低温菌的固定化及表征外文翻译资料

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为了尽可能的避免对“嗜冷菌”的困惑，本文对其进行了定义，最适生长温度在15℃或以下，且最低生长温度在0℃及以下的微生物为嗜冷菌，在这篇综述中“耐冷微生物”不符合上述定义，尽管有很多作者会把耐冷菌当做嗜冷菌的例子，同样，“嗜冷菌”也包括之前提到的专性嗜冷菌，酵母菌满足嗜冷菌的定义，本文暂不讨论它。

使用上述的定义的主要原因是为了消除将来关于坚持长期的词源学意义上嗜冷菌的困惑。满足上述定义的细菌存在的数据正在迅速增加，上述定义中列出的最适温度取自于Dictionary for Microbiology。

由于最近的分离和处理这类特殊的细菌嗜冷菌的研究人员数量较少，对于嗜冷菌还有许多方面没有去研究。也由于这篇综述对嗜冷菌限制性的定义，还有许多没有的数据需要补充。不管怎样，这篇综述的主要目的就是让微生物学家们明白“嗜冷菌就是嗜冷菌”，消除文献中对嗜冷菌术语的困惑。

在许多教科书以及微生物学上普遍的讨论温度对微生物的生长的影响，在这篇文章中将不会重复提到这些。

希望此文能让其他人使用本文中嗜冷菌和耐冷菌的定义。虽然可能永远不会有一个完全的认同，但这是结束混乱的低端的热谱的微生物的一个开始。适用于各种热基团的术语对微生物学来说是有用的，不会对各种微生物的存在感到混乱。

背景资料

一般微生物学的教科书中的许多年已经将微生物根据它们的临界温度分为不同的温度的组分。这些群体中，冷爱细菌通常称为兼性嗜冷菌、嗜冷菌。然而，这个术语最常用在已发表的文献中描述这些群体是嗜冷菌和专性嗜冷菌。此外，教材一般列表中嗜冷菌最佳生长温度为15℃，但对大多数微生物学家来说，术语“嗜冷菌”不是指真正的嗜冷细菌但是指能在低温下生长的能力的细菌。（早期的文献会说“快速增长”，这意味着至少一周的增长。）今天这个词嗜冷菌仍然是误用，在文献中依然用词不当。

某些生物可以重叠任何相邻的热组是公认的。对于那些嗜温微生物，也能能在0℃生长，“耐冷”和“嗜冷”也许是最好的术语描述。后者似乎是更频繁地出现在今天在文献中。

有许多评论文章处理“嗜冷细菌”；然而，他们属于耐冷菌，但不是嗜冷菌。

对嗜冷菌的最大，最小，最佳生长温度有普遍的误解。文献报告里处理嗜冷菌是指能忍耐寒冷的细菌而不是喜爱寒冷环境的生物，尤其是在1960年代多在早期，缺乏产生足够的数据来支持嗜冷菌的概念，使得文献内容混乱。

早期研究者关注能在0℃生存和生长得细菌，第一个能在0℃生长的微生物是福斯特在1887年提出的，是从鱼里提取出来保存在低温中并能发出磷光（生物冷光）。后来福斯特报道了在各种环境（天然水、食品、表面、淡水鱼、肠、特别是在海水和海洋鱼类）中分离出其他能在0℃生长的细菌。从他在南极的研究中，盖洛夫提出了嗜冷菌的存在。

在早期调查中无法获得足够的数据的主要可能是缺乏冷藏箱。此外，研究人员没有意识到嗜冷菌在实验室的不耐热性。正因为如此，早期研究者（如表1所列）并没有确定其菌株的主要生存温度。这是关于对嗜冷菌的基点温度混乱的开始。

