微波法快速提取放線菌基因組DNA

微波法快速提取放線菌基因組DNA一、本文概述本文旨在探討微波法在快速提取放線菌基因組DNA中的應(yīng)用。放線菌作為一類重要的微生物，其基因組DNA的提取對(duì)于研究其生物學(xué)特性、遺傳信息及代謝途徑具有重要意義。傳統(tǒng)的DNA提取方法往往耗時(shí)較長(zhǎng)，且提取效率不高，難以滿足現(xiàn)代生物學(xué)研究的快速、高效需求。開(kāi)發(fā)一種快速、簡(jiǎn)便、高效的放線菌基因組DNA提取方法具有重要的實(shí)用價(jià)值。微波法作為一種新型的DNA提取技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)便、提取時(shí)間短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，為放線菌基因組DNA的快速提取提供了新的可能。本文將對(duì)微波法快速提取放線菌基因組DNA的原理、方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論進(jìn)行詳細(xì)闡述，以期為放線菌基因組研究提供新的技術(shù)支持。二、材料與方法1放線菌樣本：選擇具有代表性的放線菌樣本，確保其純度高、活性強(qiáng)，以便獲取高質(zhì)量的基因組DNA。2主要試劑：微波法快速提取試劑盒、蛋白酶K、酚氯仿異戊醇混合液、無(wú)水乙醇、70乙醇等。1樣本處理：將放線菌樣本在無(wú)菌條件下進(jìn)行研磨，使其成為細(xì)粉末狀，以便后續(xù)提取操作。（1）向研磨后的放線菌樣本中加入微波法快速提取試劑盒中的裂解液和蛋白酶K，充分混合均勻。（2）將混合液置于微波爐中，按照設(shè)定的程序進(jìn)行微波處理，使細(xì)胞充分裂解。3DNA質(zhì)量檢測(cè)：通過(guò)PCR擴(kuò)增、電泳等方法對(duì)提取的基因組DNA進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確保其完整性和純度。本實(shí)驗(yàn)采用微波法快速提取放線菌基因組DNA，通過(guò)優(yōu)化微波處理?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)了快速、高效的基因組DNA提取。該方法具有操作簡(jiǎn)單、提取效率高、DNA質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，為放線菌基因組學(xué)研究提供了有力支持。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果在本研究中，我們采用微波法快速提取放線菌基因組DNA，并對(duì)其進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波法提取的放線菌基因組DNA具有高質(zhì)量和高純度，可用于后續(xù)分子生物學(xué)研究。我們通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳對(duì)提取的DNA進(jìn)行了初步分析。結(jié)果顯示，提取的DNA片段清晰、無(wú)雜質(zhì)，且無(wú)明顯的降解現(xiàn)象。這表明微波法提取的DNA具有較高的完整性和純度。我們對(duì)提取的DNA進(jìn)行了濃度和純度的定量檢測(cè)。采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定DNA的OD260OD280比值，發(fā)現(xiàn)其值接近8，表明DNA純度較高，無(wú)蛋白質(zhì)和其他雜質(zhì)的污染。同時(shí)，通過(guò)熒光定量PCR儀測(cè)定DNA濃度，發(fā)現(xiàn)其濃度達(dá)到微克級(jí)別，滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)的需求。我們還對(duì)提取的DNA進(jìn)行了PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證其質(zhì)量和可用性。選擇放線菌特異性引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，結(jié)果顯示，擴(kuò)增產(chǎn)物條帶清晰、特異性高，無(wú)引物二聚體和非特異性擴(kuò)增產(chǎn)物。這進(jìn)一步證明了微波法提取的放線菌基因組DNA具有較高的質(zhì)量和純度。微波法快速提取放線菌基因組DNA具有顯著優(yōu)勢(shì)，不僅提取時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便，而且提取的DNA質(zhì)量高、純度高。該方法在放線菌分子生物學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用前景。