功能基因多样性测序样本送样建议
1.土壤的微生物实验样本采集
1.1土壤采样前期准备之器具准备
为了采样顺利开展,请提前准备好以下采样器具以及其他所需材料。采样工具和盛放土壤样本的容器必须提前灭菌(锡 箔纸包裹,高压蒸汽灭菌后,120 ℃烘箱过夜),避免外源物质干扰。
1.2采样位置选择
根据研究目的,进行采样点的选择,采样点的选择应遵循以下原则:
A. 采样点土壤类型特征明确,地形相对平坦、稳定,植被良好。
B. 坡脚、洼地等具有从属景观特征的地点不宜设置采样点。
C. 城镇、住宅、围墙、道路、沟渠、田埂、粪坑、堆肥点、坟墓等地人为干扰大,可能造成土壤特性错乱,使土壤失去代 表性,不易设置采样点。
D. 采样点离铁路、公路至少 300 m 以上。
E. 采样点以剖面发育完整、层次较清楚、无侵入体为准,不在水土流失严重或者表土被破坏处设采样点。
F. 不在多种土类、多种母质交错分布、面积较小的边缘地区布设采样点。
注意事项:确定采样点后可以使用精准地图或者GPS 进行采样点定位,或者在采样点进行标记,便于以后重复取样或者进行比较试验。
1.3取样方法设置
注意!同一次实验,同一种方法。
A.土壤横向取样方法示意图:
B.土壤纵向取样方法示意图:
1.4 普通土壤
1) 去除土壤上面的覆盖物,包括植物、苔藓、可见根系、凋落物以及可见的土壤动物等。
2) 对采样器使用酒精棉擦拭,待酒精挥发完全后,可使用采样样方处土壤浸润采样器。后续每次更换样方均需重复此步骤。
3) 同一样方多点混合取样(建议 3-5 个点等量混合),去除样本中的植物、可见动物以及石粒等,然后根据土壤情况,选 择是否过筛,
1、 推荐过 2 mm 筛;
2、 一些有机质(如粗腐殖质或泥炭等)不能通过 2 mm 筛,此时可以选择过 4-5 mm 筛;
3、 如果土壤粘度太大或者含水量太高,可以选择不过筛。
4) 将混合好的土壤样本,分装多份,每份3-5 g,液氮速冻(如果条件不允许,可以选择放在冰盒中,尽快运回实验室), 随后转移至-80 ℃冰箱保存,用于测定土壤微生物;另外留出一部分土壤,用于测定土壤理化指标(如有机质、全氮、 矿质元素等)。
1.5 根际土壤
1.5.1作物类(草地等矮小植物)根际土壤
1) 采集植物植株,去除根部大块土壤,置于冰上运输至实验室。
2) 晃动根部,去除根部松散的土壤后,使用无菌刷子从根部收集残留土壤。
3) 同一样方多点取样土壤样本等量混合均匀后,液氮速冻 1 h 以上,置于-80 ℃冰箱保存。
1.5.2林木类根际土壤
1) 采集地面下 10-20 cm 根际土壤,置于冰上运输至实验室。
2) 过2-5 mm 孔径无菌筛网。
3) 同一样方多点取样土壤样本等量混合均匀后,液氮速冻 1 h 以上,置于-80 ℃冰箱保存。
1.6活性污泥/沉积物类
同一活性污泥装置,进行多点取样并等量均匀混合至约 10 mL 的悬浮污泥样本或5-10 g 沉降物,保存无菌冻存管,液 氮速冻或冰/干冰避光运回实验室,置于-80 ℃保存。若液态污泥样本沉降物较少,需加大取样量。
1.7水体/地表沉积物
主要包括城市、河流、管道污泥,海底、江河、湖泊、冰川等环境沉积物。使用重力取样器取距离
水底/地表 0-10 cm(具体按实验目的而定)沉积物(底泥)5-10 g,保存无菌冻存管中,液氮速冻或冰/干冰避光运回实验室,置于-80 ℃保存。
1.8岩石、砂砾类岩石
1) 取 10 根经无菌水湿润的消毒棉签,擦拭岩石表面,面积约35cm2,保留拭子放入无菌离心管(可事先装入 6 mL无菌水),置于冰上运送至实验室。
2) 将样本超声 20s,接着涡旋 1 min,再超声 20 s,无菌移除拭子,18000 ×g 离心 10 min,去上清,收集沉淀,进行 DNA 提取。拭子数量和擦拭面积可依实际情况酌情增减。
注意事项:采集其他体积较大的样本表面微生物均可参考此方法。
1.9沙石
1) 无菌采集沙石样本保存无菌袋或冻存管中,置于冰上运送至实验室。
2) 使用 50 mL 无菌水浸没沙石,大力晃动数秒(或低速离心孵育一定时间),收集液体,使用0.22 μm 孔径滤膜过滤,将 滤膜样本置于无菌冻存管中,液氮速冻后-80 ℃冰箱保存。
3) 注意事项:采集颗粒类样本表面微生物均可参考方法。
2水体的微生物实验样本采集
2.1水体采样器具准备