1902施密特尼尔森微生物在0℃生长，他称之为“嗜”。一年后，穆勒反对一些微生物被称为嗜冷，实际上这些微生物在较高温度下生长良好。培养基分离纯化出的早期微生物在中温范围生长得更好。由于结果的不一致性，不同的术语被早期研究者用来描述能在0℃生长的微生物。森田对嗜冷菌的基点温度文献进行了调查。不幸的是，嗜冷菌描述1960前的并不是真正的嗜冷（有一个例外[177]）。在调查文献之后，贝里和马贡指出，“结论是真正喜欢寒冷或嗜冷微生物群的存在，是毫无根据的。虽然生物记录在0摄氏度或以下生长可能与适当的被视为形成一个耐寒的群体，其温度要求为最佳增长肯定发生在中温类。”。其他工作者也得出结论说，缺乏足够的数据证实了嗜冷菌的存在。1963英格拉姆指出，这个词是一个误称，嗜冷菌。自从施密特尼尔森首次使用的术语“嗜冷菌，“这是不加选择地使用，在文献中有许多混乱。哈根等人指出，长期嗜冷菌已被用于定义在许多方面与大多数定义忽略了这个词的词源学意义。

描述于嗜冷菌的定义

Schmidt-Nielsen定义嗜冷菌为能在0℃存活而且增殖的微生物。根据Horowitz-Wlassowa 和 Grinberg，认为“嗜冷菌”是普遍能分离的细菌，该细菌可以在0℃生长，但在更高的温度能生长得更好；而“psychrobe”存在的话应该是代表真正嗜冷菌。

在文献中没有充足的数据证明嗜冷菌的存在，在1957出版的微生物学词典中，嗜冷菌定义为在15℃或更低温度具有最佳生长状态的这些细菌。

哈克把生物在0℃生长被分为两类，专性和兼性。前者能够在0℃但不在32℃生长，后者可以在0℃和32℃生长。今天微生物生物研究员认为嗜冷菌（psychrophiles）或多或少适用于兼性的范畴。

英格拉哈姆表明，嗜冷菌不是因为其最大或最适生长温度而定义而是其是否能在0℃迅速生长，“迅速”一般是1周或2周，一段时间对于嗜冷菌太长了。后来英格拉哈姆和斯托克斯定义嗜冷菌是指在0℃，2周内，不顾基点温度生长好的细菌。“长得好”指的是肉眼可见浑浊的菌的生长状态。他们还建议，专性嗜冷菌被定义为那些在0℃增长迅速，在20℃一下也有最快增长细菌。兼性嗜冷菌可以在0℃温度生长的细菌。

艾迪认为，能在5℃或以下生长的微生物被称为嗜冷菌。忽略了最适温度和强调嗜冷菌最适生长温度为低温。有许多微生物学家采用这个术语，这个术语食品和乳品中微生物中获得更广泛的接受。英格拉姆发表的文献对为什么耐冷菌适用于许多文献中嗜冷菌微生物做出了解释。巴克斯特和吉本斯定义的嗜冷菌为最佳生长温度为20℃或低于20℃的生物。罗斯认为嗜冷菌是最佳生长温度在25℃或低于25℃的微生物，没有提到在0℃能生长，定义专性嗜冷菌为最佳生长温度在30℃附近的微生物。Stokes 在文献中定义嗜冷菌为能在0℃生长并一周内在表现肉眼可见的微生物。兼性嗜冷菌为最佳生长温度在20℃或20℃以上的微生物，同时，专性嗜冷菌的最佳生长温度在20℃或20℃以下。

最近罗斯和Stokes 对嗜冷菌的定义被Ingram 议论，英格拉姆认为他们两个的定义不充分，并且申明嗜冷菌这个词被误用于定义在20℃生长但在30℃不能生长的微生物。有一大群优势群体微生物的最佳生长温度在20-30℃之间，这不是兼性嗜冷菌这个术语真正的意义，后者没有定义好。对于逻辑上不一致的命名嗜冷菌最好的意见，我们应该咨询英格拉姆。

