【摘要】 PLFA分析在世界范围内广泛用于微生物生态学研究，对于量化微生物对环境变化和环境样品（如土壤）中人为干扰的响应具有重要价值。

磷脂脂肪酸（phosphollipid fatty acids, PLFAs）是细菌和其他真核生物的细胞膜成分。PLFAs的表型指纹图谱可用于评价微生物细胞膜脂肪酸的多样性。该方法不涉及可能引入偏差的程序，如PCR或培养，可以在自然状态下收集数据。此外，PLFAs仅存在于活的微生物中，因此可以量化活的但不可培养的微生物。在之前研究污泥微生物群落的研究中，PLFA是最有效的群落观察技术。鉴于这些优点，PLFA分析可以提供有关活微生物的有价值的信息，使其成为分析微生物的一种有吸引力的技术。

 

图1. （a）不进行脂质分离的磷脂脂肪酸（PLFA）分析方法示意图。(b)碱催化游离脂肪酸和磷脂甲基化的反应方案。[1]

 

PLFA分析在世界范围内广泛用于微生物生态学研究，对于量化微生物对环境变化和环境样品（如土壤）中人为干扰的响应具有重要价值。除了环境样品外，该方法还被用于分析单个微生物和特定PLFAs的作用，包括它们在不利条件下维持膜流动性的功能。此外，该方法还用于研究大肠杆菌等细菌菌株的PLFA组成。芽孢杆菌（Bacillus sp.）和假单胞菌（Pseudomonas sp.），揭示了不同生长条件下膜脂的适应。例如，对冷休克适应的研究主要集中在细菌上，如大肠杆菌和枯草芽孢杆菌。

 

PLFA方法由于劳动密集和耗时而受到限制。考虑到这些问题，酯链脂肪酸（ester-linked fatty acid， ELFA）方法被开发出来，用于分析土壤中不需要脂质分馏的脂肪酸酯，目前被广泛用于研究各种生态系统中的微生物群落。然而，在表征土壤微生物群落时，ELFA产生的非特异性结果与PLFA方法不一致。产生这种差异的原因是，除了磷脂外，还可以从土壤样品中提取死有机质中的其他脂类，如糖脂和中性脂。尽管ELFA比PLFA更快、更简单、更敏感，但它对现有微生物群落变化的结论提出了挑战。

 

然而，到目前为止，还没有研究检验细菌培养中ELFA方法是否与PLFAs表现出一致的关系。这种关系对于使用PLFA标记对特定微生物及其在微生物群落中的丰度进行更快、更简单和更敏感的预测至关重要。特别是，考虑到人工菌群已经做了大量的研究，决定由异源菌组成的群体将是一个很好的选择。

图2. 利用ELFA和PLFA方法对不同微生物的脂肪酸进行评价。[1]

 

Jeong Hyeon Hwang[1]等人旨在将ELFA应用于细菌样品，采用优化的方法，在加快提取过程的同时保持脂质样品的完整性，从而实现更有效的微生物分析。最初，我们使用酸性或碱性催化剂验证甲基化，以确定最大限度地减少游离脂肪酸干扰的最有效方法。接下来，他们通过比较有和没有这一步获得的结果来评估所选细菌的脂质分离。

 

此外，他们分析了纯细菌培养物和模拟联合体的脂肪酸，省略了脂质分离步骤，以确认其用于精确微生物群落分析的可行性。研究结果表明，ELFA方法比采用脂质分离的传统PLFA方法更快、更有效。Jeong Hyeon Hwang[1]等人的研究表明，PLFA和ELFA方法在细菌样品中提供了高精度的微生物脂肪酸定量。

 

[1] Hwang, J. H., Choi, T.-R., Kim, S., Lee, Y., Shin, Y., Choi, S., . . . Yang, Y.-H. (2024). Evaluation of simplified ester-linked fatty acid analysis (ELFA) for phospholipid fatty acid (PLFA) analysis of bacterial population. Analytical Biochemistry, 695, 115638.

 

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