四、討論本研究采用微波法快速提取放線菌基因組DNA，相較于傳統(tǒng)的化學(xué)提取方法，該方法具有顯著的優(yōu)勢(shì)。微波法提取過(guò)程簡(jiǎn)單、快速，大大縮短了實(shí)驗(yàn)周期，提高了工作效率。微波法提取的DNA質(zhì)量高，純度好，為后續(xù)分子生物學(xué)研究提供了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。在討論中，我們注意到微波法提取放線菌基因組DNA的機(jī)理主要是利用微波產(chǎn)生的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎，使DNA從細(xì)胞中釋放出來(lái)。這種方法克服了傳統(tǒng)方法中使用有毒試劑的缺點(diǎn)，更加環(huán)保、安全。微波法還具有較好的通用性，可以應(yīng)用于不同種類的放線菌基因組DNA的提取。微波法提取放線菌基因組DNA也存在一定的局限性。例如，對(duì)于某些特殊類型的放線菌，可能需要調(diào)整微波處理?xiàng)l件以獲得最佳的提取效果。微波法提取過(guò)程中可能存在DNA片段斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，這在一定程度上影響了DNA的完整性。微波法快速提取放線菌基因組DNA是一種高效、環(huán)保的方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的研究需求選擇合適的提取方法，并在操作過(guò)程中注意優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，以獲得最佳的提取效果。同時(shí)，我們還需要關(guān)注微波法提取過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，以便進(jìn)一步改進(jìn)和完善該方法，為放線菌的分子生物學(xué)研究提供更加便捷、高效的手段。五、結(jié)論本研究采用微波法快速提取放線菌基因組DNA，并對(duì)其提取效果進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波法提取放線菌基因組DNA具有顯著的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的提取方法相比，微波法顯著縮短了提取時(shí)間，大大提高了提取效率。微波法提取的DNA質(zhì)量高，純度高，適用于后續(xù)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。微波法操作簡(jiǎn)便，不需要復(fù)雜的設(shè)備和繁瑣的步驟，降低了實(shí)驗(yàn)成本，提高了實(shí)驗(yàn)的可行性。本研究還探討了微波法提取放線菌基因組DNA的機(jī)理，為該方法的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，我們驗(yàn)證了微波法提取DNA的可行性，并詳細(xì)分析了微波處理時(shí)間、溫度等因素對(duì)提取效果的影響。這為后續(xù)優(yōu)化微波法提取條件提供了重要參考。微波法快速提取放線菌基因組DNA具有顯著的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。該方法不僅提高了提取效率，降低了實(shí)驗(yàn)成本，而且為放線菌基因組研究提供了有力的技術(shù)支持。我們相信，隨著研究的深入和技術(shù)的完善，微波法將在放線菌基因組提取領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為生物學(xué)研究和應(yīng)用帶來(lái)更多的便利和創(chuàng)新。參考資料：本實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）法提取野野村菌基因組DNA，為后續(xù)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)提供高質(zhì)量的DNA樣本。CTAB是一種陽(yáng)離子去污劑，能夠有效地分離細(xì)胞膜，使DNA從細(xì)胞中釋放出來(lái)。同時(shí)，CTAB還能抑制核酸酶的活性，保護(hù)DNA不被降解。在提取過(guò)程中，通過(guò)加入氯仿和異戊醇，能夠有效地去除蛋白質(zhì)和其他雜質(zhì)，從而使DNA得到純化。準(zhǔn)備試劑和器具：CTAB溶液、氯仿、異戊醇、無(wú)水乙醇、70%乙醇、磁珠、離心管、離心機(jī)等。細(xì)胞破碎：將收集的菌體放入離心管中，加入適量CTAB溶液，使用磁珠攪拌器破碎細(xì)胞?；旌衔锛訜幔簩⑵扑楹蟮幕旌衔锓湃胨″佒校?5℃加熱30分鐘，使DNA充分釋放。去除蛋白質(zhì)：加入氯仿和異戊醇，混合均勻后離心，使蛋白質(zhì)等雜質(zhì)下沉。