苯降解菌

2022年7月16日，浙江大学环境与资源学院沈超峰教授团队应用长光辰英核心产品——PRECI SCS单细胞分选仪在《Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology》期刊上发表了题为“Biphenyl-degrading Bacteria Isolation with Laser Induced Visualized Ejection Separation Technology and Traditional Colony Sorting”的论文。文章第一作者为李爱丽博士。本研究以联苯为碳源，对多氯联苯(PCBs)污染的水稻土样品中的微生物进行富集，通过单细胞分选技术(LIVEST)和传统的单菌落分选技术从富集菌株中分离出单细胞，发现未被报道的Macrococcus属、Aerococcus属 、Metabacillus属的部分菌株具有降解联苯的能力。

本研究以联苯为碳源，对多氯联苯(PCBs)污染的水稻土样品中的微生物进行富集，并利用高通量测序对土壤样品和第四代富集样品的分类结构进行了检测。通过单细胞分选技术(Laser Induced Visualized Ejection Separation technology, LIVEST)和传统的单菌落分选技术从富集菌株中分离出单细胞，并通过16S rRNA测序对分离菌株进行属系鉴定。高通量测序的结果表明，一代一代的富集可以极大地改变微生物群落。比较两种分选方法，发现LIVEST对微生物资源的挖掘更省时、更有细胞针对性。通过对联苯降解能力的进一步验证，发现Macrococcus属、Aerococcus属 、Metabacillus属的部分菌株具有降解联苯的能力，目前未见报道。

本研究利用LIVEST技术从水稻土中分离联苯降解菌株，并借鉴传统的单菌落分选方法进行细胞分选。以联苯为碳源对土壤微生物进行4代富集，利用两种分选方法从富集中分离出单细胞。通过16S rRNA基因测序对菌株属进行鉴定，并通过高通量测序检测土壤细菌群落变化和富集程度，以说明富集对群落多样性的影响。因此，以其与联苯的生长为基础，进一步验证其降解能力。

LIVEST技术可以呈现可见的细胞形态，为单细胞分选提供了更多的信息，特别是一些具有特殊形态的菌株有更多的机会被发现。与传统的单菌落分选相比，LIVEST分选过程中不改变培养基，在一定程度上避免了因不同培养基不适应而导致的属损失。此外，该技术能够对用荧光、同位素和石墨烯量子点标记的细胞进行分类，用于研究细胞特征。LIVEST有很大的潜力与其他方法结合在单细胞水平上进行进一步的研究和应用。

选取6株以联苯为碳源进行生长试验，分别属于Macrococcus, Achromobacter,Aerococcus, Acinetobacter, Metabacillus ，Paenibacillus.其中Macrococcus属, 和Achromobacter属生长较慢，其余四种生长较快。Macrococcus属 ，Aerococcus 属，Metabacillus属降解联苯的研究尚未见报道，而本工作分离的菌株可以利用联苯生长，说明这三属中部分菌株具有降解联苯的能力。

联苯富集过程中微生物群落发生了明显的变化，表明微生物群落对环境相当敏感。采用LIVEST单细胞分选和单菌落分选方法均可从土壤样品中分离出一定数量的菌株，但菌株属存在较大差异。特异性底物富集细菌是发现功能性微生物的有效途径，而LIVEST在单细胞分选方面更省时、更靶向。