標準菌株、工作菌株與質(zhì)控菌株的篩選和鑒定方法有哪些？
小楊 / 2025-09-02 10:59:54
百歐博偉生物：標準菌株、工作菌株與質(zhì)控菌株的篩選和鑒定，需圍繞其核心定位（標準性、實用性、質(zhì)控有效性）展開 —— 標準菌株側(cè)重“權(quán)威溯源與原始特性保留”，工作菌株側(cè)重 “功能穩(wěn)定與生產(chǎn) / 研究適配性”，質(zhì)控菌株側(cè)重“性能達標與檢測重復(fù)性”。兩者的方法既有共性（如身份確認），也有針對各自需求的特殊步驟，具體可分為篩選方法和鑒定方法兩大類，結(jié)合菌株類型差異解析如下：
一、篩選方法：根據(jù)菌株功能定位，篩選“符合場景需求”的菌株
篩選的核心是“從候選菌株中篩選出滿足特定目標的菌株”，不同菌株的篩選邏輯差異顯著，具體如下：
（一）標準菌株：以“權(quán)威獲取 + 溯源驗證”為主，幾乎不涉及“主動篩選”
標準菌株的核心價值是“作為行業(yè)基準”，其來源必須是國際 / 國家權(quán)威保藏機構(gòu)（而非自主篩選），篩選環(huán)節(jié)更多是“對獲取的標準菌株進行合規(guī)性驗證”，確保其未被污染、特性未退化。
核心步驟：
權(quán)威機構(gòu)獲?。簭墓J保藏機構(gòu)購買，獲取時需確認菌株編號（如
ATCC 25922，大腸桿菌標準株）、保藏狀態(tài)（凍干 / 斜面）、說明書（含特性描述、保存條件）；
溯源驗證：核對菌株編號與機構(gòu)數(shù)據(jù)庫信息，確認無編號錯誤或信息不符；
純度檢查：將菌株復(fù)蘇后，通過“純培養(yǎng)驗證”（如劃線接種到平板，觀察菌落形態(tài)是否單一，無雜菌菌落），排除運輸或復(fù)蘇過程中的污染。
關(guān)鍵原則：標準菌株不可“自主篩選”，必須依賴權(quán)威來源，避免因菌株來源不明確導(dǎo)致“基準失效”。
（二）工作菌株：以“功能適配性 + 穩(wěn)定性”為核心，兼顧安全性
工作菌株需滿足“特定應(yīng)用場景需求”，篩選需從“功能、穩(wěn)定性、安全性”三方面切入，來源可分為“標準菌株傳代衍生”或“自然環(huán)境 / 樣本中篩選”。
核心步驟（以工業(yè)發(fā)酵用工作菌株為例）：
候選菌株來源：
方式 1：從標準菌株傳代（如將
ATCC 10231 的釀酒酵母標準株傳代，篩選生長更快的菌株作為工作株）；
方式 2：從自然樣本篩選（如從腐乳中篩選產(chǎn)蛋白酶的毛霉，從土壤中篩選產(chǎn)纖維素酶的芽孢桿菌）；
功能篩選（核心）：針對目標功能設(shè)計篩選方案，如：
發(fā)酵菌株：測定候選菌株的“產(chǎn)物產(chǎn)量”（如釀酒酵母的乙醇產(chǎn)率、青霉素菌株的青霉素效價）、“底物利用率”（如葡萄糖轉(zhuǎn)化效率）；
降解菌株：測定對目標污染物的降解率（如假單胞菌對石油烴的降解率）；
科研用菌株：篩選 “生長速度快“易培養(yǎng)”的菌株（如大腸桿菌衍生株，適合分子克隆）；
穩(wěn)定性篩選：
多次傳代驗證：將候選菌株連續(xù)傳代 10-20 代，每代檢測核心功能（如產(chǎn)率、降解率），篩選“功能衰減≤5%” 的穩(wěn)定菌株（避免傳代后突變導(dǎo)致功能丟失）；
保存穩(wěn)定性驗證：將菌株凍干或 - 80℃冷凍保存 3-6 個月，復(fù)蘇后檢測功能，確保保存后特性不變；
安全性篩選：排除致病、產(chǎn)毒風險，如：
工業(yè)用菌株：確認無環(huán)境風險（如不產(chǎn)生有害代謝物、不破壞生態(tài)）。
（三）質(zhì)控菌株：以“性能達標 + 重復(fù)性”為核心，篩選“符合檢測標準”的菌株