为了采样顺利开展,请提前准备好以下采样器具以及其他所需材料。采样工具和盛放水体样本的容器必须提前灭菌(如 锡箔纸包裹,高压蒸汽灭菌后,120 ℃烘箱过夜),避免外源物质干扰。
a)普通采样器:在进行河、湖或者是海洋等表层水体采样时,可以使用处理后的塑料瓶即可。
b)排空式采样器:一种手动简便易行的采样器,该采样器可以沉入预定的深度进行特定深度水体样本的采集 。
c)多通道综合深度采样器:此类设备可以用于深海水体样本的采集,保证水体样本微生物群落结构的稳定。
2.2采样容器洗涤
1) 容器洗涤:将容器用水和洗涤剂清洗除灰尘、油污后,用自来水冲洗干净,再用 10%的硝酸或盐酸浸泡8h,取出后用自来水冲洗 3 次,最后用蒸馏水充分淋洗干净。
2) 容器灭菌:高温高压灭菌,并及时烘干容器;如果无法灭菌,可以使用 75%酒精和无菌水反复冲洗。
注意事项:处理后的容器应在 2周内使用;更换样地进行样本采集前,使用酒精对仪器设备进行消毒灭菌处理,或者使用样 地水体对仪器设备进行润洗。
2.3水体取样方案
1) 样本采集:水体的取样深度和范围可以根据实验目的进行确定选择,并采用相应的采样器进行样本采集。
2) 样本处理:根据实验设置,选取适当孔径的滤膜(常用0.22μm孔径),使用水体抽滤机抽滤 1~100 L 水体(不同水质间差异极大,根据水质选择抽滤体积),或抽滤 至滤膜上可见明显覆盖物。收集滤膜进行 DNA 提取或置于-80 ℃冰箱保存。
注意事项:根据水体中微生物含量,依据项目经验,污水等菌群丰富的水体用量一般为200-1000 mL,湖泊、河流等自然水体一般为 1-2 L,自来水等菌群含量较低的水体则一般为 1-5 L,甚至更多。如果体积超过 2mL,且细菌含量较低,需要全部上样提取,则不可直接冻存后送公司,因为冻融过程中液体里的细菌极可能破裂,到公司后通过离心或者过膜收集菌体时已 经无法收集到已经破裂的菌体。正确的处理方法是在样品冻融前进行离心或过膜处理,将滤膜或者离心得到的沉淀送到公司。
2.4滤膜选择
滤膜孔径大小选择(不同材料有不同的界定,下述数据仅供参考)
Ø 0.22 μm 适用于细菌/病毒。
Ø 0.8 to 5 μm 适用于超 微浮 游 生物 ( Piconanoplankton)。
Ø 5 to 20 μm 适用于微型浮游生物(Nanoplankton)。
Ø 20 to 180 μm 适用于小型浮游生物(Microplankton)。
Ø 180 to 2000 μm 适用于中型浮游生物(Mesoplankton)。
2.5抽滤操作
通常情况下,对环境水体微生物进行检测之前,需要通过抽滤装置对水体样本中的微生物进行富集,具体抽滤装置如上 图。抽滤时,先将真空泵打开,然后将环境水体倒入,当滤膜表面有可见覆盖物后,可以停止加样。抽滤结束后,先拔掉抽 滤管,再关闭抽滤泵,防止倒吸。用镊子将滤膜取出,放入冻存管中,保存于-80 ℃冰箱,尽量使用 1 张滤膜进行样本富集。
2.6离心处理
1) 通常情况下,环境水体样本的富集推荐使用真空抽滤的方法,如果样本浑浊度很大或者没有抽滤装置,可以考虑使用离 心的方法进行富集。此方法只作为备选方法,不推荐使用。
2) 水体样本浑浊度较大的情况下,可以使用小型离心管,离心 2-6 mL 样本后送沉淀物(管底要有一定量的沉淀物),13000 g 离心 5-10 min。
3) 水体比较澄清的情况下,需要加大离心的样本量,这时可以使用大离心管,离心50-100 mL 甚至更多体积的样本,送 样标准依然是以底部有一定量的可见沉淀物为准。通常大型离心机的转速不是很高,可以适当的增加离心的时间。
3发酵液
1) 对于水质较为混浊的(微生物含量较为丰富的发酵液)水体,三点取样混合摇匀。
2) 取8-10mL 分装至两个耐-192℃超低温的无菌 5mL 离心管中,每个分装 4mL(注意不要分装过满,防止水样冻存体积膨胀致使离心管破裂,被其他微生物污染)。
3) 液氮速冻,-80℃保存。
4 气体的微生物实验样本采集
1) 对于空气样本采集,建议使用专门的空气收集仪器,使用时注意对专用采样仪器的进样头、切割头和膜托等关键部位进行清洗。
2) 空气收集仪器的采样模式大概分为两种,一种是无菌滤膜收集方法,另一种是液体撞击式收集方法:
无菌滤膜收集方法:可将无菌滤膜置于采样器中(滤膜材质为玻璃纤维,直径 80 mm),空气流量为 1 L/min,收集1-2h。