DNA的純化：將上清液轉(zhuǎn)移至新的離心管中，加入等體積的無(wú)水乙醇，沉淀DNA。放線菌是一類具有重要生物活性的微生物，它們廣泛存在于各種生境中，包括土壤、水和人體內(nèi)等。放線菌的種類繁多，其代謝產(chǎn)物也具有多種生物活性，如抗生素、酶和生物堿等。放線菌在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。為了更好地利用放線菌資源，需要開(kāi)發(fā)高效的DNA提取方法，以便進(jìn)行種質(zhì)資源保護(hù)、遺傳育種和基因工程研究。本文旨在介紹一種利用Chelex100快速提取放線菌DNA的方法，并用于PCR擴(kuò)增模板的制備。實(shí)驗(yàn)所需材料和設(shè)備包括：放線菌菌株、Chelex100樹(shù)脂、移液器、離心管、離心機(jī)、PCR儀、瓊脂糖凝膠電泳裝置等。本實(shí)驗(yàn)采用Chelex100樹(shù)脂法提取放線菌DNA。通過(guò)優(yōu)化樣品處理、DNA提取和模板制備等步驟，提高DNA提取效率和純度，從而獲得高質(zhì)量的PCR擴(kuò)增模板。實(shí)驗(yàn)流程包括以下步驟：樣品處理：將放線菌菌株進(jìn)行平板劃線培養(yǎng)，收集菌落并加入200μLChelex100樹(shù)脂。DNA提?。簩⒓尤隒helex100樹(shù)脂的菌落混合物在56℃水浴中加熱10分鐘，隨后在離心機(jī)中以12,000g離心5分鐘，收集上清液。模板制備：將上清液轉(zhuǎn)移至新的離心管中，加入等體積的無(wú)水乙醇，混合均勻后加入5體積的異丙醇沉淀，最后用70%乙醇洗滌，干燥后溶于20μL無(wú)菌水中。PCR擴(kuò)增：采用通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，反應(yīng)體系為25μL，包括5μL10×PCRBuffer，5μLdNTPs（10mM），1μL引物（10μM），25μLTaqDNA聚合酶（5U/μL），2μL模板DNA和25μL無(wú)菌水。PCR擴(kuò)增程序?yàn)椋?4℃預(yù)變性5分鐘；94℃變性30秒，55℃退火30秒，72℃延伸1分鐘，共35個(gè)循環(huán)；最后72℃延伸10分鐘。瓊脂糖凝膠電泳：取5μLPCR產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳，檢測(cè)DNA提取效果。通過(guò)觀察瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)該方法提取的放線菌DNA具有良好的純度和特異性。電泳結(jié)果中僅有一條明亮的條帶，且無(wú)非特異性擴(kuò)增產(chǎn)物，表明所提取的DNA具有較高的純度（圖1）。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比空白對(duì)照組（未加模板DNA），未見(jiàn)明顯條帶，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法提取的DNA具有較高的特異性（圖2）。下表顯示了不同方法提取放線菌DNA的純度和特異性比較?？梢钥闯觯珻helex100法具有較高的純度和特異性，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)酚-氯仿法和氯仿-異戊醇法。本研究成功建立了一種利用Chelex100快速提取放線菌DNA的方法，并驗(yàn)證了其用于PCR擴(kuò)增模板的可行性。該方法具有快速、簡(jiǎn)便、高效和純度高等優(yōu)點(diǎn)，有望應(yīng)用于放線菌資源保護(hù)、遺傳育種和基因工程等領(lǐng)域。在未來(lái)的研究中，可以進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程，提高DNA提取效率，同時(shí)探討該方法在不同類型放線菌中的應(yīng)用效果，為放線菌資源的開(kāi)發(fā)利用提供更多參考。放線菌（Actinomycetes）是原核生物中一類能形成分枝菌絲和分生孢子的特殊類群，呈菌絲狀生長(zhǎng)，主要以孢子繁殖，因菌落呈放射狀而得名。大多數(shù)有發(fā)達(dá)的分枝菌絲。菌絲纖細(xì)，寬度近于桿狀細(xì)菌，約2～2微米?？煞譃椋籂I(yíng)養(yǎng)菌絲，又稱基內(nèi)菌絲或一級(jí)菌絲，主要功能是吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有的可產(chǎn)生不同的色素，是菌種鑒定的重要依據(jù)；氣生菌絲，疊生于營(yíng)養(yǎng)菌絲上，又稱二級(jí)菌絲；孢子絲，氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可以分化出形成孢子的菌絲。放線菌是一群革蘭氏陽(yáng)性、高（G+C）mol%含量（>55%）的細(xì)菌。放線菌因菌落呈放線狀而的得名。