最适生长温度，在低温下生长的能力，列举法，温度已被用于定义嗜冷菌标准了。不同的定义由不同领域的微生物学所提出。一切都让人对文献中的嗜冷菌的定义感到困惑。

对这个问题的讨论，可以咨询Berry 和Magoon,Hucker,Ingraham 和Stokes ,Witter,Ingraham,Ingram,and Morita人等，如果嗜冷菌的定义在将来会改变的话，我觉得定义的基点温度会低于现在的定义。

嗜冷菌的分离

tsiklinsky 1908报道了嗜冷菌的存在。嗜冷菌是从鱼的排泄物分离（环境温度为1.5℃）和在0℃到20℃能生长，最佳生长温度在16℃，分离嗜冷菌，但是微生物学家却忽视了嗜冷菌的分离的意义。在1948年，博格分离出银鲑鱼冷水病的病原体。这个微生物被分类为噬细胞菌属嗜冷菌，它的最佳生长温度在15至20℃之间。这种生物，是1963年以前第一个具有很好的特点的嗜冷菌，适合嗜冷菌定义描述的微生物，但不幸的是，博格的论文却被忽视了。

在1964年Eimjhellen，Morita and Haight,and Sieburth 报道嗜冷菌的存在，从这些报道出现后，其他人也报道了嗜冷菌的存在。所有菌株均来自海洋环境，Eimjhellen是从牙鲆卵分离得到的他的嗜冷菌，因为此微生物产生红色色素，它被命名为沙雷氏菌，但后来被分类为弧菌psychroerythrus。V. psychroerythrus 的红色素不同于其他5种灵菌红素类化合物。Morita 和

Haight 从俄勒冈海岸125英里外的海洋水域（1200米，3.24℃），

分离得到他们的微生物,被确定为海洋弧菌，MP-1。Sieburth的菌株从纳拉甘西特湾，罗得岛分离得到，是节杆菌。

过去的微生物学家分离嗜冷菌不成功两个主要的原因可能是实验室处理材料的方法，和源材料选择不当。在过去的历史中，源材料是至关重要的，因为它在任何一段时间内都不能到达温暖的温度，例如，如果存在足够的辐射能量可以落在源材料上，它可能会积累足够的热量杀死嗜冷菌。因此，源材料的环境必须不断保持冷却。Llano记录南极洲4°霍利克山上岩石表面由于太阳辐射温度在3小时内从-15℃到27.8℃的变化，尽管当时空气中的温度只有0℃。Boylen和Brock不能演示一年只有三个月温度在4℃的温故拉湖沉积物中一个真正嗜冷菌类群的发展。Brock等人，用合适的仪器分离嗜冷菌，不能够在位于印第安娜南部的洞穴中的寒泉获得一个嗜冷菌。以上说明过去取材环境也非常重要。大洋水已经冷了亿万年的时间，所以在海洋温跃层以下和北极和南极水域中分离嗜冷菌很容易。分离嗜冷菌的步骤和普通微生物分离方法一样，除了材料来源，移液管，培养基等需要一直保持冷的条件。以上强调了嗜冷菌的异常的热不稳定性。琼脂培养基倒平板的技术不推荐。实验表明大多数海洋菌类对琼脂平板的温度敏感。V. marinus MP-1嗜冷菌在42℃融化的琼脂平板上只能存活一分钟。如果想要纯化培养物，富集培养基是一个理想的选择。接种在富集培养基后应在0℃和5℃之间孵育，然后进行分离。

保存嗜冷菌需要转移速度快，任何时候都不能让培养物处在随时间而温度升高的环境中，因为实验室冰箱的温度对一些嗜冷菌的生长几乎是最优的，频繁的转移是必要的。

嗜冷菌在固定的冷环境中并不很稀有，如果正确应用上述的步骤，分离嗜冷菌也很容易。

嗜冷菌的生态分布

许多生物学家倾向于忽略生态圈优势环境是冷的，两极地区和海洋分别是地球表面的14%和71%的。超过90%体积的海洋水是5℃或者更冷。海洋是嗜冷菌最自然地栖息环境。因为海洋温跃层以下和在盐楔（冷海水入侵）海湾以及两极地区环境相对来说更容易分离出嗜冷菌。

