依照現(xiàn)有的培養(yǎng)技術(shù)和方法，不同生境微生物可培養(yǎng)率的檢測(cè)結(jié)果如下:海水中約為0.001%～0.1%，淡水中約為0.25%，土壤中約為0.3%，活性污泥中約為1%～15%。為了克服現(xiàn)有培養(yǎng)技術(shù)方法的局限性，研究人員在提出改進(jìn)現(xiàn)有微生物培養(yǎng)措施的同時(shí)，相繼開發(fā)出一系列新的微生物培養(yǎng)方法和技術(shù)，如稀釋培養(yǎng)法和高通量培養(yǎng)法、擴(kuò)散盒培養(yǎng)法以及細(xì)胞微囊包埋技術(shù)等，大大提高了微生物培養(yǎng)的數(shù)量和種類，對(duì)微生物資源的開發(fā)及利用具有重要意義。
目前，實(shí)驗(yàn)室使用的常規(guī)培養(yǎng)基多為高濃度營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。事實(shí)上，有研究發(fā)現(xiàn)低濃度基質(zhì)培養(yǎng)出的細(xì)菌數(shù)量和種類均多于高濃度基質(zhì)。但濃度過低也會(huì)降低微生物的培養(yǎng)數(shù)量，最適宜的濃度最好與自然界中微生物生長(zhǎng)的環(huán)境條件相近。例如，在培養(yǎng)土壤微生物時(shí)加入土壤浸提液、培養(yǎng)海洋微生物時(shí)加入含有少量生長(zhǎng)因子的天然海水，可以大大提高所培養(yǎng)微生物的數(shù)量及種類。還可通過減少培養(yǎng)環(huán)境中的氧分壓、以多聚物為碳源、在培養(yǎng)過程中加入可降解毒性氧的物質(zhì)等，不同程度地減弱毒性氧的毒害作用。另外，以下措施也可有效提高微生物的培養(yǎng)幾率。如，通過適當(dāng)延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間，有可能使某些“寡營(yíng)養(yǎng)菌”肉眼可見，但培養(yǎng)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)培養(yǎng)環(huán)境的無菌要求就越高，因此培養(yǎng)時(shí)間不能無限延長(zhǎng);用古蘭糖膠作為培養(yǎng)基固化劑，可以避免瓊脂對(duì)某些微生物的毒性作用，增加微生物的可培養(yǎng)性；在微生物培養(yǎng)過程中，供應(yīng)微生物所需的特有底物(如電子供體和受體)，可有助于微生物的正常生長(zhǎng)，從而可能發(fā)現(xiàn)未知的生理型微生物。
實(shí)驗(yàn)室微生物培養(yǎng)方法
根據(jù)培養(yǎng)時(shí)是否需要氧氣，可分為好氧培養(yǎng)和厭氧培養(yǎng)兩大類。
（1）好氧培養(yǎng)：也稱“好氣培養(yǎng)”。這種微生物在培養(yǎng)時(shí)，需要有氧氣加入，否則就不能生長(zhǎng)良好。
在實(shí)驗(yàn)室中，斜面培養(yǎng)是通過棉花塞從外界獲得無菌的空氣。
三角燒瓶液體培養(yǎng)多數(shù)是通過搖床振蕩，使外界的空氣源源不斷地進(jìn)入瓶中。
（2）厭氧培養(yǎng)：也稱“厭氣培養(yǎng)”。這類微生物在培養(yǎng)時(shí)，不需要氧氣參加。在厭氧微生物的培養(yǎng)過程中，最重要的一點(diǎn)就是要除去培養(yǎng)基中的氧氣。一般可采用下列幾種方法：
a.降低培養(yǎng)基中的氧化還原電位：常將還原劑如谷胱甘肽、硫基醋酸鹽等，加入到培養(yǎng)基中，便可達(dá)到目的。有的將一些動(dòng)物的死的或活的組織如牛心、羊腦加入到培養(yǎng)基中，也可適合厭氧菌的生長(zhǎng)。
b.化合去氧：這也有很多方法，主要有：用焦性沒食子酸吸收氧氣；用磷吸收氧氣；用好氧菌與厭氧混合培養(yǎng)吸收氧氣；用植物組織如發(fā)芽的種子吸收氧氣；用產(chǎn)生氫氣與氧化合的方法除氧。
c.隔絕阻氧：深層液體培養(yǎng)；用石蠟油封存；半固體穿刺培養(yǎng)。
d.替代驅(qū)氧：用二氧氣碳驅(qū)代氧氣；用氮?dú)怛?qū)代氧氣；用真空驅(qū)代氧氣；用氫氣驅(qū)代氧氣；用混和氣體驅(qū)代氧氣。
根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)，可分為固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)兩大類。
（1）固質(zhì)培養(yǎng)：是將菌種接至疏松而富有營(yíng)養(yǎng)的固體培養(yǎng)基中，在合適的條件下進(jìn)行微生物培養(yǎng)的方法。
（2）液體培養(yǎng)：在實(shí)驗(yàn)中，通過液體培養(yǎng)可以使微生物迅速繁殖，獲得大量的培養(yǎng)物，在一定條件下，還是微生物選擇增菌的有效方法。
稀釋培養(yǎng)法和高通量培養(yǎng)法