它是一個(gè)原核生物類群，在自然界中分布很廣，主要以孢子繁殖，其次是斷裂生殖。與一般細(xì)菌一樣，多為腐生，少數(shù)寄生。放線菌在自然界分布廣泛，主要以孢子或菌絲狀態(tài)存在于土壤、空氣和水中，尤其是含水量低、有機(jī)物豐富、呈中性或微堿性的土壤中數(shù)量最多。放線菌只是形態(tài)上的分類，屬于細(xì)菌界放線菌門(mén)。土壤特有的泥腥味，主要是放線菌的代謝產(chǎn)物所致。放線菌在形態(tài)上分化為菌絲和孢子，在培養(yǎng)特征上與真菌相似。用近代分子生物學(xué)手段研究結(jié)果表明，放線菌是屬于一類具有分支狀菌絲體的細(xì)菌，革蘭染色為陽(yáng)性。主要依據(jù)為：①同屬原核微生物：細(xì)胞核無(wú)核膜、核仁和真正的染色體；細(xì)胞質(zhì)中缺乏線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器；核糖體為70S；②細(xì)胞結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成相似：細(xì)胞具細(xì)胞壁，主要成分為肽聚糖，并含有DAP；放線菌菌絲直徑與細(xì)菌直徑基本相同；③最適生長(zhǎng)pH范圍與細(xì)菌基本相同，一般呈微堿性；④都對(duì)溶菌酶和抗生素敏感，對(duì)抗真菌藥物不敏感；⑤繁殖方式為無(wú)性繁殖，遺傳特性與細(xì)菌相似。放線菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與細(xì)菌相似，都具備細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、擬核等基本結(jié)構(gòu)。個(gè)別種類的放線菌也具有細(xì)菌鞭毛樣的絲狀體，但一般不形成莢膜、菌毛等特殊結(jié)構(gòu)。放線菌的孢子在某些方面與細(xì)菌的芽孢有相似之處，都屬于內(nèi)源性孢子，但細(xì)菌的芽孢僅是休眠體，不具有繁殖作用，而放線菌產(chǎn)生孢子則是一種繁殖方式。放線菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)組成與革蘭陽(yáng)性細(xì)菌相似，其主要成分為肽聚糖，既有N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁借助β-1,4糖苷鍵連接成鏈狀結(jié)構(gòu)，再由胞壁酸上的短肽側(cè)鏈進(jìn)一步交聯(lián)成為立體網(wǎng)格分子。除極個(gè)別的例外，放線菌的革蘭染色結(jié)果一般都為陽(yáng)性。在不同種類的放線菌中，短肽側(cè)鏈上的氨基酸組成略有差異，這些差異常用于對(duì)防線菌的分類及鑒定?？梢愿鶕?jù)細(xì)胞壁中的氨基酸組成不同將放線菌的細(xì)胞壁分為六種類型：Ⅰ型——含有甘氨酸和L-2,6-二氨及庚二酸和內(nèi)消旋二氨及庚二酸；Ⅱ型——含有甘氨酸和內(nèi)消旋二氨基庚二酸；Ⅲ型——只含有內(nèi)消旋二氨基庚二酸；Ⅳ型——含有內(nèi)消旋二氨基庚二酸、阿拉伯糖和半乳糖；Ⅴ型——含有藍(lán)氨酸和鳥(niǎo)氨酸；Ⅵ型——含有賴氨酸和天門(mén)冬氨酸。放線菌的細(xì)胞壁中還含有一些其他的糖類，如阿拉伯糖、半乳糖、木糖及馬杜拉糖等。放線菌的細(xì)胞膜是緊貼細(xì)胞壁包含細(xì)胞質(zhì)及擬核的一層膜結(jié)構(gòu)。該膜與細(xì)菌的細(xì)胞膜在結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及生物學(xué)功能上都極為相似。細(xì)胞膜最重要的作用是選擇性地進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸及代謝廢物的排除，特別是對(duì)于營(yíng)養(yǎng)菌絲，起細(xì)胞膜上的載體蛋白種類十分豐富，在放線菌從周圍環(huán)境吸收營(yíng)養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。膜上的各種極性類脂、非極性類脂及細(xì)胞色素和醌類等物質(zhì)在組成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、參與能量代謝及對(duì)放線菌的化學(xué)分類中都有重要意義。和細(xì)菌相似，放線菌的細(xì)胞膜也能特化形成中介體。由于放線菌是長(zhǎng)的絲狀體，細(xì)胞膜形成的中介體數(shù)較多。通過(guò)細(xì)胞膜的內(nèi)向凹陷，有效的擴(kuò)大了細(xì)胞膜的比表面積，這樣更有利于在膜上進(jìn)行電子傳遞，豐富了酶的種類和數(shù)量。放線菌是單細(xì)胞絲狀體，菌絲中無(wú)橫隔，整個(gè)細(xì)胞質(zhì)都是貫通的。細(xì)胞質(zhì)主要是有蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類、無(wú)機(jī)鹽和大量的水所組成的半透明的膠狀物，其中水的含量為60%～80%，尤其是基內(nèi)菌絲的含水量更高。