質(zhì)控菌株的核心需求是“能穩(wěn)定驗證檢測方法的有效性”（如陽性對照、靈敏度驗證），篩選需嚴格對標行業(yè)標準，確保其性能參數(shù)（如藥敏敏感率、生化反應(yīng)一致性）符合要求。
核心步驟：
候選菌株來源：多從標準菌株傳代（如將
ATCC 25922 大腸桿菌標準株作為候選，篩選藥敏質(zhì)控株），或從權(quán)威機構(gòu)直接購買“預(yù)認證質(zhì)控菌株”；
性能指標篩選（核心）：針對具體檢測場景，篩選性能達標的菌株，如：
藥敏試驗質(zhì)控株：需滿足“抑菌圈直徑 / 最小抑菌濃度（MIC）在標準范圍”，篩選時需重復(fù)測定 3-5 次，確保結(jié)果波動≤10%；
無菌檢查質(zhì)控株：需滿足“在特定培養(yǎng)基上生長良好，且不污染其他菌株”（如
銅綠假單胞菌 ATCC 9027 在營養(yǎng)瓊脂上 24 h 內(nèi)形成綠色菌落，無雜菌）；
生化鑒定質(zhì)控株：需滿足“生化反應(yīng) 100% 符合標準”（如大腸桿菌質(zhì)控株應(yīng)發(fā)酵乳糖、葡萄糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，不產(chǎn) H?S）；
重復(fù)性篩選：不同批次、不同操作人員、不同時間檢測，驗證菌株性能的一致性（如連續(xù) 10 批次檢測，藥敏 MIC 均在標準范圍）；
穩(wěn)定性篩選：短期（1 個月）和長期（6 個月）保存后，復(fù)蘇檢測性能，確保無明顯變化（如凍干保存后，抑菌圈直徑變化≤1 mm）。
二、鑒定方法：確認菌株“身份正確 + 特性達標”，三類菌株通用核心方法
鑒定的目的是“明確菌株的分類地位”和“驗證核心特性是否符合要求”，三類菌株的鑒定方法存在共性（如分子鑒定是金標準），但需結(jié)合自身定位補充針對性驗證，具體可分為表型鑒定、分子鑒定、功能特性驗證三大層次，層層遞進確保準確性。
（一）基礎(chǔ)層：表型鑒定（形態(tài) + 生化，快速初步確認）
通過菌株的“外在形態(tài)”和“代謝特性”初步判斷身份，適合快速篩查，是鑒定的第一步。
鑒定類別 核心方法 適用場景與示例
形態(tài)學鑒定 菌落形態(tài)觀察：接種到標準培養(yǎng)基，觀察菌落大小、顏色、邊緣、質(zhì)地、是否產(chǎn)色素；顯微鏡觀察：革蘭氏染色、乳酸酚棉藍染色，觀察細胞形態(tài)、排列方式。
金黃色葡萄球菌：營養(yǎng)瓊脂上形成金黃色圓形菌落，革蘭氏陽性球菌，呈葡萄狀排列；
大腸桿菌：麥康凱瓊脂上形成紅色菌落，革蘭氏陰性短桿菌。
生化特性鑒定 使用生化反應(yīng)管或自動化生化鑒定系統(tǒng)，檢測菌株對碳源、氮源的利用能力。
沙門氏菌：不發(fā)酵乳糖，產(chǎn) H?S，脲酶陰性；
銅綠假單胞菌：氧化酶陽性，能利用檸檬酸鹽，產(chǎn)綠膿素。
（二）核心層：分子鑒定（基因?qū)用妫饦藴?，確保身份唯一）
通過檢測菌株的“基因序列”，從分子層面精準確認分類地位，避免表型相似導(dǎo)致的誤判，是三類菌株鑒定的必需步驟（尤其是標準菌株，需 100% 匹配權(quán)威序列）。
常用方法：
16S rRNA 基因測序（細菌 / 古菌）：
原理：16S rRNA 基因是細菌的 “進化保守基因”，不同物種的序列存在特異性差異，通過測序并與數(shù)據(jù)庫中標準菌株的序列對比，同源性≥99% 可判定為同一物種；
ITS 測序（真菌）：
原理：ITS（內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)）是真菌核糖體 RNA 基因的非編碼區(qū)，進化速度快，物種特異性強，是真菌鑒定的金標準；
特異性基因檢測（針對特定特性）：