液体撞击收集方法:建议用无菌水或者PBS 缓冲液作为样本吸附液,收集完后,对含有空气微生物的吸附液进行 离心或者过滤浓缩的方法提取DNA即可。
3) 对于无菌滤膜收集方法,可以通过寄送滤膜的形式将收集的空气微生物样本运往公司,运输途中建议干冰寄送,干冰需要5-10 kg;
4) 对于液体撞击收集方法,将吸附液过滤后的滤膜寄送,过滤的步骤可以参照灌溉水样的样本采集流程;样本运输建议干冰寄送,干冰需要 5-10 kg。
5 辅助材料
5.1 致病细菌灭活和收集(用于 DNA 项目)
1) 菌液体培养物混匀,取3ml 入 15ml 离心管,加入 7ml 无水乙醇混匀(至乙醇终浓度为 70%)室温处理 2 小时。
2) 4500g 离心 10min,沉淀菌体,弃上清。
3) 加入1-1.5ml 无菌 PBS 或生理盐水重悬,转移至 1.5ml 离心管,8000g 离心,10min,弃上清。
4) 再加入1ml 无菌 PBS 或生理盐水重悬,再次 8000g 离心,10min,弃上清。
5) 沉淀可进行DNA 提取实验,或冷冻保存。
注意:上述体积可根据实际情况调整,需要注意的是,不论体积如何,加入乙醇使终浓度 70%-75%,加入的菌 PBS 或生理 盐水的作用是去除残余的乙醇,可增大体积或增加洗涤次数。
5.2 致病菌灭活和收集(用于 RNA 项目)
细菌真菌 RNA 提取有独特的方法,如客户需要,实验室可以通过销售或项目管理申请,向客户提 供两种试剂(溶液 A,溶液 B),对致病菌样品进行预处理。该步骤仅适用于做 RNA 项目的样品。
处理流程主要包括:
8000g 离心 10min 收集菌体(约 10-50mg,不超过半颗黄豆大小,如超过,则需要增加加入溶 液量)。
加入500μL 溶液 A 重悬。
加入 500μL 溶液 B,剧烈震荡混匀,(AB 不互溶需要剧烈震荡为乳浊液,防止分层)。
-80℃ 保存,干冰运输。
5.3 土壤 RNA 样品预处理
5.3.1一般土壤
不同地域土壤,极低海拔或高海拔地区;不同处理土壤,如追肥、足灌、耕作方式、污染程度等;根系及非根系土壤,研究根际及非根际,根表及根内微生物等。
取样方法
(1)采样所用工具或其他物品都要事先灭菌,或用采取的土壤擦拭。
(2)取5-10 cm处普通土壤,针对际土壤,需采集20 cm深的土壤于50mL的无菌管里,多点采取重量相当的土壤进行混匀,去除杂质后再取一定量土壤装入无菌管,每个样品取样2-10g,迅速放在液氮里冻存。
(3)密封后用大体积干冰运输,且要保证我方在收到样品开箱检验时有足够的干冰剩余。
注意事项:为防止交叉污染,不建议使用自封袋取样。
5.3.2 污泥样本
不同类型污泥,如水池、沼气池、生物电池等;不同处理污泥,如地域、深度、污染程度等。
取样方法
(1)活性污泥样本取自活性污泥装置中,一般取样量大于20ml,将其置于无菌管中,建议立即提取后-80℃保存。
(2)海洋沉积样本根据研究目的进行取样,一般建议取50g 以上的沉积物装入冻存管中,低温运输并尽快进行提取-80℃保存。
注意事项:活性污泥样本等一般建议及时提取,样本体积较大,长时间-80℃保存,主要是冻融提取比较困难,加大了实验工作量及难度。建议提取后保存RNA即可。
针对固体样品可以直接冻存送样。建议使用RNA保护剂保存,具体方法如下:
(1)每克土壤加入2~2.5倍体积保护液,如1g土壤中加入2~2.5 ml保护液。注意:若对象是底泥沉积物样品,每克湿重样品请加3倍体积保护液。
(2)涡旋或手工摇匀,使样品与溶液混匀,保护液液面应当高于土样层。根据情况-20℃、4℃或室温保存。
(3)提取样本RNA时,2500×g离心5min,移除Tube管中的保护液,收集土样。
备注:常用保护液为LifeGuardTM Soil Preservation Solution或RNAprotect Bacteria Reagent。
5.3.3 水体样本
不同类型,如海水、污水、养殖水等水体;
不同处理,如处理时间、深度、受污染程度等水体。
取样方法
(1)采样后进行滤膜过滤,选择合适孔径的滤膜,对于澄清水体或者略浑浊水体,选用0.22μm或者0.45 μm的滤膜,取样体积大于5L。
(2)对于浑浊水体,建议先用大孔径的滤膜过滤一遍,再用小孔径的滤膜过滤。
(3)将滤膜冻干后,用大体积干冰运输,且要保证我方在收到样品开箱检验时有足够的干冰剩余。
