变性梯度凝胶电泳在环境微生物研究中的应用详解

结合笔者等多年积累的经验详细介绍环境微生物学研究中变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术应用全步骤:从环境样品中直接提取总DNA,利用5′端含GC夹子的引物PCR 16S rDNA的部分片段,将PCR产物在含有浓度线形递增的变性剂的聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳分析,使不同来源的DNA片段在电泳胶中分离,从胶中切出分离的DNA片段测定碱基序列,进行分类分析。PCR-DGGE技术能够检测不可培养的微生物基因,而DGGE技术与克隆等其他技术结合更能发挥其分离作用。

变性梯度凝胶电泳方法在内源微生物驱油研究中的应用

应用基于聚合酶链式反应(PCR)的变性梯度凝胶电泳方法(DGGE)分析了在高温、高压和厌氧条件下富集培养的油藏内源微生物16S rDNA。用化学裂解法(SDS)直接提取了油藏微生物基因组DNA,并以此基因组DNA为模板,用特异性引物对16SrDNA的V8和V9可变区进行聚合酶链式反应扩增。对长约400bp(碱基对)的扩增产物进行DGGE分离后,得到了分离较好的电泳图谱。结果表明,DGGE方法可以分离不同油藏微生物16S rDNA的V8和V9可变区的DNA扩增片断。在内源微生物驱油研究中,DGGE方法是在分子水平上分析油藏微生物群落结构和监测微生物群落动态变化的有效工具。

变性梯度凝胶电泳法研究我国不同土壤氨氧化细菌群落组成及活性

实验选用了我国3种不同土壤研究土壤硝化活性、硝化细菌数量,并使用变性梯度凝胶电泳(DGGE)的方法研究了不同土壤中氨氧化细菌(AOB)区系变化。通过28d的土壤培养实验研究发现,潮土具有最强的硝化势,几乎100%的铵态氮转化为硝态氮;而红壤中的硝化势最弱,只有4.9%的铵态氮转化为硝态氮。对这3种土壤硝化细菌进行计数发现,3种土壤氨氧化菌数量差异显著,而3种土壤亚硝酸氧化菌(NOB)处于一个数量级。采用氨氧化菌功能基因amoA(氨单加氧酶ammoniamonooxygenase)特异PCR结合DGGE的方法对土壤氨氧化菌区系进行分析。红壤有4个氨氧化菌种属,与潮土和黄泥土没有共同的氨氧化菌种属。4个种属中两个是与潮土和黄泥土亲源性比较远的,特有的氨氧化菌种属,这两个种属与已知的Nitrosospira属的cluster3bz97838和Nitrosospira属的cluster3aAF353263亲源性比较近。潮土有5个氨氧化菌种属,潮土与黄泥土有两个共同的氨氧化菌种属,这两个种属中的一个是潮土和黄泥土特有的,与其他氨氧化菌种属亲源性比较远的氨氧化菌种属,这个种属与已知的Nitrosospira属的cluster3bZ97849亲源性比较近。黄泥土有4个氨氧化菌种属,除了与潮土共有的一个种属是两种土壤特有的氨氧化菌种属外,黄泥土还有一个与其他氨氧化菌种属亲源性比较远的,黄泥土特有的种属,与Nitrosospira属的cluster3aAF353263亲源性很近。3种土壤中分离到的硝化细菌表现出不同的硝化能力。实验结果表明,以amoA基因为目标的PCR-DGGE是比以16SrDNA为目标的PCR-DGGE更有效的研究氨氧化菌种群的方法;3种土壤的氨氧化菌种群差异显著,尤其是红壤的氨氧化菌种群与另外两种土壤差异明显,这种差异可能与红壤的低pH条件对氨氧化菌种群的长期选择有关;3种土壤中的硝化活性与土壤中的硝化细菌数量没有显著相关,可能由于3种土壤差异显著的土壤环境对硝化活性的影响造成。因此在对不同土壤硝化细菌进行研究时不仅需要对硝化细菌数量进行研究,还需要研究不同土壤中硝化细菌的种属及不同土壤环境条件对硝化细菌硝化活性的影响。