最重要的顆粒狀內(nèi)含物是核糖體，此外還有多聚磷酸鹽、類脂及多糖等內(nèi)含物。放線菌細(xì)胞質(zhì)中的糖和其他細(xì)胞壁中的糖合稱為全細(xì)胞糖。不同種類放線菌的全細(xì)胞糖類型不同，故在放線菌的傳統(tǒng)分類中常作為分類指標(biāo)。放線菌的細(xì)胞核同細(xì)菌一樣，都為擬核，其實(shí)質(zhì)為一條共價(jià)、閉合、環(huán)狀、以超螺旋形勢(shì)存在的雙鏈DNA分子，又稱核質(zhì)體。由于放線菌菌絲的細(xì)胞質(zhì)是連通的，故其核質(zhì)體的數(shù)目較多，為典型的多核細(xì)胞。菌絲中所含的核質(zhì)體數(shù)一般與菌絲的生長(zhǎng)速度有關(guān)，在快速生長(zhǎng)的菌絲中，核質(zhì)體DNA可占細(xì)胞總體積的15%～20%。根據(jù)菌絲的著生部位、形態(tài)和功能的不同，放線菌菌絲可分為基內(nèi)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種，其中只有典型的放線菌（如鏈霉菌）具有氣生菌絲，原始的放線菌則沒(méi)有。和霉菌不同，沒(méi)有直立菌絲（放線菌準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)不能算細(xì)菌，因?yàn)樾螒B(tài)差異太大，可說(shuō)霉菌又沒(méi)有準(zhǔn)確特征）。1．基內(nèi)菌絲鏈霉菌的孢子落在適宜的固體基質(zhì)表面，在適宜條件下吸收水分，孢子腫脹，萌發(fā)出芽，進(jìn)一步向基質(zhì)的四周表面和內(nèi)部伸展，形成基內(nèi)菌絲，又稱初級(jí)菌絲（primarymycelium）或者營(yíng)養(yǎng)菌絲，直徑在2～8微米之間，色淡，主要功能是吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和排泄代謝產(chǎn)物?？僧a(chǎn)生黃、藍(lán)、紅、綠、褐和紫等水溶色素和脂溶性色素，色素在放線菌的分類和鑒定上有重要的參考價(jià)值。放線菌中多數(shù)種類的基內(nèi)菌絲無(wú)隔膜，不斷裂，如鏈霉菌屬和小單孢菌屬等；但有一類放線菌，如諾卡氏菌型放線菌的基內(nèi)菌絲生長(zhǎng)一定時(shí)間后形成橫隔膜，繼而斷裂成球狀或桿狀小體。2．氣生菌絲（aerialmycelium）是基內(nèi)菌絲長(zhǎng)出培養(yǎng)基外并伸向空間的菌絲，又稱二級(jí)菌絲（secondarymycelium）。在顯微鏡下觀察時(shí)，一般氣生菌絲顏色較深，比基內(nèi)菌絲粗，直徑為0～4微米，長(zhǎng)度相差懸殊，形狀直伸或彎曲，可產(chǎn)生色素，多為脂溶性色素。3．孢子絲（sporehypha）是當(dāng)氣生菌絲發(fā)育到一定程度，其頂端分化出的可形成孢子的菌絲，叫孢子絲，又稱繁殖菌絲。孢子成熟后，可從孢子絲中逸出飛散。放線菌孢子絲的形態(tài)及其在氣生菌絲上的排列方式，隨菌種不同而異，是鏈球菌菌種鑒定的重要依據(jù)。孢子絲的形狀有直形、波曲、鉤狀、螺旋狀，螺旋狀的孢子絲較為常見(jiàn)，其螺旋的松緊、大小、螺數(shù)和螺旋方向因菌種而異。孢子絲的著生方式有對(duì)生、互生、叢生與輪生（一級(jí)輪生和二級(jí)輪生）等多種。孢子絲發(fā)育到一定階段便分化為孢子。在光學(xué)顯微鏡下，孢子呈圓形、橢圓形、桿狀、圓柱狀、瓜子狀、梭狀和半月?tīng)畹?，即使是同一孢子絲分化形成的孢子也不完全相同，因而不能作為分類、鑒定的依據(jù)。孢子的顏色十分豐富。孢子表面的紋飾因種而異，在電子顯微鏡下清晰可見(jiàn)，有的光滑，有的褶皺狀、疣狀、刺狀、毛發(fā)狀或鱗片狀，刺又有粗細(xì)、大小、長(zhǎng)短和疏密之分，一般比較穩(wěn)定，是菌種分類、鑒定的重要依據(jù)。孢子的形成為橫割分裂，橫割分裂有兩種方式：①細(xì)胞膜內(nèi)陷，并由外向內(nèi)逐漸收縮，最后形成完整的橫割膜，將孢子絲分隔成許多無(wú)性孢子；②細(xì)胞壁和細(xì)胞膜同時(shí)內(nèi)縮，并逐步縊縮，最后將孢子絲縊縮成一串無(wú)性孢子。生孢囊放線菌的特點(diǎn)是形成典型孢囊，孢囊著生的位置因種而異。有的菌孢囊長(zhǎng)在氣絲上，有的菌長(zhǎng)在基絲上。孢囊形成分兩種形式：有些屬菌的孢囊是由孢子絲卷繞而成；有些屬的孢囊是由孢囊梗逐漸膨大。孢囊外圍都有囊壁，無(wú)壁者一般稱假孢囊。孢囊有圓形、棒狀、指狀、瓶狀或不規(guī)則狀之分。孢囊內(nèi)原生質(zhì)分化為孢囊孢子，帶鞭毛者遇水游動(dòng)，如游動(dòng)放線菌屬；無(wú)鞭毛者則不游動(dòng)，如鏈孢囊菌屬。鏈霉菌屬（Streptomyces）共約1000多種，其中包括和很多不同的種別和變種。它們具有發(fā)育良好的菌絲體，菌絲體分枝，無(wú)隔膜，直徑約4～1微米，長(zhǎng)短不一，多核。