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石质文物保护中的微生物问题.ppt

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石质文物保护中的微生物问题

* * * 采 样 2 根据检测的目的、技术选取方法和器材: 镜检:接种针,碳导电胶…… 培养:灭菌离心管、消毒棉签、接种针、培养基、封口膜…… 提取DNA:灭菌离心管、保温桶(含冰块/袋)、接种针…… 样品处理 镜检:制片、观察 培养:放置在培养箱培养、观察 提取DNA:放置在-20oC冰箱 石质文物微生物检测技术 镜检 普通光学显微镜 细菌:染色(普通、革兰氏、芽孢……) 真菌 扫描电子显微镜(SEM) 固定、干燥、喷金、20KV 光学显微镜观察示例 600× 600× 电子显微镜观察示例 石质文物微生物检测技术 1. 传统培养法 分离和纯培养、生理生化反应 2. 分子检测技术 DNA指纹印迹分析 分子技术 Vs. 传统技术 分子生物学技术是有效的检测手段;若要深入研究病理、加以防治,仍需传统技术。 传统技术宜为分子生物学技术的补充。 在文物微生物检测中,应优先使用免培养分子生物学技术,在其检测结果的基础上,有针对性地采用传统技术分离培养有研究价值的特定微生物。 石质文物微生物检测案例 - 云冈石窟 背景:云冈石窟是我国最大的石窟之一,与敦煌莫高窟、洛阳龙门石窟和麦积山石窟并称为中国四大石窟艺术宝库。 位于山西省大同市以西16公里处的武周山南麓,依山而凿,东西绵延约一公里,气势恢弘,内容丰富。现存主要洞窟45个,大小窟龛252个,造像5万1千余尊,代表了公元5至6世纪时中国杰出的佛教石窟艺术。其中的昙曜五窟,布局设计严谨统一,是中国佛教艺术第一个巅峰时期的经典杰作。 检测目的:通过对云冈石窟石质文物表面及云冈石窟周边岩石样品中微生物的研究,建立可用于快速检测石质文物中微生物的方法。 材料:云冈石窟38窟及其周边土壤 方法:样品采集 → 总DNA的提取 → PCR-DGGE分析 核心技术 1:聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction),简称PCR,是一种分子生物学技术,用于放大特定的DNA片段。可看作生物体外的特殊DNA复制。 核心技术 2:DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis),即变性梯度凝胶电泳,就是将特定的双链DNA片段在含有从低到高的线性变性剂梯度的聚丙烯酰胺凝胶中电泳,随着电泳的进行,DNA片段向高浓度变性剂方向迁移,当它到达其变性要求的最低浓度变性剂处,双链DNA形成部分解链状态,这就导致其迁移速率变慢,进而聚集成可见条带。不同生物的DNA具有序列特异性,因此我们可以借助DGGE技术分析样品中的生物群落结构。 云冈石窟38号窟样品中含有假单胞菌属、微杆菌属及其他未培养微生物。根据系统发育树聚类分析,可以得出检测出的微生物主要分为四大类群: γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria) ,鞘脂杆菌门(Sphingobacteria) ,α-变形菌纲(Alpha-proteobacter)和放线菌纲( Actinobacteria) 。 检测结果 38号窟样品DGGE切胶条带的系统发育树 检测结果显示,云冈石窟38号窟样品中的假单胞菌属细菌( Pseudomonas) 占到种群的16. 19%,可以被认为是样品中的优势种群。 在微生物与岩石土壤作用的相关研究中,发现该属细菌有较强的解磷作用,即将植物等难以利用的含磷成分转变为可以利用的磷盐形式,特别是以溶解不溶性磷酸盐类为特征的无机解磷作用。此外,该属的部分种类在氮元素循环中也扮演着重要角色。调查研究发现,云冈石窟的周边环境中含有高浓度的含磷、硫、氨的大气污染物质,该属的细菌可将这些物质降解并进而一步产生酸性物质。 云冈石窟的石质文物主要是由砂岩构成,砂岩的胶结物中含有大量的CaCO3,这些酸性物质会对云冈石窟的石质文物及周边岩石造成腐蚀。 案例总结 云冈石窟历史悠久,规模宏大,风格独特。但随着岁月的冲刷,这座举世闻名的艺术宝库却遭受到了一定的破坏,除去物理、化学因素的影响外,微生物侵蚀也是造成文物损坏的一个重要因素。 不经微生物分离培养,直接从土壤中抽提总DNA,分析其中16S rRNA的序列多态性,以此反映微生物的种群构成,是近年来逐步发展起来的新方法。该方法对于研究石质文物表面或内部的微生物群落组成具有重要意义。 随着研究的深入,人们会发现微生物对石质文物的破坏能力远远超出我们之前的设想范畴,抑制微生物的侵蚀将成为今后石质文物保护工作的核心内容之一。 1. 微生物学基础 2. 微生物对石质文物造成的影响 3. 石质文物微生物检测技术 4. 石质文物的微生物病害防治 主要内容 病 害 防 治 “防”重于“治” 防护原则 1 监控

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