拉曼光谱技术快速鉴定芽胞杆菌的新方法

　　芽胞杆菌是一类能产芽胞的革兰氏阳性细菌，具有高效分泌各种蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶、纤维酶和酯酶的能力，在工业、农业、园艺和医药行业中具有广泛的应用。传统的生理生化、细胞脂肪酸、GC含量等鉴定新菌株的方法虽然较为准确，但由于操作耗时费力，已逐渐不能满足规模化菌种鉴定的需求，因此，需要建立一种快速高效的菌种鉴定新方法。

　　拉曼光谱(Raman spectra)是一种分子化学键振动的散射光谱，通过谱图解析可以获取分子结构的信息。它无需样品准备，任何气态、液态、固态样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤进行测量，能够提供快速、简单、可重复且更重要的是无损伤的定性定量分析，是有机化合物结构解析的重要手段。近年来，已有研究发现，拉曼光谱能够有效鉴定微生物的生物化学成分，从而获得细菌的“全细胞指纹”(whole-organism fingerprints)。因而，拉曼光谱也是一种能够快速鉴定细胞内分子成分的有效分析工具，利用拉曼光谱技术快速高效地鉴定细菌引起研究者的广泛关注。然而，目前大部分研究主要对已鉴定菌种进行拉曼光谱鉴定方法的建立，而对于新分离菌种的拉曼光谱鉴定缺乏相关的研究报道。

　　中国科学院微生物研究所温廷益研究组的邓爱华博士建立了利用拉曼光谱快速鉴定多株芽胞杆菌的新方法。首先从中国西藏筛选分离了14株能够分泌多种胞外酶的芽胞杆菌菌株，在532nm、每样品点约8mW的激光条件下检测各菌株的拉曼光谱图(100-2000cm-1光谱范围)。由于不同菌株细胞成分不同，在拉曼光谱中显示不同的峰位特征，通过Principal component analysis (PCA), Discriminant function analysis (DFA) 和Hierarchical cluster analysis (HCA)等统计方法，对14株芽胞杆菌的112个拉曼光谱图进行详细分析。利用747.9cm-1、1127.44cm-1和1585.24cm-1的氨基酸光谱峰、1171.82cm-1的脂肪酸与脂肪光谱峰、1311.96cm-1的多糖光谱峰和1337.86cm-1的核苷酸光谱峰等各菌株的拉曼光谱特征差异，可以有效地将不同类群的芽胞杆菌区分为三个类群，其结果与基于16S rRNA基因系统发育分析的结果一致。

　　该项研究表明，拉曼光谱技术不仅可以分析芽胞杆菌细胞的主要成分，而且能够对芽胞杆菌新菌株进行快速鉴定。相关研究结果发表在Laser physics letters(2012,9(9), 636–642)上。

　　该研究成功利用拉曼光谱技术快速有效地鉴定各种不同的芽胞杆菌菌株，从而为各种新分离菌株的快速高效地鉴定提供一种有效方法，为从各种环境中快速鉴定新型工业微生物提供了新方法与新思路。

　　论文链接

　　新分离菌株的16S rRNA基因系统发育分析结果(a)与拉曼光谱鉴定结果(b)比较。WYT001-039为所有新分离的芽胞杆菌菌株。