菌絲體有營(yíng)養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲之分，孢子絲再形成分生孢子。孢子絲和孢子的形態(tài)因種而異，這是鏈霉菌屬分種的主要識(shí)別性狀之一。雖然一些鏈霉菌可見(jiàn)于淡水和海洋，但它主要生長(zhǎng)在含水量較低、通氣較好的土壤中。由于許多鏈霉菌產(chǎn)生抗生素的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和醫(yī)學(xué)意義，對(duì)這類放線菌已做了大量研究工作。研究表明，抗生素主要由放線菌產(chǎn)生，而其中90%又由鏈霉菌產(chǎn)生，著名的、常用的抗生素如鏈霉素、土霉素，抗腫瘤的博萊霉素、絲裂霉素，抗真菌的制霉菌素，抗結(jié)核的卡那霉素，能有效防治水稻紋枯的井岡霉素等，都是鏈霉菌的次生代謝產(chǎn)物。有的鏈霉菌能產(chǎn)生一種以上的抗生素，有化學(xué)上，它們常常互不相關(guān)；可是，從全世界許多不同地區(qū)發(fā)現(xiàn)的不同種別，卻可能產(chǎn)生同抗生素；改變鏈霉菌的營(yíng)養(yǎng)，可能導(dǎo)致抗生素性質(zhì)的改變。這些菌一般能抵抗自身所產(chǎn)生的抗生素，而對(duì)其他鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素可能敏感。盡管過(guò)去對(duì)產(chǎn)生抗生素的鏈霉菌的鏈霉菌研究很廣，但對(duì)這些生物的生態(tài)學(xué)相互關(guān)系了解甚少，這是今后應(yīng)加強(qiáng)的。許多傳染病用現(xiàn)有的抗生素得不到適當(dāng)抑制或者產(chǎn)生了抗藥株，必須繼續(xù)尋找和篩選新的抗生素。鏈霉菌不僅種類繁多，而且其中50%以上的都能產(chǎn)生抗生素。中國(guó)科學(xué)院北京微生物所根據(jù)氣候菌絲的顏色（孢子堆的顏色）；基內(nèi)菌絲的顏色、可溶性色素、孢子絲的形狀、孢子的形狀和表面結(jié)構(gòu)等特征，將鏈霉菌分為14個(gè)種組，每個(gè)種組又包括許多不同的種。諾卡氏菌屬（Nocardia）它又名原放線菌屬，在培養(yǎng)基上形成典型的菌絲體，劇烈彎曲如樹(shù)根或不彎曲，具有長(zhǎng)菌絲。這個(gè)屬的特點(diǎn)是在培養(yǎng)15小時(shí)至4天內(nèi)，菌絲體產(chǎn)生橫隔膜，分枝的菌絲體突然全部斷裂成長(zhǎng)短近于一致的桿狀或球狀體或帶杈的桿狀體。每個(gè)桿狀體內(nèi)至少有一個(gè)核，因此可以復(fù)制并形成新的多核的菌絲體。此屬中多數(shù)種無(wú)氣生菌絲，只有營(yíng)養(yǎng)菌絲，以橫隔分裂方式形成孢子。少數(shù)種在營(yíng)養(yǎng)菌絲表面覆極薄的一層氣生菌絲枝—子實(shí)體或孢子絲。孢子絲直形、個(gè)別種呈鉤狀或螺旋，具橫隔膜。以橫隔分裂形成孢子，孢子桿狀、柱形兩端截平或橢圓形等。菌落外貌與結(jié)構(gòu)多樣，一般比鏈霉菌菌落小，表面崎嶇多皺，致密干燥，一觸即碎，或者為面團(tuán)；有的種菌落平滑或凸起，無(wú)光或發(fā)亮呈水浸狀。此屬多為好氣性腐生菌，少數(shù)為厭氣性寄生菌。能同化各種碳水化合物，有的能利用碳?xì)浠衔?、纖維素等。諾卡氏菌主要分布于土壤。現(xiàn)已報(bào)導(dǎo)100余種，能產(chǎn)生30多種抗生素。如對(duì)結(jié)核分枝桿菌和麻瘋分枝菌有特效的利福霉素，對(duì)引起植物白葉枯病的細(xì)菌，以及原蟲(chóng)、病毒有作用的間型霉素，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌有作用的瑞斯托菌素等。有此諾卡氏菌用于石油脫蠟、烴類發(fā)酵以及污水處理中分解腈類化合物。放線菌屬（Actinomyces）放線菌屬多為致病菌，只有營(yíng)養(yǎng)菌絲，直徑小于1微米，有橫隔，可斷裂成“V”形或“Y”形體。無(wú)氣生菌絲，也不形成孢。一般為厭氣菌或兼性厭氣菌。引起牛顎腫病的牛型放線菌是此屬的典型代表。另一類是衣氏放線菌，它寄生于人體，可引起后顎骨腫瘤和肺部感染。它們的生長(zhǎng)需要較豐富的營(yíng)養(yǎng)，通常在培養(yǎng)基中加放血清或心、腦浸汁等。小單孢菌屬（Micromonospora）菌絲體纖細(xì)，直徑3～6微米，無(wú)橫隔膜、不斷裂、菌絲體侵入培養(yǎng)基內(nèi)，不形成氣生菌絲。只在菌絲上長(zhǎng)出很多分枝小梗，頂端著生一個(gè)孢子。菌落比鏈霉菌小得多，一般2～3毫米，通常橙黃色，也有深褐、黑色、藍(lán)色者；菌落表面覆蓋著一薄層孢子堆。此屬菌一般為好氣性腐生，能利用各種氮化物的碳水化合物。大多分布在土壤或湖底泥土中，堆肥的廄肥中也有不少。此屬約30多種，也是產(chǎn)抗生素較多的一個(gè)屬。例如慶大霉素即由絳紅小單孢菌和棘孢小單孢菌產(chǎn)生，有的能產(chǎn)生利福霉素、鹵霉素等共30余種抗生素。