Методы изучения генетики бактерий

Выявление фенотипической изменчивости (модификации). При посеве Proteus mirabilis на питательный агар вырастают колонии протея, окруженные зоной `роения'. При пересеве колоний петлей на поверхность питательного агара с 1% сухой желчью зоны роения исчезают, а при пересеве на обычный питательный агар все колонии вновь окружены зоной роения.
Определение Col -плазмид (колициногенных факторов). Исследуемые культуры E. coli засевают методом укола в питательный агар в чашку Петри (по 7-8 уколов на 1 чашку). Посевы инкубируют при 37 ° С сутки и на внутреннюю поверхность чашки помещают кусочек ваты, смоченный хлороформом, в парах которого бактерии погибают. Затем поверхность агара равномерно заливают 3 мл расплавленного и остуженного до 45° С полужидкого (0, 7%) питательного агара, смешанного с 0, 1 мл 4-часовой бульонной индикаторной культуры (наиболее чувствительной к данному типу колицина). Результат учитывают через 18-24 часов инкубации при 37 ° С: вокруг посевов культур, продуцирующих или выробатывающих колицины, появляются зоны как бы подавления роста индикаторного штамма.
Определение колицинотипа. В чашку Петри в питательный агар засевают эталонные штаммы бактерий с известным колицинотипом и инкубируют при 37 ° С сутки, после чего бактерии убивают в парах хлороформа. По поверхности агара равномерно распределяют 3 миллилитра расплавленного и остуженного полужидкого агара, смешанного с 0, 1 миллилитра 4-часовой бульонной культуры E. coli неизвестного колицинотипа. Результаты учитывают через 18-24 часов. Если колицинотип индикаторной культуры и исследуемого штамма совпадут, то зоны подавления роста вокруг эталонного штамма не будет провлян.
Тест перераспределения для выявления спонтанности мутаций. В две чашки Петри с питательным агаром вносят по 0, 1 мл суточной культуры E. coli М17 и распределяют равномерно по поверхности питательной среды. Через 6 ч инкубации при 37° С в одной из чашек перераспределяют шпателем выросшие микроколонии. Через 24 ч из каждой чашки культуры пересевают методом отпечатков на поверхность питательного агара с рифампицином. Через 24 ч инкубации учитывают результат: на поверхности среды с рифампицином в чашке без перераспределения выросли единичные колонии рифампицинрезистентных мутантов, а в чашке с перераспределением выросли более многочисленные (в десятки - сотни раз) колонии антибиотикоустойчивых мутантов. Данный опыт показывает, что антибиотикоустойчивые мутанты возникли спонтанно, до контакта бактерий с селективным агентом - рифампицином. Уже через 6 ч на среде без антибиотика появляются микроколонии антибиотикоустойчивых мутантов. Благодаря перераспределению бактерии мутанты из этих микроколоний распространяются по всей поверхности среды и после посева отпечатками на среду с антибиотиками дадут начало многочисленным колониям мутантов, в то время как отпечатки с чашки без перераспределения выявляют только небольшое число колоний, соответственно исходным микроколониям мутантов.
Индукция мутаций под действием ультрафиолетового (УФ) облучения. В качестве источника УФ-лучей используют бактерицидную лампу ВУФ-15, которую устанавливают на расстоянии 60 см от центра облучаемого объекта. Для получения lac -мутантов E. coli предварительно выращивают на питательном бульоне в течение 14-18 ч. Клетки осаждают центрифугированием, ресуспендируют в 40 мл 0, 1 моль раствора MgSО ₄ и охлаждают на льду для прекращения деления клеток. Суспензию помещают в стерильную чашку Петри и облучают в течение 15-150 сек (предварительно определяют оптимальную мутагенную дозу, равную 0, 1-1% от числа выживших бактерий), после чего клетки осаждают центрифугированием и ресуспендируют в питательном бульоне. Пробирку с бульоном инкубируют при 37 ° С в течение 14-18 ч. Разведения 10 ^-2 - 10 ^-5 по 0, 1 мл высевают на среду Эндо. Параллельно делают контрольные посевы. lac -мутанты E. coli на среде Эндо образуют бесцветные колонии. Для выделения антибиотикорезистентных мутантов используют штамм E. coli В или К12, который высевают после облучения на минимальный агар с определенной концентрацией антибиотика. Параллельно делают контрольные посевы. Клетки E. coli, выросшие на этой среде является антибиотикорезистентными.
Постановка опыта конъюгации. Донор штамм E. coli К12 Hfr leu + Str ^s. Реципиент - штамм E.coli К12 F ^- leu ^- Str ^r. Селективная среда - минимальная глюкозосолевая среда со стрептомицином.
К 2 миллилитра 3-часовой культуры реципиента добавляют 1 мл бульонной культуры донора и инкубируют в термостате 30 минут при температуре
37 ° С. Затем смесь разводят до 10 ^-2 - 10 ^-3 и высевают по 0, 1 мл на селективную среду в чашки Петри, где вырастут только рекомбинанты. В качестве контроля на среду сеют донорский и реципиентный штаммы, которые не будут расти на ней, так как первый штамм чувствителен к стрептомицину, а второй - ауксотроф по лейцину. После подстчеты выросших колоний будут определяют частоту рекомбинаций по отношению количества рекомбинантных клеток к реципиентным.
Постановка опыта трансформации. Реципиент - штамм Bacillus subtilis Str ^s(сенная палочка, чувствительная к стрептомицину). Донор - ДНК, выделенная из штамма B. subtilis Str ^r (устойчивого к стрептомицину). Селективная среда для отбора рекомбинантов (трансформантов) - питательный агар, содержащий 100 ЕД/мл стрептомицина.
К 1 мл бульонной культуры B. subtilis добавляют 1 мл ДНК донора и инкубируют в термостате 30 мин при температуре 37 ° С. Для определения количества образовавшихся стрептомицин устойчивых рекомбинантов 0, 1 миллилитра смеси высевают на селективную среду. Частоту трансформации определяют по отношению количества выросших колоний рекомбинантных клеток к числу клеток реципиентного штамма.
Постановка опыта специфической трансдукции. Реципиент - штамм E. coli lac^-, лишенный β -галактозидазного оперона, контролирующего ферментацию лактозы. Трансдуцирующий фаг - фаг λ dgal, в геноме которого часть генов замещена β -галактозидазным опероном E. coli. Селективная среда - среда Эндо, на которой лактозоотрицательные колонии бактерий реципиентного штамма образуют бесцветные колонии, а лактозоположительные колонии рекомбинантного штамма - ярко малиновые с металлическим оттенком. К 1 мл 3-часовой бульонной культуре реципиентного штамма добавляют 1 мл трансдуцирующего фага в концентрации 10 ⁶ - 10 ⁷ частиц в 1 мл. Смесь инкубируют 60 мин при 37 ° С и готовят ряд десятикратных разведений. Из пробирки с 10 ^-6 разведением по 0, 1 мл культуры высевают на три чашки со средой Эндо и инкубируют в течение суток. Величину трансдукции вычисляют по отношению количества клеток рекомбинантов, обнаруженных на всех чашках к числу клеток реципиентного штамма.