单细胞拉曼光谱结合多元统计方法分析不同酿酒酵母菌株的成分差异

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1、万方数据第31卷，第2甥2。011年2月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisV01．31，No．2，pp412。417February，2011单细胞拉曼光谱结合多元统计方法分析不同酿酒酵母菌株的成分差异赖钧灼1’2，刘斌3，王桂文1，陶站华1，黄庶识¨1．广西科学院，广西南宁5300032．广西大学生命科学与技术学院．广西南宁5300043．广西大学农学院应用微生物研究所，广西南宁530005摘要应用单细胞拉曼光谱技术结合多元统计方法分析比较了六株不同来源的酿酒酵母菌株的同步化细胞，从而获

2、知菌株间细胞成分的差异。利用连续密度梯度离心法分离酿酒酵母同步化细胞，分别对六个酵母菌株的同步化单细胞进行拉曼信号收集，并结合主成分分析(PCA)、辨别函数分析(DFA)两种多元统计分析光谱差异。结果表明，细胞的拉曼光谱表征其物质的基本组成与结构，六个菌株的拉曼光谱比较发现菌株间细胞的蛋白质、脂类的差异较大，而核酸类物质相差较小。六个菌株的拉曼光谱经多元统计分析可以在一定程度得到区分，辨别函数分析结果显示影响菌株间光谱差异最大共有14个峰：706，862，918，997，1073，1127，1269，1291，1305，l429，1

3、465，1591，1602和1652咖～，其中lO个峰归属为蛋白质，3个峰归属为脂类．1个峰归属为核酸。根据DFA载荷，从l340个谱线中提取出上述的“个谱峰进行新的DFA结果，与前面的结果是一致的。此方法能在单个活体细胞中进行，无需复杂前处理，能较好地研究遗传本质相差较小的酿酒酵母菌株间的成分差别。关键词拉曼光谱；多元统计；单细胞；酿酒酵母菌株中图分类号：0657．3文献标识码：ADOI：10．3964／j．issn．1000-0593(2011)02-0412-06引言不同的酿酒酵母菌株的性能存在较大差异，选择优良菌株是有效发酵

4、的关键因素。目前，传统的微生物分类、鉴别方法是基于表型和生理生化特性实现，难以区别酿酒酵母种内株间的差异u】。而且，传统方法操作复杂、耗时耗力，难以实现自动化及计算机化[2]。近年来，PCR技术、原位杂交、质谱、傅立叶红外光谱(FTIR)及拉曼光谱等先进的技术广泛应用于微生物分类鉴别Vet“。其中，拉曼光谱无需添加任何化学染料及其他标记，是一种快速、特异、无损的微生物分析技术。核酸、蛋白、脂类及糖类等生物大分子均能产生特异的拉曼光谱，从特征光谱中能够获取生物分子组成、结构及生理状态等重要信息[4]，因此从完整的微生物细胞拉曼光谱中可

5、以获知其物质组成及结构等，从而可以对不同微生物细胞的成分差异进行有效分析。与红外光谱相比，水的拉曼峰较弱，能够在水溶液条件下收集样品的拉曼信号。此外，拉曼光谱峰比较特异，可以从中获取更多信息【5]。单细胞拉曼光谱技术是显微拉曼光谱与光镊有机结合的一种光谱分析新技术，已经广泛应用于细菌【6]、酵母细胞[7]、淋巴细胞[8]等活体单细胞的研究。光镊有利于固定溶液中的单细胞，提升单细胞同时可以减少来自底部玻片荧光的干扰，大大提高r拉曼光谱的信噪比。由于微生物细胞在不同的生长阶段具有不同的物质组成[9]，而同一培养物中微生物的生长阶段并不一

6、致，为了更好地研究酿酒酵母菌株问的差异，可利用密度梯度离心法对研究的酵母细胞进行同步化处理。本研究利用单细胞光镊拉曼光谱系统对六株不同酿酒酵母菌株同步化后的细胞进行拉曼光谱收集，并结合多元统计分析方法(主成分分析，PCA，辨别函数分析，DFA)对不同菌株酵母同步化细胞的拉曼光谱进行分析，从活体单细胞水平上提供了一种分析酿酒酵母菌株间成分差异的方法，为区分不同酿酒酵母菌株提供有益收稿日期：2010-05一10．修订日期：2010-08-20基金项目：国家自然科学基金项目(30760010)，广西自然科学重点基金项目(2010GXNSF

7、D013029)和广西科学院基本科研业务费项目(09YJl7WI卫I)资助作者简介：赖钧灼，1985年生，广西大学生命科学与技术学院在读硕士研究生e-mail：Junl9841984@163．啪*通讯联系人e-mail=hshushi@gxas．en,hshushi@yahoo．com．cn万方数据第2期光谱学与光谱分析413参考，同时本方法在确定菌种来源以及选育优良菌株等都有二维图。一定的应用潜力。2结果与讨论1材料与方法1．1菌株实验中所用酿酒酵母(＆charmyces．cerevisiae)菌株为s288C、Arrc(2485

8、9)、安琪酿酒高活性于酵母(安琪酵母股份有限公司)、梅山即发干酵母(广州梅山马利酵母有限公司)、INVScl、AS2．400等，分别标注为A，B，C，D，E，F，除安琪酿酒高活性干酵母、梅山即发干酵母购于市场，其他均保藏于广西科学院同