一种切取头及菌丝的切取方法

1.本发明涉及实验设备领域，尤其涉及一种切取头及菌丝的切取方法。


背景技术：

2.微生物可以用来生产酶制剂、有机酸、氨基酸、抗生素、维生素、激素、乙醇、生物材料等诸多产品，优良的菌种是实现微生物发酵高产的根本。诱变和高通量编辑都会产生大量的候选菌株，高通量筛选是从诸多候选菌株中高效快速筛选出更优秀菌株的重要手段。
3.微生物的高通量筛选(high throughput screening，hts)技术是以孔板或琼脂平板为菌株的培养载体，利用先进的现代自动化操作系统执行实验过程，以灵敏快速的检测仪器采集实验数据，在短时间内培养和测试大量的微生物菌株，从中找到更优秀的菌株。
4.生物量是发酵的重要影响因素，孔板法测试微生物的发酵性能与孔中的生物量密切相关，如果生物量不能均匀地分配到同一批孔板，则发酵结果的可比性差，因此，应该保证各孔中生物量的一致。
5.然而，菌丝/菌丝体的均匀挑取和分配是放线菌、丝状真菌和大型真菌(本专利将放线菌、丝状真菌和大型真菌统称为“丝状菌”)高通量筛选的瓶颈。由于丝状菌的形态特点，现有的移液工作站、流式细胞技术和微流控技术等适合单细胞的仪器和方法，不能实现菌丝的均匀挑取和分配。有的采取以挑菌线缠绕的方法挑取丝状菌的菌丝，然后分配到深孔板中，这种缠绕的方式也不能实现菌丝的均匀挑取和分配。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明的第一个目的是提供一种切取头，其能够均匀地切取菌丝或者菌丝体。本发明的另一个目的提供了一种菌丝的切取方法，其能够均匀地切取菌丝，并放入孔板中进行对比实验，进而筛选出找出最优的菌株。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种切取头，切取头本体，所述切取头本体为空心筒体，所述切取头本体包括切削部和连接部，所述切削部连接在所述连接部的底端，所述切削部的底端形成有切削刃，用于执行切取动作，所述连接部用于与机械臂连接。
9.进一步地，所述切取头本体由树脂或塑料制成。
10.进一步地，所述切取头本体为空心圆筒。
11.进一步地，所述空心筒体的内部还设有过滤层，所述过滤层仅可供气体通过，用于过滤所述气体内的微生物，实现无菌状态。
12.进一步地，所述切削部的直径与所述连接部的直径不同。
13.进一步地，还包括套设在所述切取头本体外的外层切削套筒，所述外层切削套筒的内壁与所述切削头本体的外壁贴合，且二者之间可相互转动，所述外层切削头本体的底部形成有切削刃。
14.第二方面本发明还提供一种菌丝的切取方法，基于所述的切取头，其特征在于，包
括步骤：
15.将所述切取头安装在自动切取机上，并将切取头的切削部对准菌落边缘的一个区域；
16.连同培养基一起从菌落上切取一圆片形成菌落片，与此同时抽取所述切取头本体内的气体，使所述切取头本体内形成负压，以使菌落片不脱落；
17.通过切取头带着切取的菌落片移动到待接种的培养孔或琼脂平板，使切取头管内通入少量空气，将菌落片吹入培养孔或吹落在琼脂平板上；
18.如此反复操作，完成菌丝的切取和分配。
19.进一步地，所述切取头还包括套设在所述切取头本体外的外层切削套筒，所述外层切削套筒的内壁与所述切削头本体的外壁贴合，且二者之间可相互转动，所述外层切削头本体的底部形成有切削刃；
20.所述连同培养基一起从菌落上切取一圆片形成菌落片具体为：
21.通过所述机械臂朝所述菌落下压所述切取头，并通过所述切取头本体或者外层切削套筒旋转以确保切断菌丝。
22.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
23.本发明提供的切取头由于切削部的内径相同，切下的圆片直径相同，实现菌丝的均匀切割和分配；
24.本发明提供的切取头包括切取头本体以及套设在所述切削头本体外侧的外层切削套筒，且二者之间形成相对转动，因此在切削过程中通过所述切削头本体或者外层切削头本体的旋转进而确保切断菌丝。