目的：驗證菌株是否攜帶關(guān)鍵功能基因（如耐藥基因、產(chǎn)毒基因），確保特性達標；
示例：
質(zhì)控菌株（耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 MRSA）：需檢測是否攜帶 mecA 基因（耐藥關(guān)鍵基因），通過 PCR 擴增 mecA 基因，陽性則確認其耐藥特性；
致病菌標準菌株（大腸桿菌 O157:H7）：需檢測 stx1/stx2 基因（產(chǎn)志賀毒素基因），確保其致病特性。
全基因組測序（WGS，高階鑒定）：
適用場景：標準菌株的精準溯源、質(zhì)控菌株的深度特性驗證（如確認無未知突變）；
優(yōu)勢：可獲取菌株的全部基因信息，不僅能確認分類地位，還能分析耐藥基因、代謝通路、毒力基因等，是目前最精準的鑒定方法（如 ATCC 菌株均提供全基因組序列，可用于對比驗證）。
（三）應(yīng)用層：功能特性驗證（針對工作 / 質(zhì)控菌株，確保“能用、好用”）
表型和分子鑒定確認“身份正確”后，需結(jié)合菌株的應(yīng)用場景，驗證其核心功能是否符合需求 —— 這是工作菌株和質(zhì)控菌株的關(guān)鍵鑒定步驟（標準菌株需驗證原始特性是否保留）。
工作菌株的功能驗證：
發(fā)酵菌株：測定產(chǎn)物產(chǎn)量（如釀酒酵母的乙醇產(chǎn)率≥10%）、發(fā)酵周期（如 24 h 內(nèi)完成發(fā)酵）；
酶制劑菌株：測定酶活性（如纖維素酶菌株的酶活≥50 U/mL）；
益生菌菌株：測定活菌數(shù)（如雙歧桿菌工作株的活菌數(shù)≥10? CFU/g）、耐酸性（模擬胃酸環(huán)境后活菌存活率≥80%）。
質(zhì)控菌株的功能驗證：
藥敏質(zhì)控株：按 CLSI 標準測定 MIC 或抑菌圈直徑，確保在標準范圍（如
ATCC 25922 對氨芐西林的 MIC 應(yīng)為 2-8 μg/mL）；
無菌檢查質(zhì)控株：接種到無菌檢查用培養(yǎng)基（如硫乙醇酸鹽流體培養(yǎng)基），24-48 h 內(nèi)觀察生長情況，確保 “生長旺盛且無雜菌”；
生化質(zhì)控株：使用標準生化管驗證所有關(guān)鍵反應(yīng)（如大腸桿菌質(zhì)控株需 100% 發(fā)酵乳糖、葡萄糖，不發(fā)酵蔗糖）。
標準菌株的特性驗證：
復(fù)蘇后需驗證其 “原始標準特性”（如
ATCC 6538 金黃色葡萄球菌，需驗證其產(chǎn)生金黃色色素、凝固酶陽性、溶血性陽性），確保與權(quán)威機構(gòu)說明書一致，無特性丟失。
三、三類菌株篩選與鑒定的核心差異總結(jié)
維度 標準菌株 工作菌株 質(zhì)控菌株
篩選核心 權(quán)威來源 + 溯源驗證 功能適配性 + 傳代穩(wěn)定性 + 安全性 性能達標+ 檢測重復(fù)性
鑒定重點 身份精準性+ 原始特性保留 身份正確 + 核心功能達標 身份正確 + 性能參數(shù) 100% 符合標準
關(guān)鍵標準 權(quán)威機構(gòu)說明書 生產(chǎn)/研究需求標準 行業(yè)檢測標準
總結(jié)
篩選和鑒定的邏輯可概括為：“篩選選‘合適的’，鑒定定‘正確的’”—— 篩選是從候選菌株中挑出滿足場景需求的“潛力株”，鑒定是通過表型、分子、功能三層驗證，確認其 “身份無誤、特性達標”。
標準菌株是“基準”，核心在“權(quán)威溯源”；
工作菌株是“工具”，核心在“功能穩(wěn)定”；
質(zhì)控菌株是“標尺”，核心在“性能精準”。
三者的方法均需圍繞自身定位，確保最終菌株能滿足“標準化、可重復(fù)、可控化”的應(yīng)用需求。
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