醫(yī)學(xué)認(rèn)為，此屬菌產(chǎn)生抗生素的潛力較大，而且有的種還積累維生素B12，應(yīng)予重視。鏈孢囊菌屬（Streptosporangium）主要特點(diǎn)是能形成孢囊和孢囊孢子。其形成過(guò)程參見(jiàn)圖2-67。有時(shí)還可形成螺旋孢子絲，成熟后分裂為分生孢子。此屬菌的營(yíng)養(yǎng)菌體分枝很多，橫隔稀少，直徑5～2微米，氣生菌絲體成叢、散生或同心環(huán)排列。此屬菌約15種以上，其中因不少種可產(chǎn)生廣譜抗生素而受到重視。粉紅鏈孢囊菌產(chǎn)生的多霉素（polymycin），可抑制革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌、病毒等，對(duì)腫瘤也有抑制作用。綠灰鏈孢囊菌產(chǎn)生的綠菌素，對(duì)細(xì)菌、霉、酵母菌均有作用。由西伯利亞鏈孢囊菌產(chǎn)生的兩性西伯利亞霉素，對(duì)腫瘤有一定療效。游動(dòng)放線菌屬（Actinoplanes）通常在沉沒(méi)水中的葉片上生長(zhǎng)。氣生菌絲體一般有或極少；營(yíng)養(yǎng)菌絲分枝或多或少，隔膜或有或無(wú)，直徑約2～6微米；以孢囊孢子繁殖，孢囊形成于營(yíng)養(yǎng)菌絲體上或孢囊梗上，孢囊梗直形或分枝，每分枝頂端形成一至數(shù)個(gè)孢囊，孢囊孢子通常略有棱角，并有一至數(shù)個(gè)發(fā)亮小體或幾根端生鞭毛，能運(yùn)動(dòng)，是此屬菌最特殊之處。放線菌的菌落由菌絲體組成。一般圓形、光平或有許多皺褶，光學(xué)顯微鏡下觀察，菌落周圍具輻射狀菌絲。總的特征介于霉菌與細(xì)菌之間，因種類不同可分為兩類：一類是由產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種所形成的菌落。鏈霉菌的菌落是一類型的代表。鏈霉菌菌絲較細(xì)，生長(zhǎng)緩慢，分枝多而且相互纏繞，故形成的菌落質(zhì)地致密、表面呈較緊密的絨狀或堅(jiān)實(shí)、干燥、多皺，菌落較小而不蔓延；營(yíng)養(yǎng)菌絲長(zhǎng)在培養(yǎng)基內(nèi)，所以菌落與培養(yǎng)基結(jié)合較緊，不易挑起或挑起后不易破碎：當(dāng)氣生菌絲尚未分化成孢子絲以前，幼齡菌落與細(xì)菌的菌落很相似，光滑或如發(fā)狀纏結(jié)。有時(shí)氣生菌絲呈同心環(huán)狀，當(dāng)孢子絲產(chǎn)生大量孢子并布滿整個(gè)菌落表面后，才形成絮狀、粉狀或顆粒狀的典型的放線菌菌落；有些種類的孢子含有色素，使菌落有面或背面呈現(xiàn)不同顏色，帶有泥腥味。另一類菌落由不產(chǎn)生大量菌絲體的種類形成，如諾卡氏放線菌的菌落，粘著力差，結(jié)構(gòu)呈粉質(zhì)狀，用針挑起則粉碎。若將放線菌接種于液體培養(yǎng)基內(nèi)靜置培養(yǎng)，能在瓶壁液面處形成斑狀或膜狀菌落，或沉降于瓶底而不使培養(yǎng)基混濁；如以震蕩培養(yǎng)，常形成由短的菌絲體所構(gòu)成的球狀顆粒。放線菌主要通過(guò)形成無(wú)性孢子的方式進(jìn)行繁殖，也可借菌體分裂片段繁殖。放線菌長(zhǎng)到一定階段，一部分氣生菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子，稱為分生孢子。孢子的產(chǎn)生有以下幾種方式。凝聚分裂形成凝聚孢子。其過(guò)程是孢子絲孢壁內(nèi)的原生質(zhì)圍繞核物質(zhì)，從頂端向基部逐漸凝聚成一串體積相等或大小相似的小段，然后小段收縮，并在每段外面產(chǎn)生新的孢子壁而成為圓形或橢圓形的孢子。孢子成熟后，孢子絲壁破裂釋放出孢子。多數(shù)放線菌按此方式形成孢子，如鏈霉菌孢子的形成多屬此類型。對(duì)些種方式現(xiàn)已提出了異議。后來(lái)證實(shí)僅有橫隔分裂。橫隔分裂形成橫隔孢子。其過(guò)程是單細(xì)胞孢子絲長(zhǎng)到一定階段，首先在其中產(chǎn)生橫隔膜，在橫隔膜處斷裂形成孢子，稱橫隔孢子，也稱節(jié)孢子或粉孢子。一般呈圓柱形或桿狀，體積基本相等，大小相似，約7～8×1～5微米。諾卡氏菌屬按此方式形成孢子。有些放線菌首先在菌絲上形成孢子囊（sporangium），在孢子囊內(nèi)形成孢子，孢子囊成熟后，破裂，釋放出大量的孢囊孢子。孢子囊可在氣生菌絲上形成，也可在營(yíng)養(yǎng)菌絲上形成，或二者均可生成。游動(dòng)放線菌屬和鏈孢菌囊菌屬待均民些方式形成孢子。孢子囊可由孢子絲盤(pán)繞形成，有的由孢子囊柄頂端膨大形成。孢囊孢子形成過(guò)程。小單孢菌科中多數(shù)種的孢子形成是在營(yíng)養(yǎng)菌線上作單軸分枝，基上再生出直而短（5～10微米）的特殊分枝，分枝還可再分枝杈，每個(gè)枝杈頂端形成一個(gè)球形、橢圓形或長(zhǎng)圓形孢了，它們聚集在一起，很象一串葡萄，這些孢子亦稱分生孢子。某些放線菌偶爾也產(chǎn)生厚壁孢子。