زراعة الميكروبات

تتضمن زراعة بدائيات النوى عادةً استخدام البكتيريا، نظرًا لصعوبة زراعة العتائق في المختبر. ^{[ 4 ]} وللحصول على مزرعة نقية من بدائيات النوى، يجب البدء بزراعة خلية واحدة أو مستعمرة واحدة من الكائن الحي. ^{[ 5 ]} ولأن مستعمرة بدائيات النوى هي نتاج لا جنسي لخلية واحدة، فإن جميع الخلايا متطابقة وراثيًا، مما ينتج عنه مزرعة نقية.

تتطلب مزارع الفيروسات والبلعميات خلايا مضيفة تتكاثر فيها. بالنسبة للبلعميات البكتيرية، تُزرع المزارع عن طريق إصابة الخلايا البكتيرية. بعد ذلك، يمكن عزل البلعم من اللويحات الناتجة في طبقة من البكتيريا على طبق بتري. تُستخلص مزارع الفيروسات من خلاياها المضيفة حقيقية النواة المناسبة. تُعد طريقة التخطيط على الطبق طريقةً لفصل التجمعات الميكروبية فيزيائيًا، وتُجرى بنشر اللقاح ذهابًا وإيابًا باستخدام حلقة تلقيح على طبق أجار صلب. عند الحضانة ، تتكون مستعمرات، وتُعزل خلايا مفردة من الكتلة الحيوية . بمجرد عزل الكائن الحي الدقيق في مزرعة نقية، من الضروري حفظه في حالة قابلة للحياة لمزيد من الدراسة والاستخدام في مزارع تُسمى المزارع الأصلية. يجب الحفاظ على هذه المزارع بحيث لا تفقد خصائصها البيولوجية والمناعية والبيئية.

توفر مزارع الخلايا حقيقية النواة بيئة مضبوطة لدراسة الكائنات حقيقية النواة . ويمكن زراعة الكائنات حقيقية النواة وحيدة الخلية - مثل الخميرة والطحالب والأوليات - بطرق مشابهة لزراعة بدائيات النوى. وينطبق الأمر نفسه على الكائنات حقيقية النواة المجهرية متعددة الخلايا، مثل الدودة الأسطوانية Caenorhabditis elegans .

على الرغم من أن الكائنات حقيقية النواة الكبيرة الحجم يصعب زراعتها في المختبر، إلا أنه يمكن زراعة الخلايا المأخوذة منها. وهذا يسمح للباحثين بدراسة أجزاء وعمليات محددة من حقيقيات النوى الكبيرة في المختبر .

إحدى طرق الاستزراع الميكروبيولوجي هي الاستزراع السائل، حيث تُعلق الكائنات الحية المطلوبة في وسط غذائي سائل، مثل مرق لوريا ، في قارورة رأسية. وهذا يسمح للباحثين بتنمية كميات كبيرة من البكتيريا أو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى لاستخدامها في تطبيقات لاحقة متنوعة.

تُعدّ المزارع السائلة مثاليةً لتحضير اختبار مضادات الميكروبات، حيث تُلقّح المزرعة السائلة بالبكتيريا وتُترك لتنمو طوال الليل (يمكن استخدام جهاز رجّ لخلط المزرعة ميكانيكيًا، لتشجيع نمو متجانس). بعد ذلك، تُؤخذ عينات من المزرعة لاختبار النشاط المضاد للميكروبات لدواء أو بروتين مُحدد ( ببتيدات مضادة للميكروبات ).

يمكن استخدام المزارع السائلة الثابتة كبديل. لا يتم رج هذه المزارع، وهي توفر للميكروبات تدرجًا في تركيز الأكسجين. ^{[ 6 ]}

يمكن زراعة المزارع الميكروبية في أطباق بتري بأحجام مختلفة تحتوي على طبقة رقيقة من وسط نمو قائم على الآغار. بعد تلقيح وسط النمو في طبق بتري بالبكتيريا المطلوبة، تُحضن الأطباق عند درجة الحرارة المثلى لنمو البكتيريا المختارة (على سبيل المثال، عادةً عند 37 درجة مئوية، أو درجة حرارة جسم الإنسان ، للمزارع المأخوذة من البشر أو الحيوانات، أو أقل للمزارع البيئية). بعد الوصول إلى مستوى النمو المطلوب، يمكن حفظ أطباق الآغار مقلوبة في الثلاجة لفترة طويلة للحفاظ على البكتيريا لإجراء تجارب مستقبلية.

توجد مجموعة متنوعة من المواد المضافة التي يمكن إضافتها إلى الآجار قبل صبه في طبق بتري وتركه ليتصلب. بعض أنواع البكتيريا لا تنمو إلا بوجود مواد مضافة معينة. ويمكن استخدام هذه الطريقة أيضًا عند إنتاج سلالات بكتيرية معدلة وراثيًا تحتوي على جين مقاومة للمضادات الحيوية . عند إضافة المضاد الحيوي المختار إلى الآجار، لن تنمو إلا الخلايا البكتيرية التي تحتوي على الجين المُدخل الذي يمنح المقاومة. وهذا يسمح للباحث بانتقاء المستعمرات التي تم تحويلها بنجاح فقط.

تُظهر النسخ المصغرة من أطباق الآجار، المُطبقة على شكل شرائط اختبار، مثل شرائح الاختبار الرقمية ^{[ 7 ]،} إمكانية استخدامها في نقاط الرعاية لأغراض التشخيص . وتتميز هذه النسخ بمزايا عديدة مقارنةً بأطباق الآجار، فهي اقتصادية ولا تتطلب خبرة أو بيئة مخبرية، مما يُتيح استخدامها في نقاط الرعاية.

تكشف الأوساط الانتقائية والتفاضلية عن خصائص الكائنات الدقيقة التي تُزرع عليها. يمكن أن تكون هذه الأوساط انتقائية، أو تفاضلية، أو كليهما. إن زراعة مستنبت على أنواع متعددة من الأوساط الانتقائية والتفاضلية يُسهم في تنقية المستنبتات المختلطة، ويكشف للعلماء الخصائص اللازمة لتحديد المستنبتات غير المعروفة.

تُشبه مزارع الطعن أطباق الآجار، ولكنها تُحضّر بوضع الآجار الصلب في أنبوب اختبار. تُدخل البكتيريا عبر إبرة تلقيح أو طرف ماصة تُغرز في مركز الآجار، حيث تنمو البكتيريا في المنطقة المثقوبة. ^{[ 11 ]} تُستخدم مزارع الطعن عادةً للتخزين قصير الأجل أو شحن المزارع. إضافةً إلى ذلك، يمكن لمزارع الطعن الكشف عن خصائص الكائنات الدقيقة المزروعة، مثل الحركة أو احتياجات الأكسجين.

بالنسبة لزراعة الكائنات الدقيقة المحبة للحرارة على أطباق صلبة، مثل بكتيريا Bacillus acidocaldarius وBacillus stearothermophilus وThermus aquaticus و Thermus thermophilus وغيرها، التي تنمو في درجات حرارة تتراوح بين 50 و70 درجة مئوية، فقد ثبت أن صمغ الجيلان المصفى منخفض الأسيل هو عامل التجلط المفضل مقارنةً بالأجار، وذلك لعدّ أو عزل أو كليهما من البكتيريا المحبة للحرارة المذكورة أعلاه. ^{[ 12 ]}