标准菌株、工作菌株与质控菌株的筛选和鉴定方法有哪些？

 

百欧博伟生物：标准菌株、工作菌株与质控菌株的筛选和鉴定，需围绕其核心定位（标准性、实用性、质控有效性）展开 —— 标准菌株侧重“权威溯源与原始特性保留”，工作菌株侧重 “功能稳定与生产 / 研究适配性”，质控菌株侧重“性能达标与检测重复性”。两者的方法既有共性（如身份确认），也有针对各自需求的特殊步骤，具体可分为筛选方法和鉴定方法两大类，结合菌株类型差异解析如下：

 

一、筛选方法：根据菌株功能定位，筛选“符合场景需求”的菌株

 

筛选的核心是“从候选菌株中筛选出满足特定目标的菌株”，不同菌株的筛选逻辑差异显著，具体如下：

 

（一）标准菌株：以“权威获取 + 溯源验证”为主，几乎不涉及“主动筛选”

 

标准菌株的核心价值是“作为行业基准”，其来源必须是国际 / 国家权威保藏机构（而非自主筛选），筛选环节更多是“对获取的标准菌株进行合规性验证”，确保其未被污染、特性未退化。

 

核心步骤：

 

权威机构获取：从公认保藏机构购买，获取时需确认菌株编号（如 ATCC 25922，大肠杆菌标准株）、保藏状态（冻干 / 斜面）、说明书（含特性描述、保存条件）；

 

溯源验证：核对菌株编号与机构数据库信息，确认无编号错误或信息不符；

 

纯度检查：将菌株复苏后，通过“纯培养验证”（如划线接种到平板，观察菌落形态是否单一，无杂菌菌落），排除运输或复苏过程中的污染。

 

关键原则：标准菌株不可“自主筛选”，必须依赖权威来源，避免因菌株来源不明确导致“基准失效”。

 

（二）工作菌株：以“功能适配性 + 稳定性”为核心，兼顾安全性

 

工作菌株需满足“特定应用场景需求”，筛选需从“功能、稳定性、安全性”三方面切入，来源可分为“标准菌株传代衍生”或“自然环境 / 样本中筛选”。

 

核心步骤（以工业发酵用工作菌株为例）：

 

候选菌株来源：

 

方式 1：从标准菌株传代（如将 ATCC 10231 的酿酒酵母标准株传代，筛选生长更快的菌株作为工作株）；

 

方式 2：从自然样本筛选（如从腐乳中筛选产蛋白酶的毛霉，从土壤中筛选产纤维素酶的芽孢杆菌）；

 

功能筛选（核心）：针对目标功能设计筛选方案，如：

 

发酵菌株：测定候选菌株的“产物产量”（如酿酒酵母的乙醇产率、青霉素菌株的青霉素效价）、“底物利用率”（如葡萄糖转化效率）；

 

降解菌株：测定对目标污染物的降解率（如假单胞菌对石油烃的降解率）；

 

科研用菌株：筛选 “生长速度快“易培养”的菌株（如大肠杆菌衍生株，适合分子克隆）；

 

稳定性筛选：

 

多次传代验证：将候选菌株连续传代 10-20 代，每代检测核心功能（如产率、降解率），筛选“功能衰减≤5%” 的稳定菌株（避免传代后突变导致功能丢失）；

 

保存稳定性验证：将菌株冻干或 - 80冷冻保存 3-6 个月，复苏后检测功能，确保保存后特性不变；

 

安全性筛选：排除致病、产毒风险，如：

 

食品用菌株：检测是否产毒素（如金黄色葡萄球菌产肠毒素）、是否为致病菌（如沙门氏菌、李斯特菌）；

 

工业用菌株：确认无环境风险（如不产生有害代谢物、不破坏生态）。

 

（三）质控菌株：以“性能达标 + 重复性”为核心，筛选“符合检测标准”的菌株

 

