微生物土壤檢測常用的方法有哪些?具體該怎么操作呢?
小楊 / 2025-10-29 10:05:50
百歐博偉生物:微生物土壤檢測是評估土壤健康、肥力及生態(tài)功能的重要手段,常用方法可根據(jù)檢測目的(如微生物數(shù)量、種類、活性、功能等)分為幾大類,以下是具體介紹:
一、微生物數(shù)量與豐度檢測方法
這類方法主要用于定量分析土壤中微生物的總量或特定類群的數(shù)量,反映土壤微生物的基礎(chǔ)豐度水平。
1、平板計(jì)數(shù)法(稀釋涂布平板法/平板劃線法)
原理:將土壤樣品梯度稀釋后,接種到固體培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后計(jì)數(shù)菌落數(shù),推算土壤中活菌數(shù)量。
適用范圍:可檢測可培養(yǎng)的
細(xì)菌、
真菌、
放線菌等(需選擇針對性培養(yǎng)基,如細(xì)菌用營養(yǎng)瓊脂,真菌用馬鈴薯葡萄糖瓊脂 PDA)。
優(yōu)缺點(diǎn):操作簡單、成本低,但僅能檢測“可培養(yǎng)微生物”(占土壤微生物總量的 0.1%-10%),存在一定局限性。
2、最大或然數(shù)法(MPN 法)
原理:基于微生物在液體培養(yǎng)基中生長產(chǎn)生的濁度或代謝產(chǎn)物(如產(chǎn)酸、產(chǎn)氣),通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法估算微生物數(shù)量。
優(yōu)缺點(diǎn):適用于難以在固體培養(yǎng)基上生長的微生物,但結(jié)果為估算值,精度較低。
3、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法
原理:將土壤樣品染色后,在顯微鏡下直接觀察并計(jì)數(shù)微生物細(xì)胞(包括活菌和死菌)。
分類:普通光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)(適用于較大微生物,如真菌孢子)、熒光顯微鏡計(jì)數(shù)(結(jié)合熒光染料,靈敏度更高)。
優(yōu)缺點(diǎn):可快速獲得總微生物數(shù)量,但無法區(qū)分死活細(xì)胞,且小細(xì)胞易漏計(jì)。
二、微生物群落結(jié)構(gòu)與多樣性檢測方法
這類方法用于分析土壤中微生物的種類組成、優(yōu)勢類群及多樣性,揭示微生物群落與環(huán)境的關(guān)系。
1、傳統(tǒng)培養(yǎng)分離法
原理:通過選擇不同培養(yǎng)基(如選擇性培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基)分離純化微生物,結(jié)合形態(tài)觀察、生理生化試驗(yàn)鑒定種類。
應(yīng)用:可獲得純培養(yǎng)菌株,用于后續(xù)功能研究,但受限于可培養(yǎng)性,難以反映群落全貌。
2、分子生物學(xué)方法
16S/18S rRNA 基因測序:針對原核生物(16S rRNA)或真核生物(18S rRNA)的保守基因進(jìn)行擴(kuò)增和測序,通過比對數(shù)據(jù)庫確定微生物種類,分析群落組成和多樣性。
宏基因組測序:直接對土壤中全部微生物的 DNA 進(jìn)行測序,無需培養(yǎng),可全面解析群落結(jié)構(gòu)、功能基因及代謝途徑,是目前研究土壤微生物多樣性的主流方法。
實(shí)時(shí)熒光定量 PCR(qPCR):通過特異性引物擴(kuò)增目標(biāo)基因,定量分析特定微生物類群的相對或絕對豐度。
3、磷脂脂肪酸分析(PLFA 法)
原理:磷脂脂肪酸是微生物細(xì)胞膜的重要成分,不同類群微生物的 PLFA 組成具有特異性(如革蘭氏陽性菌含特定飽和脂肪酸,真菌含不飽和脂肪酸),通過檢測 PLFA 的種類和含量可反映群落結(jié)構(gòu)。
優(yōu)缺點(diǎn):可快速分析微生物群落的生物量和功能類群(如細(xì)菌、真菌比例),但分辨率較低,難以鑒定到種水平。
三、微生物活性與功能檢測方法
這類方法用于評估土壤微生物的代謝活性、功能潛力及對物質(zhì)循環(huán)的貢獻(xiàn)。
1、土壤呼吸作用測定
原理:微生物代謝會釋放 CO?,通過檢測一定時(shí)間內(nèi)土壤釋放的 CO?量(如靜態(tài)堿液吸收法、紅外氣體分析儀法),反映微生物總活性。
意義:呼吸速率越高,說明微生物代謝越旺盛,土壤有機(jī)質(zhì)分解能力越強(qiáng)。
2、酶活性測定
原理:土壤微生物分泌的酶(如脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、脫氫酶等)參與有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化,通過測定酶催化反應(yīng)的產(chǎn)物量或底物消耗量反映酶活性。
舉例:脲酶活性反映土壤氮素轉(zhuǎn)化能力,蔗糖酶活性反映碳循環(huán)強(qiáng)度。
3、底物誘導(dǎo)呼吸法(SIR)
原理:向土壤中加入特定底物,微生物會快速代謝底物并釋放 CO?,通過測定 CO?釋放速率估算活性微生物生物量。
4、功能基因芯片(GeoChip)
原理:通過芯片上的探針與土壤中微生物的功能基因雜交,檢測功能基因的存在及豐度,反映微生物的功能潛力。
四、其他輔助方法
微平板法:利用微生物對不同碳源的代謝能力差異,通過檢測微平板中碳源利用后的顏色變化,分析群落代謝多樣性(適用于可培養(yǎng)微生物)。
穩(wěn)定同位素探針(SIP):將標(biāo)記同位素(如 ¹³C、¹?N)的底物加入土壤,通過追蹤同位素在微生物 DNA/RNA 中的整合,識別參與特定代謝過程的功能微生物。
五、總結(jié)
土壤微生物檢測方法的選擇需結(jié)合研究目的:
若需快速定量活菌數(shù)量,可選擇平板計(jì)數(shù)法;
若需分析群落多樣性,優(yōu)先考慮 16S rRNA 基因測序或宏基因組測序;
若關(guān)注微生物功能,可測定酶活性、呼吸速率或功能基因。
實(shí)際應(yīng)用中,常結(jié)合多種方法以全面解析土壤微生物的特征。
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