嗜冷菌从the Oregon 和北极以及北太平洋水域中分离出来，例如，距俄勒冈海岸65英里处水深分别为350和2800米发现每100毫升海水中获得的的79和27的嗜冷菌。淡水嗜冷菌很容易相邻阿拉斯加冰川融化中分离（Burton,个人见解）。

Sieburth验证在纳拉甘西特湾，R.I.中0,18,36℃的水中分离出来的多种生物，发现这些微生物定义属于嗜冷菌群。这些嗜冷菌在初步分离的时候只能在0℃平板上或者10℃以下的水中得到。许多分离物的最适生长温度是10℃左右。他们被初步鉴定为节杆菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、弧菌属、假单胞菌属。季节性的淘汰不同热基类型的菌，观察到这样的最小，最佳和最大生长温度的优势菌群不断变化的结果是由于水温度的持续性季节变化。例如，某些菌株在春天分离到的可以在0℃生长但在16℃以上不能生长，而在夏天分离到的菌株可以生长在16℃以上。根据Sieburth，节杆菌属的生命周期似乎与不同温度有关（例如，生命周期是一个与水的温度相关的函数）。

从北海，Harder和Veldkamp中分离出69株能够在较低的温度下生长的细菌。其中的十个生物有低于20℃最适生长温度。其中六株是铜绿假单胞菌，两株是弧菌属，两株是螺旋菌。Gounot和Moiround和Gounot研究在北极的冰川沉积物和水，在北极的洞穴，和其他寒冷的环境的微生物种群。在她的研究中，她分离到了一种节杆菌属，13℃是其最适的生长温度，能够在-5和18℃之间生长良好，她给这个生物命名为节杆冰川。

从北极沉积物样品中获得约800株菌株，其中二百五十个被发现在0摄氏度在琼脂上生长良好，而在25摄氏度不能生长。不幸的是，这些微生物没有特定的热分类。Stanley 和 Rose从奇幻岛的各种湖和南极洲分离得到嗜冷菌，发现2、9、18株细菌最适生长温度分别是5、10和15℃。Wiebe和Hendricks 初步实验从南极分离得到448种培养物，发现37.5%的生物体不能在15℃生长和65%生物体不能在20℃生存。其中的一种生物，被指定为E5-4-4，在10℃为其最适的生长温度。

Matches和Liston在普吉特海湾地区收集海洋沉积物分离出228株梭状芽胞杆菌，其中7株不能在20℃生长，Finne 和 Matches研究5/29的梭状芽胞杆菌是嗜冷菌。

当在南极U.S.N.S. Eltanin 第46和51次游轮中，我同事大概分离了400株菌株，其中150株菌株被选定为进一步进行表征，发现148株菌株能在10℃生长，106株能在15℃生长，98株能在20℃生长；144株产氧化酶，7株能利用琼脂。所有菌株表现出的脂解活性及约50%的能降解甲壳素。也存在一些厌氧嗜冷菌。

Vishniac和Mainzar研究在南极干谷in南方的Victorialand的微生物,这个地方代表了地球上最干的地方，相对湿度只有大概10%。尽管文章中没有提到温度，原位1小时实验证明居住在干燥土壤中活性的细菌的存在。原位1小时实验的原因是对于研究者有能够轻松控制温度在冰点以下温度再加60公里/小时的风速的能力。既然大多数微生物在水中可以观察得到，生物可能是嗜冷菌、耐冷菌。他们得出结论在有水的时候，细菌在几个小时里快速分裂。有水是因为当辐射能充足存在的时候使得一定时间的降雪融化的，如果没有水，细菌将在一个星期或10天内处于休眠期状态。

Ekelif早期1901-1903瑞

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