质控菌株的核心需求是“能稳定验证检测方法的有效性”（如阳性对照、灵敏度验证），筛选需严格对标行业标准，确保其性能参数（如药敏敏感率、生化反应一致性）符合要求。

 

核心步骤：

 

候选菌株来源：多从标准菌株传代（如将 ATCC 25922 大肠杆菌标准株作为候选，筛选药敏质控株），或从权威机构直接购买“预认证质控菌株”；

 

性能指标筛选（核心）：针对具体检测场景，筛选性能达标的菌株，如：

 

药敏试验质控株：需满足“抑菌圈直径 / 最小抑菌浓度（MIC）在标准范围”，筛选时需重复测定 3-5 次，确保结果波动≤10%；

 

无菌检查质控株：需满足“在特定培养基上生长良好，且不污染其他菌株”（如铜绿假单胞菌 ATCC 9027在营养琼脂上 24 h 内形成绿色菌落，无杂菌）；

 

生化鉴定质控株：需满足“生化反应 符合标准”（如大肠杆菌质控株应发酵乳糖、葡萄糖产酸产气，不产 HS）；

 

重复性筛选：不同批次、不同操作人员、不同时间检测，验证菌株性能的一致性（如连续 10 批次检测，药敏 MIC 均在标准范围）；

 

稳定性筛选：短期（1 个月）和长期（6 个月）保存后，复苏检测性能，确保无明显变化（如冻干保存后，抑菌圈直径变化≤1 mm）。

 

二、鉴定方法：确认菌株“身份正确 + 特性达标”，三类菌株通用核心方法

 

鉴定的目的是“明确菌株的分类地位”和“验证核心特性是否符合要求”，三类菌株的鉴定方法存在共性（如分子鉴定是金标准），但需结合自身定位补充针对性验证，具体可分为表型鉴定、分子鉴定、功能特性验证三大层次，层层递进确保准确性。

 

（一）基础层：表型鉴定（形态 + 生化，快速初步确认）

 

通过菌株的“外在形态”和“代谢特性”初步判断身份，适合快速筛查，是鉴定的第一步。

 

鉴定类别       核心方法       适用场景与示例

 

形态学鉴定  菌落形态观察：接种到标准培养基，观察菌落大小、颜色、边缘、质地、是否产色素；显微镜观察：革兰氏染色、乳酸酚棉蓝染色，观察细胞形态、排列方式。  金黄色葡萄球菌：营养琼脂上形成金黄色圆形菌落，革兰氏阳性球菌，呈葡萄状排列；大肠杆菌：麦康凯琼脂上形成红色菌落，革兰氏阴性短杆菌。

 

生化特性鉴定  使用生化反应管或自动化生化鉴定系统，检测菌株对碳源、氮源的利用能力。 沙门氏菌：不发酵乳糖，产 HS，脲酶阴性；  铜绿假单胞菌：氧化酶阳性，能利用柠檬酸盐，产绿脓素。

 

（二）核心层：分子鉴定（基因层面，金标准，确保身份唯一）

 

通过检测菌株的“基因序列”，从分子层面精准确认分类地位，避免表型相似导致的误判，是三类菌株鉴定的必需步骤（尤其是标准菌株，需 100% 匹配权威序列）。

 

常用方法：

 

16S rRNA 基因测序（细菌 / 古菌）：

 

原理：16S rRNA 基因是细菌的 “进化保守基因”，不同物种的序列存在特异性差异，通过测序并与数据库中标准菌株的序列对比，同源性≥99% 可判定为同一物种；

 

示例：鉴定一株“疑似大肠杆菌”，测序其 16S rRNA 基因，与 ATCC 25922（大肠杆菌标准株）的序列同源性达 99.8%，可确认其为大肠杆菌。

 

ITS 测序（真菌）：

 

原理：ITS（内转录间隔区）是真菌核糖体 RNA 基因的非编码区，进化速度快，物种特异性强，是真菌鉴定的金标准；

 

