1. Toprak seyreltmelerinin hazırlanması
2. Bakteri Kültürü için Yayılmış Plakaların Yapımı
3. Actinomycetes için Yayılmış Plakalar Yapmak
4. Bakteri ve Aktinomiset Sayımları
5. Saf Kültürlerin İzolasyonu
Kaynak: Dr. Ian Pepper ve Dr. Charles Gerba'nın Laboratuvarları - Arizona Üniversitesi
Gösteren Yazarlar: Bradley Schmitz ve Luisa Ikner
Yüzey toprakl…
1. Toprak seyreltmelerinin hazırlanması
2. Bakteri Kültürü için Yayılmış Plakaların Yapımı
3. Actinomycetes için Yayılmış Plakalar Yapmak
4. Bakteri ve Aktinomiset Sayımları
5. Saf Kültürlerin İzolasyonu
Doğru bir çevresel bakteri sayısının belirlenmesi, bir toprak ekosisteminin sağlığını değerlendirmek için kritik öneme sahiptir. Bu, bakteri kolonilerinin uygun seyreltmelerle kültürlenmesiyle gerçekleştirilebilir.
Toprak bakterileri, sağlıklı bir toprak ekosisteminin önemli bir parçasıdır ve ayrışma, nitrojen fiksasyonu ve besin döngüsünde rol oynar. Yüzey toprakları, hava veya su ile dolan gözenekleri çevreleyen karmaşık bir matris oluşturan organik ve inorganik parçacıklardan oluşan bir substrattır. Bu koşullar, bakteriler için ideal bir ekosistem oluşturur ve yüzey toprakları tipik olarak gram başına bir milyondan fazla bakteri içerir.
Bu yüksek bakteri konsantrasyonu nedeniyle, büyüme ortamına kaplamadan önce seyreltme gereklidir. Seri seyreltmeler, orijinal toprak numunesinin konsantrasyonunu, tek kolonilerin ortam plakaları üzerinde yetiştirilmesi için yeterince düşük seviyelere düşürebilir ve bu da toprak numunesindeki ilk bakteri sayımlarının hesaplanmasına olanak tanır.
Bu video, toprak numunelerinin seri seyreltmelerinin nasıl hazırlanacağını, bu bakteri numunelerinin nasıl plakalanacağını ve seyreltme plakalarından toprak bakteri sayımlarının nasıl hesaplanacağını gösterecektir.
Bakteriler basit prokaryotik organizmalardır, ancak türler ve ekosistem açısından oldukça çeşitlidir. Actinomycetes, hif oluşturmak için bir araya getirilerek büyüdükleri filamentli yapıları nedeniyle sıklıkla benzersiz bir grup olarak kabul edilen bir bakteri alt kümesidir.
Tipik olarak, aktinomisetler topraktaki toplam bakteri popülasyonunun% 10'unu oluşturur. Bakteriler ve aktinomisetler, dünyadaki hemen hemen her ortamda bol miktarda bulunur, ancak toprakta benzersiz bir çeşitlilik ve bolluk içinde bulunurlar.
Toprak bakterileri numaralandırılır ve potansiyel olarak kültürlenir ve seyreltme kaplaması ile tanımlanır. Burada, bir toprak numunesi seri olarak su içinde seyreltilir ve daha sonra agar büyüme plakaları üzerine dağıtılır. Elde edilen koloniler daha sonra sayılır. Bu değer, seyreltme faktörü ile birlikte, topraktaki ilk bakteri konsantrasyonunu aydınlatmak için kullanılır.
Seyreltme kaplama, bakteri sayımı için yaygın, ucuz ve basit bir yöntemdir, ancak birkaç dezavantajı vardır. Seyreltmeler sırasında toprağın çökelmesine izin verilmemelidir, bu da önyargılı büyümeye yol açabilir. Bazı toprak bakterileri plakalar üzerinde kültür yapmaz veya gözlemlenemeyecek kadar yavaş büyür. Ek olarak, bu yöntem, kolonilerin tek bir bakteriden oluştuğunu varsayar, ancak bunlar birden fazla hücre kümelerinden kaynaklanabilir.
Bazı bakteri türleri, farklı büyüme ortamlarında daha iyi büyür. Çok çeşitli bakterileri kültürlemek için yaygın bir substrat, bir agar-pepton maya plakasıdır. Actinomycetes tercihen bu filamentli bakterilerin büyümesine daha iyi uyan gliserol-kazein bazlı plakalar üzerinde büyür.
Artık bakteri sayımının arkasındaki kavramı anladığınıza göre, bu işlemin laboratuvarda nasıl gerçekleştirildiğini görelim.
Prosedüre başlamak için 10 g toprak numunesini tartın ve 95 mL deiyonize suya ekleyin. Süspansiyonu iyice çalkalayın ve "A" olarak etiketleyin. Toprak çökmeden önce, steril bir pipetle 1 mL süspansiyonu çıkarın ve 9 mL deiyonize suya aktarın. İyice girdap yapın ve "B" olarak etiketleyin.
