标题：Innovations to culturing the uncultured microbial majority

通讯作者：Thijs J. G. Ettema

通讯作者单位：瓦赫宁根大学期刊：Nature Reviews Microbiology

发表时间：2020年10月

文章导读  尽管微生物基因组数据激增，但实验测试对于确认关于微生物的细胞生物学、生态作用和进化的推论是重要的。由于大多数古细菌和细菌多样性仍未培养且特征不明，因此培养是当务之急。对高效栽培策略日益增长的兴趣和需求导致了许多快速的方法和技术进步。在这篇综述中，主要讨论了可能阻碍新微生物分离和培养的常见障碍，并回顾了新兴的创新方法，用于靶向或高通量培养。同时，还强调了最近成功培养新古细菌和细菌的例子，并提出了未来培养尝试的关键微生物。

 图1：培养的细菌偏向于拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门和放线菌门

图2：古细菌多样性以未培养的群体为主

图3：使用高通量或靶向方法分离新型微生物进行培养的工作流程

图4：分离和培养新型微生物的创新方法

图5：用于靶向分离和培养新型微生物的反向基因组学

一、研究背景

在自然界中，存在着大量未被培养的微生物，它们在生态系统中发挥着至关重要的作用。然而，传统的微生物培养方法往往无法成功培养这些未培养的微生物，这限制了我们对微生物世界的深入了解。

二、主要内容

1. 传统培养方法的局限性

传统培养方法通常基于已知的微生物生长条件，如特定的培养基、温度、氧气浓度等。然而，未培养的微生物可能具有独特的生长需求，这些需求在传统培养条件下无法得到满足。

传统培养方法可能会忽略微生物之间的相互作用。许多未培养的微生物可能需要与其他微生物共生或相互依赖才能生长。

2. 创新的培养方法

微流控技术：微流控芯片可以模拟自然环境中的微小空间，为微生物提供更加接近自然的生长条件。例如，可以控制流体的流动、温度和营养物质的浓度，以满足不同微生物的生长需求。

原位培养技术：将培养装置直接放置在自然环境中，使微生物在其原生环境中生长。这种方法可以保持微生物与环境之间的相互作用，提高培养的成功率。

共培养技术：将不同的微生物共同培养，模拟自然环境中的微生物群落。通过微生物之间的相互作用，可以促进未培养微生物的生长。

应用前景

新的培养方法为研究未培养微生物的生物学特性提供了可能。通过对这些微生物的研究，可以深入了解它们在生态系统中的作用、代谢途径以及与其他生物的相互关系。

未培养微生物可能具有独特的生物技术应用潜力。例如，它们可能产生新的抗生素、酶或其他生物活性物质。通过培养这些微生物，可以开发新的生物技术产品。

三、结论

培养未培养的微生物是微生物学领域的一个重大挑战。创新的培养方法为解决这一问题提供了新的思路和途径。这些方法的应用将有助于我们更全面地了解微生物世界，为生态系统的保护和生物技术的发展提供新的机遇。