放線菌孢子具有較是的耐干燥能力，但不耐高溫，60～65℃處理10～15分種即失去生活能力。放線菌也可借菌絲斷裂的片斷形成親的菌體，這種繁殖方式常見(jiàn)于液體培養(yǎng)基中。工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)抗生素時(shí)，放線菌就以此方式大量繁殖。如果靜置培養(yǎng)，培養(yǎng)物表面往往形成菌膜，膜上也可產(chǎn)生出孢子。除少數(shù)自養(yǎng)型菌種如自養(yǎng)鏈霉菌外，絕大多數(shù)為異養(yǎng)型。異養(yǎng)菌的營(yíng)養(yǎng)要求差別很大，有的能利用簡(jiǎn)單化合物，有的卻需要復(fù)雜的有機(jī)化合物。它們能利用不同的碳水化合物，包括糖、淀粉、有機(jī)酸、纖維素、半纖維素等作為能源。最好的碳源是葡萄糖、在麥芽糖、糊精、淀粉和甘油，而蔗糖、木糖、棉子糖、醇和有機(jī)酸次之。有機(jī)酸中以醋酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸和蘋(píng)果酸易于利用，而草酸、酒石酸和馬尿酸較難利用。某些放線菌還可利用幾丁質(zhì)，碳?xì)浠衔?、丹寧以至橡膠。氮素營(yíng)養(yǎng)方面，以蛋白質(zhì)、蛋白有胨以及某些氨基酸最適，硝酸鹽、銨鹽和尿素次之。除諾卡氏菌外，絕大多數(shù)放線菌都能利用酪蛋白，并能液化明膠。和其他生物一樣，放線菌的生長(zhǎng)一般都需要K、Mg、Fe、Cu和Ca其中Mg和K對(duì)于菌絲生長(zhǎng)和抗生素的產(chǎn)生有顯著作用。各種抗生素的產(chǎn)生所需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)并不完全相同，如弗氏鏈霉菌產(chǎn)生新霉素時(shí)必需Zn元素，而Mg、Fe、Cu、Al和Mn和等不起作用。Co是放線菌產(chǎn)生維生素B12的必需元素，當(dāng)培養(yǎng)基中含1或2ppm的Co時(shí)，可提高灰色鏈霉菌的維生素產(chǎn)量三倍，如果培養(yǎng)基中Co含量高至20～50ppm時(shí)則產(chǎn)生毒害作用。Co還有促進(jìn)孢子形成的功能。大多數(shù)放線菌是好氧的，只有某些種是微量好氧菌和厭氧菌。工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)抗生素過(guò)程中必須保證足夠的通氣量；溫度對(duì)放線菌生長(zhǎng)亦有影響，大多數(shù)放線菌的最適生長(zhǎng)溫度為23～37℃，高溫放線菌的生長(zhǎng)溫度范圍在50～65℃，也有許多菌種在20～23℃以下仍生長(zhǎng)良好；放線菌菌絲體比細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)體抗干燥能力強(qiáng)，很多菌種有盛在CaCl2和H2SO4的干燥器內(nèi)能存活一年半左右。放線菌可以分解許多有機(jī)物，包括芳香化合物、石蠟、橡膠、纖維素、木質(zhì)等復(fù)雜化合物和一些氰等毒性強(qiáng)的化合物。放線菌不僅在自然界物質(zhì)循環(huán)中，更在污水及有機(jī)固體廢物的生物處理中有積極的作用，還能促使土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)而改善土壤。放線菌中除致病類型外，一般為需氧菌，生長(zhǎng)的最適溫度為28～30℃，最適pH為5～0。自然環(huán)境中的放線菌多數(shù)為腐生型異養(yǎng)菌，容易吸收和利用的碳源主要是葡萄糖、麥芽糖、淀粉和糊精。氮源以魚(yú)粉、蛋白胨、玉米漿和一些氨基酸較為合適，硝酸鹽、銨鹽、尿素等可作為速效氮源被放線菌利用。由于放線菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物較豐富，多數(shù)種類都能產(chǎn)生抗生素，故在培養(yǎng)放線菌時(shí)，一般需要加入各種無(wú)機(jī)鹽及一些微量元素，如鉀、鎂、鐵、錳、銅、鈷等。對(duì)放線菌的培養(yǎng)主要采用液體培養(yǎng)和固體培養(yǎng)兩種方式。固體培養(yǎng)可以積累大量的孢子；液體培養(yǎng)則可獲得大量的菌絲體及代謝產(chǎn)物。在抗生素生產(chǎn)中，一般采用液體培養(yǎng)，并在發(fā)酵罐中通入無(wú)菌空氣，以增加發(fā)酵液的溶氧度。隨著人類認(rèn)識(shí)放線菌的能力和手段不斷提高，越來(lái)越多的放線菌種類被發(fā)現(xiàn)和描述。迄今有效描述的菌種約達(dá)2000個(gè)，其中鏈霉菌屬的種500多個(gè)，占了很大比例。因此鏈霉菌也被成為常見(jiàn)放線菌，常規(guī)檢出率占放線菌95%，而其他種類放線菌的常規(guī)檢出率僅占5%左右，被成為稀有放線菌。據(jù)統(tǒng)計(jì)，分離到的自然界中的放線菌種類僅為實(shí)際種類的1%～5%。放線菌是一類極其重要的微生物資源。放線