应用变性梯度凝胶电泳和16SrDNA序列分析对山羊瘤胃细菌多样性的研究

以取自3头安装有永久性瘤胃瘘管的土种山羊的瘤胃内容物为材料,经过DNA抽提和PCR扩增,扩增产物利用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE,一种DNA指纹技术)分析瘤胃细菌在两种日粮条件下的多样性.同时利用基因序列分析技术,分析了16个在DGGE胶上有匹配带的克隆的16S rDNA序列,并与现有的数据库进行了比较.结果表明,饲喂基础日粮时3头山羊瘤胃内容物的DGGE图谱有一定的相似性(43%～55%);饲料中添加大豆黄酮一定程度上影响了瘤胃细菌的组成,DGGE 谱带变化程度分别为 1 号 36% 、2 号 46% 、3 号 30%。基因序列分析表明,DGGE图谱中优势条带的16S rDNA基因序列中有5个基因序列与基因数据库登录的相关序列的相似性大于97%,8个基因序列的相似性在90%～96%,余下的低于90%。相似性大于97%的5个克隆中,只有1个被鉴定为Prevotella sp .,其余 4 个都属于未被鉴定的瘤胃细菌。

变性梯度凝胶电泳法研究断奶仔猪粪样细菌区系变化

利用PCR和DGGE技术分析了 1 2头仔猪在断奶后其粪样细菌区系的变化。粪样细菌 1 6SrDNA的V6～V8可变区经PCR扩增 ,扩增产物经DGGE电泳后再进行相似性分析。结果表明 ,仔猪断奶当天粪样DGGE谱带少 ,同窝仔猪间图谱相似。断奶后 ,随着断奶时间的推移 ,每头仔猪的DGGE图谱带逐渐增多 ,变得复杂和多样 ,仔猪个体间DGGE图谱差异逐渐增大。仔猪是否同窝以及所采食日粮类型对DGGE图谱没有明显影响。相似性分析还表明 ,日粮中添加寡果糖的仔猪在断奶后第 1周 ,其粪样微生物区系变化迅速 ,而后缓慢。

肠道菌群多样性变性梯度凝胶电泳分析法的建立

采用珠磨法、冻融研磨法和酶法对粪便细菌进行裂解,提取粪便细菌DNA,并采用16SrRNAV3区引物(P3GCf、P2r)和V6V8区引物(U968GCf、L1401r)扩增细菌16SrRNA基因可变区,对变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法用于肠道菌群多样性分析的各种条件进行了优化,建立了分析人和动物粪便菌群多样性的DGGE方法。2对引物的粪便DGGE结果都表明,珠磨法和冻融研磨法对细菌的裂解效果优于酶法;P3GCf、P2r引物的条带数明显多于U968GCf、L1401r引物;珠磨法PCRDGGE对普通拟杆菌、青春双歧杆菌和粪肠球菌的检测限分别为(6.4±0.1)×102、(6.1±0.7)×103和(7.2±0.2)×105个细菌,珠磨法对这3种细菌的检测限均低于酶法。结果表明,珠磨法和P3GCf、P2r引物更适宜用于粪便菌群多样性DGGE分析。

采用变性梯度凝胶电泳技术研究不同形态玉米日粮对鹅肠道微生物区系的影响

本研究旨在研究不同形态玉米日粮对鹅肠道微生物区系的影响。选用7日龄扬州鹅192只,随机分成4组,每组4个重复,每个重复12只,在日粮组成相同的情况下,分别饲喂粉状玉米日粮、粉状玉米-整粒玉米日粮、整粒玉米-粉状玉米日粮、整粒玉米日粮。84日龄时从肠道内容物中提取基因组总DNA,利用细菌通用引物对细菌16S rDNA的V3区进行PCR扩增,扩增产物经变性梯度凝胶电泳(DGGE)后进行图谱分析。结果表明,整粒玉米日粮可以导致空肠细菌种类的下降和回肠细菌种类的增加,对十二指肠和盲肠微生物区系影响不明显。研究表明,玉米日粮形态能够影响鹅肠道菌群分布,其中,对空肠和回肠影响较大,对直肠的影响次之,对十二指肠和盲肠影响较小。

