微生物生长曲线分析仪菌密度的小知识：大小和形状的影响
上过微生物相关课程的同学，大抵都对菌液的od600测量还有点印象：需要将样本稀释到合适的浓度，然后取样置于比色皿内，在分光光度计中测量600nm波长下的od值。此外，也会有一个模糊的印象，当od为1时1ml菌液中大概对应了多少数量的细胞。
网络搜索1 od与菌液浓度的对应关系时，发现给到的数据区间非常大，从1×10^7 ~2×10^9 cells/ml不等，但基本都会提到需要结合具体的菌种进行分析，培养物中细菌细胞的大小和形状会对od600数值产生影响。
细胞大小对od600的影响
keiran stevenson等研究人员制备了不同直径的微珠的分散溶液（图1），每种溶液的浓度和吸光度之间的标准曲线如图2a所示，在相同的od600数值情况下，随着微珠的直径减小，对应的微珠浓度显著增加（图2b）。
▲图1 微珠的明场图像。a：15.7±1.4 μm；b：10.0±0.6 μm；c：3.00±0.07 μm；d：0.96±0.07 μm；e：0.51±0.01 μm。e中给出的刻度尺适用于a-e。
▲图2 球形微珠悬浮液的od600测量。（a）对于给定的珠子直径，微珠悬浮液的浓度与od600之间的关系。（b）微珠浓度与微珠直径之间的关系，同一条曲线上的点拥有相同的od600值，随着箭头的方向，曲线从黑到红分别对应以下od600值：0.05、0.1、0.5、1和10。每组5个重复，由于差异较小，部分数据重叠。
细胞形状对od600的影响
keiran stevenson等研究人员还研究了真实的微生物形状和大小对od600的影响。不同遗传背景的酵母、不同生长环境的大肠杆菌的显微镜图片如图3所示：酵母二倍体的体积大于酵母单倍体（图3b-d）；大肠杆菌在亚致死浓度氨苄西林（ampicillin）的作用下被诱导成丝状（图3e）；对数生长期的大肠杆菌繁殖活跃，个体较大（图3f）；稳定期后期部分细胞死亡，个体较小（图3h）；稳定期前期的大肠杆菌体积处于两者之间（图3g）。
▲图3 在显微镜下获得的不同微生物的代表性图像。（b）酵母cln3δ纯合二倍体突变体；（c）酵母二倍体；（d）酵母单倍体；（e）在亚致死浓度氨苄西林（ampicillin）存在下生长的大肠杆菌细胞，呈丝状；（f）对数生长期的大肠杆菌细胞；（g）稳定期早期的大肠杆菌细胞；（h）稳定期晚期的大肠杆菌细胞。b中给出的刻度尺适用于b-h。
这些微生物培养液的浓度和吸光度之间的标准曲线如图4所示，与正常的大肠杆菌样品相比，经抗生素氨苄西林诱导的丝状大肠杆菌细胞的校准曲线变化较大。酵母（细胞尺寸4~6μm）的细胞大小变化对校准曲线的影响要比细菌（细胞尺寸0.7~1.5μm）的影响要小。
▲图4 微生物浓度与od600之间的关系。酵母cln3δ纯合二倍体突变体（深灰）、酵母二倍体(浅灰)、酵母单倍体(紫色)、丝状大肠杆菌(绿色)、以及对数生长期（黑色）、稳定期早期(蓝色)和晚期(红色)的大肠杆菌。
综上所示，微生物的形状和大小都会对od600测量产生影响，因此当需要通过od600来估算菌液浓度时，不同的微生物需要单独制作标准曲线。
微生物生长曲线分析仪
新芝生物mgc系列微生物生长曲线分析仪不仅具有高通量培养、全自动检测、实时显示生长曲线的功能，还具有标准曲线分析功能，可以分析300-850nm全光谱下每一波长的拟合系数，帮助筛选合适的检测波长，自动生成标准曲线方程。mgc系列微生物生长曲线分析仪将成为您科研路上的得力助手。
mgc-200
微生物生长曲线分析仪
参考文献
stevenson k , mcvey a f , clark i , et al. general calibration of microbial growth in microplate readers[j]. scientific reports, 2016, 6:38828.
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keiran stevenson等研究人员制备了不同直径的微珠的分散溶液（图1），每种溶液的浓度和吸光度之间的标准曲线如图2a所示，在相同的od600数值情况下，随着微珠的直径减小，对应的微珠浓度显著增加（图2b）。
▲图1 微珠的明场图像。a：15.7±1.4 μm；b：10.0±0.6 μm；c：3.00±0.07 μm；d：0.96±0.07 μm；e：0.51±0.01 μm。e中给出的刻度尺适用于a-e。
▲图2 球形微珠悬浮液的od600测量。（a）对于给定的珠子直径，微珠悬浮液的浓度与od600之间的关系。（b）微珠浓度与微珠直径之间的关系，同一条曲线上的点拥有相同的od600值，随着箭头的方向，曲线从黑到红分别对应以下od600值：0.05、0.1、0.5、1和10。每组5个重复，由于差异较小，部分数据重叠。
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keiran stevenson等研究人员还研究了真实的微生物形状和大小对od600的影响。不同遗传背景的酵母、不同生长环境的大肠杆菌的显微镜图片如图3所示：酵母二倍体的体积大于酵母单倍体（图3b-d）；大肠杆菌在亚致死浓度氨苄西林（ampicillin）的作用下被诱导成丝状（图3e）；对数生长期的大肠杆菌繁殖活跃，个体较大（图3f）；稳定期后期部分细胞死亡，个体较小（图3h）；稳定期前期的大肠杆菌体积处于两者之间（图3g）。
▲图3 在显微镜下获得的不同微生物的代表性图像。（b）酵母cln3δ纯合二倍体突变体；（c）酵母二倍体；（d）酵母单倍体；（e）在亚致死浓度氨苄西林（ampicillin）存在下生长的大肠杆菌细胞，呈丝状；（f）对数生长期的大肠杆菌细胞；（g）稳定期早期的大肠杆菌细胞；（h）稳定期晚期的大肠杆菌细胞。b中给出的刻度尺适用于b-h。
这些微生物培养液的浓度和吸光度之间的标准曲线如图4所示，与正常的大肠杆菌样品相比，经抗生素氨苄西林诱导的丝状大肠杆菌细胞的校准曲线变化较大。酵母（细胞尺寸4~6μm）的细胞大小变化对校准曲线的影响要比细菌（细胞尺寸0.7~1.5μm）的影响要小。
▲图4 微生物浓度与od600之间的关系。酵母cln3δ纯合二倍体突变体（深灰）、酵母二倍体(浅灰)、酵母单倍体(紫色)、丝状大肠杆菌(绿色)、以及对数生长期（黑色）、稳定期早期(蓝色)和晚期(红色)的大肠杆菌。
综上所示，微生物的形状和大小都会对od600测量产生影响，因此当需要通过od600来估算菌液浓度时，不同的微生物需要单独制作标准曲线。
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参考文献
stevenson k , mcvey a f , clark i , et al. general calibration of microbial growth in microplate readers[j]. scientific reports, 2016, 6:38828.
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