由于海洋環(huán)境中主要是寡營(yíng)養(yǎng)微生物類群，迄今為止海洋環(huán)境中可以培養(yǎng)的微生物的比例仍是地球環(huán)境中最低的，因此在人工培養(yǎng)時(shí)，它們就會(huì)受到來自同一環(huán)境中處于生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的微生物的抑制而不能生長(zhǎng)。稀釋培養(yǎng)法認(rèn)為，當(dāng)把海水中微生物群體稀釋至痕量(103/mL)時(shí)，在海水中主要存在的寡營(yíng)養(yǎng)微生物可不受少數(shù)幾種優(yōu)勢(shì)微生物競(jìng)爭(zhēng)作用的干擾，因而主體寡營(yíng)養(yǎng)微生物被培養(yǎng)的可能性會(huì)大大提高。研究人員在稀釋培養(yǎng)法的基礎(chǔ)上又研究出高通量培養(yǎng)法，即將樣品稀釋至痕量后，采用小體積48孔細(xì)胞培養(yǎng)板分離培養(yǎng)微生物。該方法不僅有效提高了微生物的可培養(yǎng)性，還可在短期內(nèi)監(jiān)測(cè)大量的培養(yǎng)物，大大提高了工作效率。
擴(kuò)散盒培養(yǎng)法
擴(kuò)散盒是Kaeberlein等在分離培養(yǎng)潮間帶底泥微生物時(shí)使用的一種自制培養(yǎng)儀器，其最大的特點(diǎn)是有效地保證了微生物群落間作用的存在，可比較真實(shí)地模擬微生物所處的自然環(huán)境，提高微生物可培養(yǎng)性。應(yīng)用此種改進(jìn)技術(shù)，研究者從環(huán)境樣品中分離出許多常規(guī)方法很難分離的微生物。應(yīng)當(dāng)指出，擴(kuò)散盒技術(shù)初次培養(yǎng)獲得的微小菌落多數(shù)為混合培養(yǎng)，通常需要再次分離，才能獲得純培養(yǎng)。該種方法的特點(diǎn)是:模擬自然環(huán)境，不同細(xì)胞間經(jīng)過互喂形成獨(dú)立的菌落。擴(kuò)散盒法的主要不足是操作比較繁瑣。
細(xì)胞微囊包埋技術(shù)
細(xì)胞微囊包埋法是近年來出現(xiàn)的一種將單細(xì)胞包埋培養(yǎng)與流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)合為一體的高通量分離培養(yǎng)技術(shù)。Zengler等先將土壤樣品中的微生物進(jìn)行稀釋，與融化的瓊脂糖混合，然后在專門的攪拌器中用油乳化，形成直徑30～50μm的微滴，其中10%的膠滴會(huì)含有單個(gè)細(xì)胞。之后，將包埋膠囊裝入層析柱內(nèi)，層析柱進(jìn)口端用0.1μm濾膜封住，防止外部細(xì)菌的進(jìn)入而污染層析柱，出口端用8μm濾膜封住，低濃度的有機(jī)物培養(yǎng)液連續(xù)通過層析柱對(duì)包埋膠囊進(jìn)行流態(tài)培養(yǎng)，未被包埋的游離細(xì)胞則隨培養(yǎng)液流出柱外。結(jié)合流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè)，將長(zhǎng)有單菌落的膠囊分選到加有豐富培養(yǎng)基的96孔板中繼續(xù)培養(yǎng)，最終獲得純培養(yǎng)微生物。該種高通量的培養(yǎng)技術(shù)可從每個(gè)樣品中分離出10000多株細(xì)菌和真菌。Ben-Dov等研究出一種雙層包埋技術(shù)，先將微生物包裝在瓊脂球內(nèi)，外面用一種多羰基高分子膜包裹，將這種雙層包裹的小球放在一種雌性石芝珊瑚的表面黏液層中培養(yǎng)，獲得許多新的微生物，與已知細(xì)菌序列比較，最大相似性只有85%～96%。Nichols等設(shè)計(jì)了一種高通量的微生物分離芯片(Ichip)方法，每個(gè)芯片包含有數(shù)百個(gè)微型擴(kuò)散孔，每個(gè)擴(kuò)散孔只含有一個(gè)微生物細(xì)胞。采用該種芯片裝置，分離到大量的海水和土壤微生物，其中序列最大相似性小于95%的新種分別占28.3%和28.7%。細(xì)胞微囊包埋法的優(yōu)點(diǎn):在接近于天然生長(zhǎng)的環(huán)境中有效地提高了微生物的可培養(yǎng)性。
總結(jié)：近年來，新穎的微生物培養(yǎng)方法和技術(shù)陸續(xù)問世，大體可歸納為兩類:一是在傳統(tǒng)的培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)方式上進(jìn)行改良，包括添加微生物相互作用的信號(hào)分子，供應(yīng)新型的電子供體和受體，降低營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)濃度，延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間以改善微生物的培養(yǎng)條件，促進(jìn)低營(yíng)養(yǎng)以及寡營(yíng)養(yǎng)微生物種類的分離培養(yǎng)等;二是設(shè)計(jì)仿原生境的高通量微生物培養(yǎng)技術(shù)和裝置，如用于海洋環(huán)境和陸生環(huán)境的擴(kuò)散盒技術(shù)、土壤基質(zhì)膜技術(shù)以及高通量的細(xì)胞微囊包埋技術(shù)等。這些技術(shù)的研發(fā)極大地豐富了可培養(yǎng)微生物種群多樣性的資源寶庫(kù)，并為開發(fā)這些微生物資源奠定了良好的研究基礎(chǔ)。然而，由于微生物生存環(huán)境極其復(fù)雜，未培養(yǎng)微生物數(shù)量巨大，種類繁多，因此，在探索微生物學(xué)領(lǐng)域的過程中仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
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