生物薄膜分子生物学特性介绍

本篇内容主要是带大家了解M人（MoBio实验室工作小组成员）最喜欢的生物薄膜（Biofilm）。

花费数月时间专注研究了所有类型的生物薄膜（biofilm）尤其是从圣地亚哥附近收集的生物薄膜（biofilm）样品，还跟世界上这一领域领先的研究者们进行大量交流，我们终于明白了检测这类样品生物多样性是件非常艰巨的任务。

生物薄膜在很多方面特性与土壤非常类似，如微生物群落混杂、细菌密度差异大、水分含量、化学组成和抑制因子。而富含有腐植酸抑制物、金属离子、盐和大量的多糖，这些方面也很像土壤，并且会影响核酸的提取。然而，生物薄膜和土壤的基本组成成分还是有很大的区别，所以提取DNA和RNA时，还需要另外加入一些处理手段。

下面介绍几个处理生物薄膜前需要考虑的东西。

样品收集:

采集生物薄膜样品可以很简单，刮下岩石上粘滑的一层、切下微生物垫（Microbial Mat）一小块，或连同生物薄膜和生长的基质一起采回来，通过涡旋、研磨均质、超声波或化学/酶处理，分离其中的生物薄膜物质。收集生长在岩石、淋浴莲蓬头、管道、牙齿上的生物薄膜相对比较麻烦点，通常采用超声波、研磨均质或刮取法分离微生物群落。化学和酶处理很少用，因为它们不能适用于所有类型的胞外混合物。

胞外聚合物EPS:

细菌分泌的胞外聚合物不但是结构上的需要，还是抵抗环境压力的利器，同时它也抵抗抗生素或裂解缓冲液的使用。越老越成熟的生物薄膜EPS含量越高，硬度也越大。越粘稠的生物薄膜含有更多的沉积物、盐和矿物沉淀。裂解条件很好的情况下，加样量不用太多。一个地点最好多采几个样，微环境的差异有可能影响微生物种群的结构。较薄的生物薄膜里头微生物相对较少，需要多加样。另外，若生长基质本身比较细腻，可以连同生物薄膜一起放进Bead Beating Tube中进行提取。

裂解:

保证充分的裂解是处理生物薄膜最难的一个部分。微生物垫使用强力的珠磨研磨机可以取得很好的均质效果，而富含EPS的样品经过长时间珠磨研磨后，裂解物会变得非常粘稠。随着研磨时间增加，可转移出来用于下一个步骤的裂解物就大幅减少。最终影响到核酸提取得率。而在涡旋仪上涡旋振荡则不会出现这种请款。使用PowerBiofilm™ 裂解缓冲液处理富含EPS的样品，10min的普通涡旋振荡可以获得高速珠磨研磨机差不多的提取得率。

抑制因子Inhibitors:

就算裂解步骤再成功，也避免不了降解多糖、腐植酸及其它有机/无机成分的污染。其中一个去处降解多糖等物质的办法是在裂解完成后使用IRT技术（抑制因子去除技术）。根据裂解物的颜色和粘稠度（腐植酸等抑制因子水平的指标），IRT的步骤可以做修改。对于比较清亮的裂解物或已知EPS较少的样品（当然，也不那么粘稠），可以减少抑制因子去除溶液的使用量。相反，呈棕色富含大量腐植酸的样品需要更多的抑制因子去除溶液。我们给出了两种抑制因子去除溶液的使用量，因为大量使用来去除抑制因子的同时也会去除掉部分核酸。所以使用适当的溶液量去抑制因子，是获得得率最大化的关键。

小结:

为了最大化无抑制因子核酸的得率，需要平衡EPS含量与细菌密度。你需要加入适当的样品量，避免珠磨研磨时间过长，选择合适的抑制因子去除溶液使用量。MOBIO有许多客户在做生物薄膜研究，我们非常乐于讨论这个话题，后面还会发表更多关于这方面的文章。

更多关于生物薄膜和微生物垫的信息，请浏览一下网页：

http://www.biofilmsonline.com/cgi-bin/biofilmsonline/index.html

www.biofilmbook.com