Bu seyreltme adımını, her seferinde 1 mL önceki süspansiyon ve 9 mL deiyonize su ile 3 kez tekrarlayın. Bunları sırayla C, D ve E tüpleri olarak etiketleyin. Bu, mL başına 10-1 ila 10-5 gram toprak seri seyreltmeleriyle sonuçlanır.
Bakteri kolonilerini büyütmek için, önceden hazırlanmış 3 pepton-maya agar plakasını alın ve bunları C, D ve E olarak etiketleyin. İlgili numuneleri vorteksleyin ve her bir plakaya 0.1 mL pipetleyin. CFU'lar mL başına rapor edildiğinden, 0.1 mL kullanmak seyreltmeyi on kat daha artırır.
Ardından, bir cam yayıcıyı etanole batırın. Etanolü tutuşturmak ve yakmak için yayıcıyı birkaç saniye aleve koyun. Bu, yayıcıyı sterilize edecektir.
Alev sönene kadar yayıcıyı ilk plakanın üzerinde tutun. Kapağı yakın tutarak plakayı hızlı bir şekilde açın. Yayıcıyı soğuması için agar'a inokulumdan uzağa dokundurun ve ardından serbest sıvı izleri kaybolana kadar inokülum damlasını yüzeye yayın. Plaka kapağını değiştirin.
Yayıcıyı yeniden alevlendirin ve plakayı havadaki organizmalarla kirletmemek için hızlı bir şekilde çalışarak işlemi bir sonraki plaka ile tekrarlayın. Agarın üzerine düşen nem damlalarını önlemek için plakaları ters çevirin ve plakaları bir hafta boyunca oda sıcaklığında inkübe edin.
Aktinomisetleri büyütmek için, önceden hazırlanmış üç gliserol-kazein plakası alın ve bunları B, C ve D olarak etiketleyin. Daha önce gösterilen teknikleri kullanarak, plakayı B, C ve D süspansiyonlarından 0.1 mL yayın. Daha düşük seyreltmeler kullanılır, çünkü aktinomisetler tipik olarak bakteri popülasyonunun 1/10'u kadar bulunur.
Son olarak, bu plakaları ters çevirin ve iki hafta boyunca oda sıcaklığında saklayın.
İnkübasyondan sonra, tüm bakteri plakalarını dikkatlice inceleyin ve koloni büyüklüğü ve şeklindeki farklılıkları not edin. Agarda yetiştirildiğinde, bakteriler renksizden parlak turuncu, sarı veya pembeye kadar değişen sümüksü koloniler üretir. Buna karşılık, aktinomiset kolonileri kireçli, sert, köseledir ve diğer bakteri kolonilerinin bulaşacağı basınç altında kırılır. Bu, kolonilerin steril bir halka ile dokunarak ayırt edilmesini sağlar.
Herhangi bir aktinomiset dahil olmak üzere bakteri kolonilerinin sayısını sayın ve kaydedin. Sadece plaka başına 30-200 koloni olan plakaları sayın.
Belirli bireysel bakterilerin kültürlerini büyütmek için, komşu kolonilerden iyi ayrılmış kolonileri seçerek, herhangi bir plakadan ayrı koloniler seçin. Yayılan bir halkayı sterilize edin, ardından plakayı açın ve soğuması için halkayı boş bir yere dokundurun. Ardından, döngüye ilgilenilen koloniden küçük bir miktar seçin.
Taze bir pepton-maya tabağı alarak, bir tarafta birkaç santimetre uzunluğunda bir çizgi çizin. Sterilize edin ve tekrar soğutun, ardından yalnızca ilk geçişte ilk çizgiyi geçen bir çizgi oluşturun. Bu işlemi aynı şekilde iki kez daha tekrarlayın. Bu çizgili "seyreltme", ilmek üzerindeki hücrelerin birbirinden ayrılmasına neden olur. İki hafta boyunca oda sıcaklığında inkübe etmek için plakayı karanlık bir alana yerleştirin.
Bakteri ve aktinomiset koloni sayımlarından, toprağın gramı başına Koloni Oluşturan Birimler belirlenebilir. Bir gram toprak başına düşen koloni sayısı, plaka üzerinde sayılan koloni sayısına eşittir ve kaplanan seyreltmenin tersi ile çarpılır. Örneğin, 0.1 mL'lik bir aşılayıcı ile 10-5'lik bir seyreltme plakasında 46 koloni sayılırsa, o zaman gram toprak başına CFU 10-6 x 46 veya gram toprak başına 46 milyon CFU'ya eşittir.
Bakteri sayımları ve kültürlerinin gerçekleştirilmesi, birçok bilimsel araştırma veya protokolde önemli bir ilk adımdır.