变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术在土壤微生物多样性研究中的应用

应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)谱图分析技术对土壤微生物多样性进行描述,可以克服传统微生物分离纯化培养方法和显微技术的局限性。本文介绍了变性梯度凝胶电泳指纹图谱分析方法及其在土壤微生物多样性中的应用,包括对土壤特殊微生物生理类群,自然环境条件下微生物多样性变化,污染土壤微生物的多样性,不同种植制度下的土壤微生物多样性,转基因植物、微生物介入的土壤微生物多样性等方面的研究。

变性梯度凝胶电泳在环境微生物生态学中的应用

PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)具有可靠性强、重复性好、方便快捷等优点,已被广泛应用于环境生态学中微生物群落多样性、动态性分析和功能细菌的跟踪。本文综述了PCR-DGGE技术的基本原理,不同DNA提取方法的比较,不同PCR方式的比较及其在环境生态学中研究微生物群落多样性、环境中微生物群落变化的动态监测、硝化菌-反硝化菌和硫酸还原菌(SRB)的动态分析和监测等领域中的应用,并对该技术自身存在的局限性和应用前景进行了评价。

变性梯度凝胶电泳技术在微生物多样性研究中的应用

变性梯度凝胶电泳是不依赖于培养的、依据DNA分子的大小和所带电荷分析微生物多样性和动态变化的分子生物学技术,具有检测极限低、分析速度快及重复性好等优点。主要对变性梯度凝胶电泳原理、特点及其在微生物多样性应用方面进行综述。

变性梯度凝胶电泳法初步解析茯砖茶渥堆发酵过程中细菌群落结构

为解析茯砖茶渥堆发酵过程中细菌群落结构和种类,对渥堆过程中不同时间段细菌16S rDNA的V3可变区进行扩增,对细菌变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)图谱中条带进行克隆、测序和序列比对。结果表明:黑毛茶在渥堆过程中以渥堆24 h为分界点,前后各自细菌群落结构相似,但前后的差异较大;从16S rDNA的V3可变区比对结果证明黑毛茶渥堆过程中有诺卡氏菌属、新鞘脂菌属、短波单胞菌属、韦龙氏假单胞菌属、突那梭菌属、克雷伯氏菌属、乳杆菌属及不可培养的ε-变形菌、腐败螺旋菌属、黏球菌属、根瘤菌属和未知分类地位的不可培养细菌6种。采用DGGE指纹图谱能更全面、更真实地反映黑毛茶渥堆发酵过程中细菌群落的结构和多样性变化。

基于变性梯度凝胶电泳和MiSeq高通量测序技术分析恩施地区腊肉的细菌多样性

以采集自湖北省恩施地区的5个腊肉样品为研究对象,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(polymerase?chain?reaction-denatured?gradient?gel?electrophoresis,PCR-DGGE)与MiSeq高通量测序技术相结合的方法对其中所含微生物的多样性进行解析。PCR-DGGE结果表明,腊肉样品中的细菌主要为葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)和假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas);MiSeq高通量测序结果表明,腊肉中的细菌门主要为硬壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),其平均相对含量分别为54.05%和44.28%,细菌属主要为葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、环丝菌属(Brochothrix)、科贝特氏菌属(Cobetia)和不动细菌属(Acinetobacter),其平均相对含量分别为40.18%、24.02%、9.37%、8.53%、4.71%和2.31%;在分类操作单元(operational taxonomic units,OTU)水平上,发现252个核心OTU,累计平均相对含量高达74.22%。由此可见,PCR-DGGE和MiSeq高通量测序的结果综合分析得出恩施地区腊肉中的细菌主要为葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)。

利用变性梯度凝胶电泳分析微生物的多样性

综述了不依赖于培养的变性梯度凝胶电泳技术 (DGGE)分析微生物多样性的原理 ,并列举它的应用实例。DGGE和传统方法相比有很多优点 ,若将DGGE和其他方法结合起来 ,效果更好 ,应用更广泛。

