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从菌株到结果，每一次培养都至关重要

       微生物资源与培养原料是微生物学研究、生物发酵生产及体外生物实验的两大基础支柱。前者决定了实验与生产的主体对象，后者决定了这些对象能否在人工环境中正常生长、代谢与繁殖。本文挑选了代表菌株和培养条件，对常用微生物菌株和培养基原料进行系统介绍。

       针对多样化的生物实验需求，麦克林提供涵盖菌株与培养基原料的完整解决方案，具有原料丰富，大量现货，搭配和使用方法灵活等特点，能被广泛用于基因工程，菌株培养，蛋白表达，药物生产等领域，欢迎选购。

       本文通过以下几点介绍常用微生物菌株、培养基原料及选购指南：

         1. 大肠杆菌

         2. 酵母菌

         3. 农杆菌

         4. 芽孢杆菌

         5. 葡萄球菌

         6. 麦克林常用微生物菌株、培养基原料试剂推荐

1. 大肠杆菌

       大肠杆菌是原核生物研究的核心模式菌、分子生物学中应用最广泛的原核表达系统，常用于克隆载体构建、重组蛋白高效表达、基因组编辑技术开发以及代谢通路重构。大肠杆菌转化与转导效率高，是基因工程的"workhorse"。

     1.1代表菌株

       K-12系列是实验室最常用的菌株，源于1920年分离的K-12株，其特性是缺乏重组酶基因或半乳糖苷酶，因此更方便于作为分子操作的载体，常用于构建各种各样的重组菌株。如DH5α、JM109、TOP10。

       B系列是从K-12系列衍生得到，实验室常用的BL21（DE3）是在BL21菌株内整合λ噬菌体DE3区，其上带有T7 RNA聚合酶，效率比菌株本身的RNA聚合酶高出很多，因此，该菌株在研究中常被于作目的蛋白的表达。

       Rosetta系列是BL21（DE3）的衍生株，补充稀有密码子tRNA，适用于表达含稀有密码子的蛋白。

      1.2培养条件

       大肠杆菌为兼性厌氧革兰氏阴性菌，最适生长温度 37℃，通常的倍增时间20分钟。在普通的营养培养基上即可快速增殖。以下两种培养基常用来培养基因工程菌大肠杆菌。

       SOB培养基（ S999319 ）：胰蛋白胨是最为主要的成分，与酵母提取物一起提供基本细菌生长所需营养；氯化钠、氯化钾、氯化镁共同维持渗透压且提供基本元素。

       SOC培养基（ S917758 ）：除了蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、氯化钾、氯化镁等组分之外，SOC培养基中还添加了葡萄糖作为碳源。葡萄糖存在时，被大肠杆菌优先利用，起到分解代谢抑制作用，抑制乳糖操纵子表达，从而减少外源基因表达对造成的压力，提升转化后复苏速度。

图1不同大肠杆菌的基因组对比

2. 酵母菌

       酵母菌是真菌中的典型，作为真核模式生物，主要用于细胞周期、基因表达调控、蛋白质折叠与翻译后修饰等基础研究，同时也是啤酒酿造、面包发酵以及重组蛋白生产的重要工程菌。

     2.1代表菌株

       酿酒酵母是最常用的真核模式生物，特性是发酵能力强、发酵彻底、容易控制，广泛应用于酿酒业。它能够以单倍体状态存在，也更容易进行基因型表型分析和高效的同源重组，从而可以轻松编辑基因组序列，进行高通量遗传分析。

       毕赤酵母是一种甲基营养酵母，生长迅速、遗传背景清晰、易于实现高密度发酵，同时它还具有蛋白质糖基化程度低、分泌的背景蛋白少、培养基成分简单等有利于产物的分离纯化的优势。它有着以甲醇为唯一诱导物并受其严格调控的强启动子P_AOX1，可对表达的蛋白进行加工和折叠等特点，适用于外源蛋白的表达。

     2.2培养条件

       酵母菌为兼性厌氧真菌，有灵活且快速的遗传系统，所需培养温度约28–30℃，大多数酵母菌株在复合液体培养基中的生长周期约90~120分钟。下面介绍两种酵母菌专用培养基。

       YPD培养基（ Y718571 ）：蛋白胨和酵母浸粉提供碳源、氮源；葡萄糖提供发酵所需的糖类。

       YNB培养基（ Y766531 ）：配方复杂，含多种氮源、微量元素、维生素以及无机盐，在此基础上调整配方能够配制营养缺陷型筛选培养基和表达培养基，适用于酵母营养缺陷型筛选、质粒维持、转化筛选和定义培养体系。

3. 农杆菌

       农杆菌属于革兰氏阴性细菌的一种，广泛存在土壤中，因其天然的植物基因转移能力而成为植物基因工程的关键工具。农杆菌介导转化（AMT）是将DNA插入植物细胞最常见的方法，同时也是刺激组织再生的重要手段。

     3.1代表菌株

       根瘤农杆茵Ti质粒上T-DNA区两端边界各有25bp的正向序列可被酶识别切割，T-DNA整合到植物基因组后，其携带的冠瘿碱合成酶基因在植物细胞中表达并催化合成冠瘿碱，进而引发转化细胞癌变。

       发根农杆菌是依赖于Ri质粒T-DNA转移系统，通过农杆菌将携带目的基因的T-DNA区段转移至宿主植物核基因组，实现外源目的基因与发根诱导基因的同步整合，在诱导毛状根形态发生的同时完成目标性状的遗传修饰。