Sağlıklı toprak, gram başına 106 ila 108 bakteri içerir. Toprağın bakteri sayımı, ilgilenilen toprakların sağlığını belirlemek için kullanılabilir ve gram başına 106 ve 108'den az bakteri sayımı, sağlıksız veya fakir toprağı gösterir. Bu, besin veya organik madde eksikliğinden, aşırı toprak pH'ından kaynaklanan abiyotik stresten veya toprak kirliliğinden kaynaklanabilir.
Günümüzde tıpta kullanılan birçok antibiyotik türü ilk olarak toprakta yaşayan bakteri veya mantarlardan tanımlanmıştır. Saf suşları toprak kültürlerinden izole etmek, bilim adamlarının yeni antibiyotik bileşiklerini tanımlamasına potansiyel olarak yardımcı olabilir. Burada, bakteri çimleri ile yetiştirilen plakalara test bakterileri veya izole edilmiş ilgilenilen bileşikler eklenebilir ve bunların çim büyümesi üzerindeki etkileri kaydedilebilir. Test bakterisi veya bileşiği tarafından büyümenin engellendiği bakteri çimlerindeki açık yamalar, antibiyotik aktivitesini gösterebilir.
Bezelye ve fasulye de dahil olmak üzere baklagil bitkileri, azot sabitleyici bakterilerle simbiyotik ilişkilere dayanır. Bu bakteriler toprakta veya kök sistemindeki nodüller içinde serbestçe yaşar ve bitki tarafından kullanılan azot bileşikleri üretir. Fakir topraklarda, baklagillerin topraktan kültürlenmiş azot sabitleyici bakterilerle takviye edilmesi, bitkilerin büyümesini ve sağlığını artırabilir. Bu, daha büyük, daha sert bitkilerle sonuçlanabilir ve bu da daha fazla mahsul verimi sağlar.
Az önce JoVE'nin bakteri sayımına girişini izlediniz. Artık toprak numunelerinin seyreltilmesinin nasıl yapılacağını, koloni sayımı ve koloni izolasyonu için nasıl plaka yapılacağını ve toprak numunelerindeki bakteri sayılarının nasıl hesaplanacağını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why is dilution necessary when culturing bacteria from soil samples?
Soil typically contains over one million bacteria per gram, making direct plating impossible for accurate colony counting. Serial dilutions reduce bacterial concentration to levels where individual colonies can grow separately on media plates, enabling accurate enumeration and calculation of the original bacterial population in the soil sample.
Q2: What is the difference between bacteria and actinomycetes in soil?
Actinomycetes are filamentous bacteria that grow strung together to form hyphae, distinguishing them from typical bacteria. They account for approximately 10% of the total bacterial population in soil and preferentially grow on glycerol-casein based plates, whereas most bacteria grow on peptone-yeast agar plates.
Q3: How do you prepare serial dilutions of a soil sample for bacterial enumeration?
Weigh 10 grams of soil and add to 95 milliliters of deionized water, then shake well. Transfer 1 milliliter to 9 milliliters of fresh water and vortex. Repeat this process four times sequentially, creating dilutions from 10-1 through 10-5 grams of soil per milliliter, ensuring the soil does not settle between transfers.
Q4: What colony characteristics distinguish actinomycetes from other bacteria on agar plates?
Actinomycete colonies appear chalky, firm, and leathery, breaking under pressure when touched with a sterile loop. In contrast, typical bacterial colonies are slimy and range from colorless to bright orange, yellow, or pink, smearing when touched. These tactile differences allow easy distinction between colony types.
Q5: How is the colony forming unit count calculated from dilution plates?
Multiply the number of colonies counted on the plate by the reciprocal of the dilution factor. For example, 46 colonies on a 10-5 dilution plate with 0.1 milliliter inoculant equals 46 million CFUs per gram of soil. Only count plates containing 30-200 colonies for accuracy.
Q6: What do bacterial counts reveal about soil health?
Healthy soil contains between 10-6 and 10-8 bacteria per gram. Counts below 10-6 or above 10-8 indicate unhealthy soil, potentially caused by nutrient deficiency, organic matter loss, extreme pH, or contamination. Bacterial enumeration serves as a key indicator for assessing soil ecosystem health and quality.
Q7: How can isolated soil bacteria be used to identify antibiotic compounds?
Test bacteria or compounds are added to plates containing bacterial lawns, and growth inhibition is observed. Clear patches where growth was inhibited may indicate antibiotic activity. This method allows scientists to screen isolated soil bacteria for potential new antibiotic compounds with medical applications.
Chapters in this video
0:00
Overview
1:25
Principles of Culturing and Enumerating Soil Bacteria
3:33
Preparation of Soil Dilutions
4:29
Making Spread Plates for Bacterial Culture
6:20
Bacterial and Actinomycetes Counts
7:09
Isolation of Pure Cultures
8:41
Applications
10:31
Summary
Videos from this collection: