一、原理
双层琼脂平板法(Double-layer Agar Plate Method)是一种常用的细菌、尤其是噬菌体(bacteriophage)检测方法。该方法的原理基于噬菌体可以特异性侵染细菌宿主,并引起细菌裂解。通过在琼脂平板上使用两层不同浓度的琼脂,噬菌体会在其中形成透明斑点(噬菌斑,plaque),代表噬菌体侵染并裂解细菌的区域。
具体过程包括以下几步:
下层琼脂:下层是较硬的基础琼脂,用于固化支撑整个平板。
上层琼脂:上层是较软的琼脂,一般含有宿主细菌和噬菌体,用于使噬菌体可以在软琼脂中扩散并感染细菌。
当噬菌体侵染细菌后,裂解细菌宿主细胞,形成可见的透明噬菌斑。每个噬菌斑代表一个噬菌体颗粒在起初的感染和裂解过程。
二、方法
制备下层琼脂:将较高浓度(1.5-2%)的基础琼脂液体倒入培养皿,待其凝固。
准备细菌培养物:在液体培养基中培养宿主细菌,通常要生长到对数期(OD值大约为0.6-0.8),此时细菌处于活跃增殖阶段。
混合噬菌体和宿主细菌:在一个小管中,将噬菌体溶液和宿主细菌混合。
上层琼脂的制备与倒置:加入已经混合好的噬菌体和宿主细菌溶液到已融化并冷却至约45℃左右的软琼脂(0.7%琼脂),并快速倒在已经固化的下层琼脂上,使之均匀分布。
培养:将双层琼脂平板在适宜温度下(通常为37℃)培养16-24小时。噬菌体会在培养的过程中侵染并裂解细菌,形成噬菌斑。
观察结果:培养结束后,观察透明噬菌斑的形成,计算噬菌体的数量(用噬菌斑单位,PFU,plaque-forming unit表示)。
三、应用
噬菌体的分离与纯化:双层琼脂平板法可用于从环境样本(如水、土壤或粪便)中分离特定噬菌体。通过对不同宿主细菌的选择性侵染,分离出特定的噬菌体株。
噬菌体滴定(计数):通过稀释噬菌体溶液并在平板上进行培养,可以计算噬菌体的浓度(PFU/mL)。这是噬菌体研究和生产中常用的方法。
噬菌体裂解活性的检测:用于检测特定噬菌体对宿主细菌的裂解活性,尤其是研究抗菌治疗中的噬菌体疗法时,通过观察噬菌斑的形成来评估噬菌体对细菌的杀灭效果。
噬菌体宿主范围的研究:通过使用不同种类的细菌宿主,用双层琼脂平板法可以研究噬菌体的宿主范围,了解噬菌体对不同细菌的特异性。
基因重组研究:通过噬菌体介导的转导过程研究细菌中的基因重组机制,常用于分子生物学实验中。
双层琼脂平板法在微生物学、病毒学及生物技术研究中具有广泛的应用,是研究噬菌体及其与细菌宿主相互作用的关键技术之一。