使用 iChip 技术分离土壤微生物
January 10th, 2025
iChip 技术利用一种廉价且简单的 原 位分离装置，可以提高从土壤中发现新型微生物的速度。新型微生物可用于与土壤微生物组或天然产物发现有关的进一步研究，以及其他应用。
我们正在尝试发现新型化学来对抗农业病原体。使用 iChip 技术，我们分离出了新型生物体，我们希望这将带来新的化学反应。将这些生物体和/或其天然产物与农业病原体进行检测可能会导致发现新的生物农药候选生物体和/或化合物。
iChip 方法使我们能够通过提供一段时间的驯化和与自然环境的接触来分离在常规条件下无法培养的微生物。我们改进的 iChip 构建简单、便宜，并且降低了微生物污染的风险，使其易于实现各种研究目标。我们的 iChip 结果提出了一些问题，例如哪些机制驱动新型微生物抑制病原体？
这些生物活性化合物在实际试验中能否可靠地发挥作用？环境因素如何影响其功效？解决这些问题将指导可持续的生物农药开发，改变植物病害管理，并减少对合成杀菌剂的依赖。
该实验室将应用 iChip 技术从覆盖作物产生的抑制疾病土壤中分离出新型细菌，识别新型微生物和生物活性化合物。这些将在受控植物病害研究中进行测试，以开发创新、可持续的合成杀菌剂替代品来管理农业病害。要使用 5 毫米琼脂打孔工具构建改良的 iChip，请从 96 孔板中取出孔的底部。
将 0.05 微米的聚碳酸酯膜切割成矩形，确保尺寸与 96 孔板的底部区域相匹配。涂上硅酮密封剂，将聚碳酸酯膜粘附到 96 孔板的底部。确保胶粘剂密封孔，但不要完全覆盖孔的开口。
让板干燥 24 小时。向标有 A 至 D 的 15 毫升离心管中加入 4.5 毫升无菌水，向标有 E 至 H 的 50 毫升离心管中加入 1 克土壤。然后向试管中加入 10 毫升水，涡旋混合物 10 分钟。
让土壤悬浮液沉降 10 分钟。接下来，将 0.5 毫升土壤上清液移液到试管 A 中并充分混合。现在，将 0.5 毫升细胞悬液从试管 A 转移到试管 B 中并充分混合。
对所有剩余的离心管重复此作，在 8 个试管上完成一系列 10 倍稀释。首先，将 iChips 完全浸入 95% 乙醇中。15 分钟后，从乙醇中取出板，并将其放在层流罩中的无菌纸巾上。
让乙醇蒸发，同时打开层流罩中的紫外线消毒器 15 分钟。将 360 微升无菌琥珀酸盐、最低盐或 SMS 培养基移液到板的第一列中，作为对照。将 45 毫升 SMS 加入管 E.Mix 中的细胞悬液中，充分混合，使细胞悬液与琼脂混合。
将 360 微升琼脂细胞混合物移液到 96 孔板的所有剩余孔中。培养基凝固后，用 PCR 板盖密封板的顶部。使用试管 F、G 和 H 填充板，以制备总共四个浓度差异为 10 倍的板。
将板放入装有约 1 英寸土壤的容器中，膜面朝下。将板放在有盖容器内，在 25 摄氏度的黑暗中孵育。六周后，检查 iChips 的微生物生长情况。
用无菌水冲洗改性的 iChip 三次，以去除所有污垢颗粒。用 95% 乙醇擦拭板的顶部和侧面，避开带有半透膜的一侧。使用无菌刀片，切开含有菌落的孔周围的板盖，然后用无菌镊子去除方块。
使用无菌划线工具，刺穿菌落，并使用四象限法在 SMS 琼脂平板上划线。将板在 25 摄氏度下孵育一周或直到观察到菌落生长。孵育后，检查菌落以确认培养物的分离。
概述
iChip技术有助于从土壤中发现新型微生物，增强土壤微生物组和天然产物发现的研究。这种方法允许分离出不可培养的微生物，可能导致新的生物农药候选物。
关键研究组成部分
科学领域
- 微生物学
- 土壤科学
- 生物技术
背景
- 新型微生物可以为可持续农业做出贡献。
- iChip方法提供了一种培养先前不可培养微生物的方法。
- 理解微生物相互作用可以导致创新的害虫管理策略。
- 研究旨在减少对合成杀菌剂的依赖。
研究目的
- 从抑制疾病的土壤中分离新型细菌。
- 测试这些微生物对农业病原体的作用。
- 开发合成杀菌剂的可持续替代品。
使用的方法
- 改良的iChip构建用于微生物分离。
- 土壤样品的制备和稀释系列。
- 在自然土壤环境中孵化iChip。
- 在琼脂平板上分离和表征菌落。
主要结果
- 使用iChip方法成功分离出新型微生物。
- 识别出潜在的生物农药候选物。
- 洞察被分离微生物抑制病原体的机制。
- 建立未来微生物研究的协议。
结论
- iChip技术对于发现新型土壤微生物是有效的。
- 研究发现可能会改变植物病害管理实践。
- 需要进一步研究以评估已识别化合物在实际应用中的效力。
常见问题
Executive Industry Relevance
The iChip technology enables the isolation of previously unculturable soil microorganisms, expanding the accessible diversity for natural product discovery and biopesticide development. This approach addresses a critical bottleneck in early discovery by unlocking new sources of bioactive molecules relevant to combating antimicrobial resistance and agricultural pathogens. Integrating iChip-derived isolates into R&D pipelines enhances predictive confidence in identifying novel chemistries and supports risk-adjusted portfolio advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables access to novel microbial diversity for therapeutic hypothesis generation.
- Supports biological de-risking by expanding the pool of candidate organisms and chemistries.
- Facilitates functional validation of microbial-derived bioactive compounds against target pathogens.
- Improves predictive confidence in early-stage screening for new biopesticide leads.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible workflow for preparing validated microbial isolates for downstream assays.
- Supports standardization and scalability in screening for antimicrobial or biopesticide activity.
- Enables quantitative assessment of microbial growth and bioactivity in controlled conditions.
- Prepares isolates for reliable compound evaluation and secondary characterization.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with translational goals by generating candidate microbes and compounds for real-world efficacy testing.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation in plant disease models.
- Enables risk-adjusted advancement of promising biopesticide candidates based on mechanistic insights.
- Facilitates the study of environmental and ecological factors influencing compound performance.
Pipeline & Workflow Integration
The iChip method fits at the interface of early discovery and lead identification, providing a bridge from environmental sampling to preclinical candidate selection.
- Discovery Biology: Expands hypothesis testing by enabling isolation of novel microbes and their metabolites.
- Screening: Delivers standardized, reproducible microbial isolates for high-confidence screening workflows.
- Analytics: Supports quantitative measurement of microbial growth and bioactivity for comparative analysis.
- Translational Research: Connects discovery-stage isolates to preclinical efficacy studies in disease-relevant systems.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for ongoing natural product and biopesticide discovery efforts.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in early-stage discovery.
- Operational Value: Offers a standardized, scalable, and low-contamination workflow for microbial isolation.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and capital efficiency by expanding the accessible chemical space.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of novel microbial candidates for further development.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microbiology, soil science, and sterile technique.
- Needs access to basic laboratory infrastructure and analytical tools for microbial characterization.
- Demands cross-team standardization for reproducibility and data comparability.
- May require adaptation for different soil types or environmental conditions.
- Dependent on effective downstream screening and validation to realize full R&D value.