示例：鉴定一株“疑似酿酒酵母”，测序 ITS 序列，与酿酒酵母标准株（ATCC 10231）同源性≥99%，可确认身份。

 

特异性基因检测（针对特定特性）：

 

目的：验证菌株是否携带关键功能基因（如耐药基因、产毒基因），确保特性达标；

 

示例：

 

质控菌株（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 MRSA）：需检测是否携带 mecA 基因（耐药关键基因），通过 PCR 扩增 mecA 基因，阳性则确认其耐药特性；

 

致病菌标准菌株（大肠杆菌 O157:H7）：需检测 stx1/stx2 基因（产志贺毒素基因），确保其致病特性。

 

全基因组测序（WGS，高阶鉴定）：

 

适用场景：标准菌株的精准溯源、质控菌株的深度特性验证（如确认无未知突变）；

 

优势：可获取菌株的全部基因信息，不仅能确认分类地位，还能分析耐药基因、代谢通路、毒力基因等，是目前最精准的鉴定方法（如 ATCC 菌株均提供全基因组序列，可用于对比验证）。

 

（三）应用层：功能特性验证（针对工作 / 质控菌株，确保“能用、好用”）

 

表型和分子鉴定确认“身份正确”后，需结合菌株的应用场景，验证其核心功能是否符合需求 —— 这是工作菌株和质控菌株的关键鉴定步骤（标准菌株需验证原始特性是否保留）。

 

工作菌株的功能验证：

 

发酵菌株：测定产物产量（如酿酒酵母的乙醇产率≥10%）、发酵周期（如 24 h 内完成发酵）；

 

酶制剂菌株：测定酶活性（如纤维素酶菌株的酶活≥50 U/mL）；

 

益生菌菌株：测定活菌数（如双歧杆菌工作株的活菌数≥10 CFU/g）、耐酸性（模拟胃酸环境后活菌存活率≥80%）。

 

质控菌株的功能验证：

 

药敏质控株：按 CLSI 标准测定 MIC 或抑菌圈直径，确保在标准范围（如 ATCC 25922 对氨苄西林的 MIC 应为 2-8 μg/mL）；

 

无菌检查质控株：接种到无菌检查用培养基（如硫乙醇酸盐流体培养基），24-48 h 内观察生长情况，确保 “生长旺盛且无杂菌”；

 

生化质控株：使用标准生化管验证所有关键反应（如大肠杆菌质控株需 100% 发酵乳糖、葡萄糖，不发酵蔗糖）。

 

标准菌株的特性验证：

 

复苏后需验证其 “原始标准特性”（如 ATCC 6538 金黄色葡萄球菌，需验证其产生金黄色色素、凝固酶阳性、溶血性阳性），确保与权威机构说明书一致，无特性丢失。

 

三、三类菌株筛选与鉴定的核心差异总结

 

维度     标准菌株     工作菌株    质控菌株

 

筛选核心 权威来源 + 溯源验证 功能适配性 + 传代稳定性 + 安全性 性能达标+ 检测重复性

 

鉴定重点 身份精准性+ 原始特性保留 身份正确 + 核心功能达标 身份正确 + 性能参数 符合标准

 

关键标准 权威机构说明书 生产/研究需求标准 行业检测标准

 

总结

 

筛选和鉴定的逻辑可概括为：“筛选选‘合适的’，鉴定定‘正确的’”—— 筛选是从候选菌株中挑出满足场景需求的“潜力株”，鉴定是通过表型、分子、功能三层验证，确认其 “身份无误、特性达标”。

 

标准菌株是“基准”，核心在“权威溯源”；

 

工作菌株是“工具”，核心在“功能稳定”；

 

质控菌株是“标尺”，核心在“性能精准”。

 

三者的方法均需围绕自身定位，确保最终菌株能满足“标准化、可重复、可控化”的应用需求。

 

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