25.本发明可以用于丝状菌的转接，切取菌丝接种到琼脂平板/孔板/深孔板/试管/三角瓶或其他适宜的培养容器中。也可以将切取的菌丝转移到试管/冻存管/安瓿管中，实施菌种保藏的自动化操作。
附图说明
26.图1为本发明提供的切取头的第一实施例的剖面示意图；
27.图2为本发明提供的切取头的剖面示意图；
28.图3为本发明提供的切取头的第二实施例的剖面示意图；
29.附图标记说明：
30.1-切取头本体、2-过滤层、11-切削部、12-连接部、3-外层切削套筒。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能
理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.本发明的实施例提供一种切取头及菌丝切取方法，能够实现菌丝的均匀切取和分配，使生物量均匀地分配到孔板中，确保各孔中生物量的一致，提高发酵结果的可比性，再通过微生物的高通量筛选方法找出最优的菌株。
35.实施例1
36.本发明的一个实施例1提供的切取头包括切取头本体1，所述切取头本体1为空心筒体，所述切取头本体1包括切削部11和连接部12，所述切削部11连接在所述连接部的底端，用于执行切取动作，所述连接部12用于与机械臂(图中未示出)连接。
37.所述切削头本体1优选采用树脂或塑料制成，所述切削头本体1也可以用采用不锈钢等材料制成。
38.所述切取头本体1优选为空心圆筒。可以理解，所述切取头本体1并不限于空心圆筒，也可以是方形或者是多边形圆筒。
39.所述切削头本体1的底部为切削部11，所述切削部11为锋利的尖端，能够在一定压力的条件下压入培养基及菌落，并对连同培养基的菌落进行切削。
40.为了避免在对菌丝进行切取和转移的过程中被微生物等污染，空心筒体的内部还固定安装有过滤层2，所述过滤层2可以通过气体，用于过滤所述气体内的微生物。
41.所述连接部12的顶部与机械臂(图中未示出)进行连接，所述机械臂对所述切取头执行切取以及转运的动作。所述连接部12的顶部与机械臂之间可以采用螺栓连接、插接式连接或者其他的可拆卸式连接，优选采用插接式连接。
42.作为其中的一个实施方式，所述切削部11的直径与所述连接部12的直径不同，如图2所示，切削部11的外径和内径均大于所述连接部12的外径和内径。
43.基于上述切取头，本发明的另一个实施例还提供了一种菌丝的切取方法，其特征在于，包括步骤：
44.(1)将候选菌株的孢子或菌丝点种于琼脂平板；
45.(2)候选菌株在琼脂平板上长成菌落；
46.(3)将切取头装在自动切取机上的机械臂上；
47.(4)用切取头对准菌落边缘的一个区域，连同培养基一起从菌落上切取一圆片(称之为“菌落片”)，与此同时抽取所述切取头本体1内的气体，使所述切取头本体1内形成负压，以使菌落片不脱落；
48.(5)切取头带着切取的菌落片移动到待接种的培养孔或琼脂平板，切取头筒体内通入少量空气，将菌落片吹入培养孔或吹落在琼脂平板上；
49.(6)如此反复操作，完成菌丝的切取和分配，每次要更换无菌的切取头，每次通过
数码照相和机器视觉于菌落边缘选取相同或相近密度的菌丝体区域，以保证切取的菌落片上的生物量相同或相近。
50.当菌落边缘的菌丝体密度不同时，控制菌落片上菌丝所占菌落片上面积的百分比来实现所切取的各菌落片上生物量的相同或相近。如果菌落边缘的菌丝体密度过低，可以切取二片或多片，使从该株菌获得的生物量与其他菌的相同或相近。
51.需要进行说明的是，自动切取机主要由机械臂等构成，可以按程序自动更换切取头，于数码照相和机器视觉选定的菌落边缘切取菌落片。自动切取机的机械臂通过弹簧和/或杠杆控制切取头落下的力度(与平板接触的压力)，使切取头切至琼脂平板下的器皿表面，完成菌落片的切取，具体如何控制切取头的动作、转移和力度属于本领域的现有技术，因此不作赘述。
52.上述切取的菌落片，用于接种到琼脂平板/孔板/深孔板/试管/三角瓶或其他适宜的培养容器中。也可以将切取的菌落片转移到试管/冻存管/安瓿管中，实施菌种保藏的自动化操作。
53.本发明提供的所述切取头及菌丝的切取方法，能够实现菌丝的均匀切取和分配，使生物量均匀地分配到孔板中，保证各孔中生物量的一致，提高发酵结果的可比性，再通过微生物的高通量筛选方法找出最优的菌株。