     3.2培养条件

       农杆菌为好氧革兰氏阴性菌，生长较慢，代时约2–3小时，适合在25–28℃培养，需添加抗生素（如利福平）维持菌株质粒稳定性。相较于其它遗传转化技术，它的诱导周期比较短，且通过发根农杆菌诱导产生的毛状根可以在一定激素配比的培养基中生长，降低组织培养成本。

       TY培养基（ T618653 ）： 胰蛋白胨和酵母提取物中含有多肽、氨基酸、碳水化合物以及水溶性维生素等营养物质；氯化钙补充钙离子可以稳定细胞膜，提高转化率。

       YEB培养基（ A718460 ）：含有牛肉浸膏、蛋白胨、蔗糖、酵母浸粉、硫酸镁，提供的营养物质和微量元素更加全面，非常适合发根农杆菌的增殖，用于后续毛状根诱导实验的菌液制备。

农杆菌的分类背景

4. 芽孢杆菌

       芽孢杆菌主要用于工业酶制剂（如淀粉酶、蛋白酶）的大规模发酵生产，以及农业生物防治菌剂的制备，部分菌株还可作为肠道益生菌使用。

     4.1代表菌株

       枯草芽孢杆菌是非致病性微生物，对人畜无毒，不污染环境，具有临床和环境方面的安全性，被认定为安全微生物GRAS（generally regarded as safe）。它不仅可以在土壤、植物根际体表等外界环境中广泛存在，而且是植物根、茎部常见的内生细菌。由于枯草芽孢杆菌具有生长迅速、培养条件简单、能产生耐热、抗逆芽孢等特征，易于在生产、剂型加工及在环境中的存活、定殖与繁殖，并且遗传学和生理学背景知识，具备良好的发酵基础和生产技术，成本较低，现已成为一类理想的生防细菌。

     4.2培养条件

       枯草芽孢杆菌为好氧或兼性厌氧革兰氏阳性菌，适合的生长温度是30-37ºC，在价格低廉、简单的LB培养基上就能以很快的生长速率生长，而且能形成芽孢以抵抗高温、干旱和紫外线，即使在恶劣的环境下也可以长期保存，不丧失活性。

       LB培养基（ L775841 / L999308 / L999318  ）：分子生物学实验中应用最广泛的基础培养基。酵母提取物能提供微生物生长所需的碳源、生长因子、维生素等；蛋白胨富含氮源；氯化钠提供无机盐并维持渗透压。 

       芽孢杆菌培养基（ I693444 ）：针对芽孢杆菌进行优化的培养基配方，其中葡萄糖提供碳源；硫酸铵提供氮源；氯化钾维持均衡的渗透压；磷酸钙有利于促进细菌芽孢的快速生成；添加的锰离子更是细菌菌体生长以及芽孢生成的关键。

5. 葡萄球菌

       葡萄球菌是革兰氏阳性菌，在显微镜下观察菌体呈葡萄状聚集。该细菌在自然界的空气、水和土壤中均有分布，可以在人的鼻子、皮肤表面或衣服表面生存，对外部不利环境有很强的抵抗力。

     5.1代表菌株

       金黄色葡萄球菌ATCC6538分离自人类临床样本，经过纯化后作为质控参考菌株在全球微生物实验室中广泛使用。该菌株镜下呈葡萄串状或不规则簇状排列。无芽孢、无鞭毛，部分菌体可表达荚膜多糖。

     5.2培养条件

       金黄色葡萄球菌为需氧或者是兼性厌氧，能在较宽的温度范围（7-48.5℃）和较宽的pH范围（4.2-9.3）内生长。金黄色葡萄球菌耐盐性强，在高盐度条件下能很好地生长。金黄色葡萄球菌抵抗力强，只有在80℃下加热30-60分钟后才会死亡。在《人间传染的病原微生物目录》中，金黄色葡萄球菌的危害程度被划分为第三类，需要在BSL-2级实验室中操作。

       胰酪大豆胨培养基( T861600 )：胰酪胨、大豆木瓜蛋白酶水解物、氯化钠三个组分能够维持营养和渗透压，是一种通用的微生物培养基。

       甘露醇氯化钠琼脂培养基（ 774664 ）：D-甘露醇和酚红是该培养基具有选择性的关键因素，典型致病性葡萄球菌可以发酵D-甘露醇产酸而产生黄色带有黄晕的菌落，典型非致病性葡萄球菌不发酵D-甘露醇，形成红色菌落。

       哥伦比亚琼脂培养基（ C999299 ）：使用时添加5%-10%脱纤维羊血，补充蛋白质和促生长因子，作为血平板可以观察不同细菌的溶血现象。金黄色葡萄球菌ATCC6538在血平板上产生β-溶血环。

6. 麦克林微生物菌株产品推荐

       麦克林提供涵盖菌株与培养基原料的完整解决方案，具有原料丰富，大量现货，搭配和使用方法灵活等特点，能被广泛用于基因工程，菌株培养，蛋白表达，药物生产等领域，欢迎选购。

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参考文献：

Goralogia GS, Willig C, Strauss SH. Engineering Agrobacterium for improved plant transformation. Plant J. 2025 Mar;121(5):e70015.

Pósfai G, et al. Emergent properties of reduced-genome Escherichia coli . Science. 2006. May 19;312(5776):1044-6.

Zhao L, Yin G, Zhang Y, Duan C, et al. A comparative study on the genomes, transcriptomes, and metabolic properties of Escherichia coli strains Nissle 1917, BL21(DE3), and MG1655. Eng Microbiol. 2022 Feb 21;2(1):100012.

Wang S, Chen H, Wang Y, Pan C, Tang X. Effects of Agrobacterium tumefaciens strain types on the Agrobacterium-mediated transformation efficiency of filamentous fungus Mortierella alpina. Letter Appl Microbiol, 2020, 70: 388-393.