中科院拉曼光譜技術快速鑒定芽胞桿菌的新方法

芽胞桿菌是一類能產芽胞的革蘭氏陽性細菌，具有分泌各種蛋白酶、、木聚糖酶、纖維酶和酯酶的能力，在工業(yè)、農業(yè)、園藝和醫(yī)藥行業(yè)中具有廣泛的應用。傳統的生理生化、細胞脂肪酸、GC含量等鑒定新菌株的方法雖然較為準確，但由于操作耗時費力，已逐漸不能滿足規(guī)?；N鑒定的需求，因此，需要建立一種快速的菌種鑒定新方法。

拉曼光譜(Raman spectra)是一種分子化學鍵振動的散射光譜，通過譜圖解析可以獲取分子結構的信息。它無需樣品準備，任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品可直接通過光纖探頭或者通過玻璃、石英、和光纖進行測量，能夠提供快速、簡單、可重復且更重要的是無損傷的定性定量分析，是有機化合物結構解析的重要手段。近年來，已有研究發(fā)現，拉曼光譜能夠有效鑒定微生物的生物化學成分，從而獲得細菌的“全細胞指紋”(whole-organism fingerprints)。因而，拉曼光譜也是一種能夠快速鑒定細胞內分子成分的有效分析工具，利用拉曼光譜技術快速地鑒定細菌引起研究者的廣泛關注。然而，目前大部分研究主要對已鑒定菌種進行拉曼光譜鑒定方法的建立，而對于新分離菌種的拉曼光譜鑒定缺乏相關的研究報道。

中國科學院微生物研究所溫廷益研究組的鄧愛華博士建立了利用拉曼光譜快速鑒定多株芽胞桿菌的新方法。首先從中國西藏篩選分離了4株能夠分泌多種胞外酶的芽胞桿菌菌株，在532nm、每樣品點約8mW的激光條件下檢測各菌株的拉曼光譜圖(00-2000cm-光譜范圍)。由于不同菌株細胞成分不同，在拉曼光譜中顯示不同的峰位特征，通過Principal component analysis (PCA), Discriminant function analysis (DFA) 和Hierarchical cluster analysis (HCA)等統計方法，對4株芽胞桿菌的2個拉曼光譜圖進行詳細分析。利用747.9cm-、27.44cm-和585.24cm-的氨基酸光譜峰、7.82cm-的脂肪酸與脂肪光譜峰、3.96cm-的多糖光譜峰和337.86cm-的核苷酸光譜峰等各菌株的拉曼光譜特征差異，可以有效地將不同類群的芽胞桿菌區(qū)分為三個類群，其結果與基于6S rRNA基因系統發(fā)育分析的結果一致。

該項研究表明，拉曼光譜技術不僅可以分析芽胞桿菌細胞的主要成分，而且能夠對芽胞桿菌新菌株進行快速鑒定。相關研究結果發(fā)表在Laser physics letters(202,9(9), 636–642)上。

該研究成功利用拉曼光譜技術快速有效地鑒定各種不同的芽胞桿菌菌株，從而為各種新分離菌株的快速地鑒定提供一種有效方法，為從各種環(huán)境中快速鑒定新型工業(yè)微生物提供了新方法與新思路。