54.本发明在大幅度减化了操作，实现菌丝的均匀取样和均匀分配的同时，还有几个优点：(1)由于无需菌株长出孢子，适用于不产孢子的菌种；(2)由于无需菌株长出孢子，菌株在琼脂平板上的培养时间短；(3)切取菌落边缘的菌丝，这部分菌丝是新生的菌丝，因而不同菌株的菌丝体发酵容易实现同步；(4)由于有数码照相和机器视觉的协助，切取的各菌落片上生物量相同或相近，因而可以实现各发酵孔板内生物量的一致，实施平行实验或不同实验的比较；(5)不宜交叉污染；(6)后续的发酵阶段，由于不需要孢子萌发阶段，缩短了发酵的实验周期。
55.实施例2
56.本发明实施例2与实施例1的不同在于，本实施例中的切取头为双层，在实施例1中的切取头本体的外层还进一步套设有外层切削套筒3，所述外层切削套筒3的内壁与所述切削头本体1的外壁贴合，且二者之间可相互转动，所述外层切削头套筒3的底部锋利。
57.因此在进行菌丝切取过程中，所述连同培养基一起从菌落上切取一圆片形成菌落片具体为：
58.通过所述机械臂朝所述菌落下压所述切取头，并旋转所述切取头本体1或者外层切削套筒3以确保切断菌丝。
59.因此本发明中通过将切取头设置为内外套设的双层结构，能够通过内层的切取头本体1旋转或者外层切削套筒3旋转以确保切断菌丝。
60.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种切取头，其特征在于，包括切取头本体，所述切取头本体为空心筒体，所述切取头本体包括切削部和连接部，所述切削部连接在所述连接部的底端，所述切削部的底端形成有切削刃，用于执行切取动作，所述连接部用于与机械臂连接。2.根据权利要求1所述的切取头，其特征在于，所述切取头本体由树脂或塑料制成。3.根据权利要求1所述的切取头，其特征在于，所述切取头本体为空心圆筒。4.根据权利要求1所述的切取头，其特征在于，所述空心筒体的内部还设有过滤层，所述过滤层仅可供气体通过，用于过滤所述气体内的微生物，实现无菌状态。5.根据权利要求1所述的切取头，其特征在于，所述切削部的直径与所述连接部的直径不同。6.根据权利要求1所述的切取头，其特征在于，还包括套设在所述切取头本体外的外层切削套筒，所述外层切削套筒的内壁与所述切削头本体的外壁贴合，且二者之间可相互转动，所述外层切削头本体的底部形成有切削刃。7.一种菌丝的切取方法，其特征在于，基于如权利要求1～6中任一项所述的切取头，其特征在于，包括步骤：将所述切取头安装在自动切取机上，并将切取头的切削部对准菌落边缘的一个区域；连同培养基一起从菌落上切取一圆片形成菌落片，与此同时抽取所述切取头本体内的气体，使所述切取头本体内形成负压，以使菌落片不脱落；通过切取头带着切取的菌落片移动到待接种的培养孔或琼脂平板，使切取头管内通入少量空气，将菌落片吹入培养孔或吹落在琼脂平板上；如此反复操作，完成菌丝的分配。8.根据权利要求7所述的菌丝的切取方法，其特征在于，所述切取头还包括套设在所述切取头本体外的外层切削套筒，所述外层切削套筒的内壁与所述切削头本体的外壁贴合，且二者之间可相互转动，所述外层切削头本体的底部形成有切削刃；所述连同培养基一起从菌落上切取一圆片形成菌落片具体为：通过所述机械臂朝所述菌落下压所述切取头，并通过所述切取头本体或者外层切削套筒旋转以确保切断菌丝。

技术总结
本发明涉及一种切取头及菌丝的切取方法，所述切取头包括切取头本体，所述切取头本体为空心筒体，所述切取头本体包括切削部和连接部，所述切削部连接在所述连接部的底端，用于执行切取动作，所述连接部用于与机械臂连接。所述切取头及菌丝的切取方法能够实现菌丝的均匀切取和分配，使生物量均匀地分配到孔板中，保证各孔中生物量的一致，提高发酵结果的可比性，通过微生物的高通量筛选方法找出最优的菌株。的菌株。的菌株。


技术研发人员：姜文侠 杨萍
受保护的技术使用者：中国科学院天津工业生物技术研究所
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8