变性梯度凝胶电泳技术在食品微生物多样性研究中的应用前景

变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)可以克服传统微生物检测方法的弊端,不依赖于微生物的分离培养,是微生物分子多样性研究的热点技术之一。DGGE技术具有可靠性强、重复性好、易操作、可同时分析多个样品等优点,结合聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR),被广泛地应用在微生物群落组成及其遗传信息、多样性及不同种群动态比较分析等方面。本文介绍了DGGE技术的基本原理、操作过程、优缺点,并概述了其在食品微生物多样性分析中的应用,分析了该技术在水产品、酒类、发酵食品、肉制品等领域应用现状。通过分析目前在食品微生物多样性分析中的优点和不足,提出发展方向,最后对DGGE技术在食源性致病菌溯源应用前景进行评述,以期为我国食品安全食源性致病菌快速溯源技术的发展提供文献支持。

利用变性梯度凝胶电泳分析正红菇菌根围土壤真菌群落多样性

以正红菇(Russula griseocarnosa)菌根围土壤为研究对象,通过提取土壤基因组DNA,以通用引物扩增真菌18S rRNA基因V1+V2区,将PCR产物进行变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis),获得土壤微生物群落的DNA特征指纹图谱,并对图谱中的优势条带回收测序,通过Blast进行同源性比对并构建系统发育树,进而分析正红菇菌根围真菌群落组成及多样性。同源性比对结果表明,在回收测序的19条DGGE条带中,4条为非真菌真核生物序列,系统发育分析显示全部序列可以分为4类菌群,GroupⅠ主要为担子菌门(Basidiomycota)真菌,GroupⅡ主要为子囊菌门(Ascomycota)真菌,GroupⅢ为未知真菌,GroupⅣ主要为节肢动物门生物(Arthropoda)。

16S rDNA-变性梯度凝胶电泳技术与临床培养方法对比分析儿童阑尾炎组织菌群多样性

目的从分子生物学的角度初步探讨儿童阑尾炎组织的菌群多样性,为全面认识儿童阑尾炎病原菌提供新的视角。方法对10例阑尾炎组织标本和4例正常阑尾组织标本病理切片后,行革兰染色观察菌群情况,采用激光捕获显微切割技术(LCM)直视下分离组织中的细菌,经DNA提取、PCR扩增后,进行变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析并与临床培养结果对比。结果①临床培养法:阳性率为70%,共检测到4个菌属,以大肠埃希菌最多见,各标本菌属0～2种,且均可由DGGE检出。②DGGE方法:共检测到14个菌属,包括可培养菌属和无法培养的菌属,以革兰阴性菌为主;10例阑尾炎标本包含的细菌种类和数目均有差异,各标本菌属平均9.6(6～12)种;变形菌门比例为73.9%。在正常阑尾组织中,各标本菌属数在2～7种,变形菌门比例为52.9%,且发现假单胞菌属、不动杆菌属等7个菌属仅在阑尾炎病灶中检出。结论阑尾炎病灶区是以革兰阴性菌为主的多种细菌混合感染,检测到的细菌种类较正常阑尾多。应用LCM联合PCR-DGGE技术病原菌检出率较高,可为组织病原学研究提供新的思路。

变性梯度凝胶电泳技术及其在食品微生物研究中的应用

食品中的很多微生物无法分离培养,传统的微生物研究方法不仅费时费力,而且会造成偏差。变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)是一种不依赖于纯培养的分子技术,因其快速、灵敏、分析全面等特点已被广泛应用于微生物生态学的研究中。本文介绍了DGGE的发展历程、原理、操作步骤及其在食品微生物研究中的进展,评价了该技术的优势和局限性,展望了其在食品领域内的应用前景。

聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳技术研究梯田式人工湿地微生物群落动态变化

采用聚合酶链反应(PCR)—变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对梯田式人工湿地(TTCW)和复合垂直流式人工湿地(IVCW)生活污水处理系统内的微生物群落结构的动态变化及其对生活污水处理效果的影响进行了对比研究。结果表明:(1)TTCW和IVCW对生活污水均具有较好处理效果,其COD去除率平均分别为76.2%和72.6%、TP去除率平均分别为90.7%和85.6%、NH4+-N去除率平均分别为65.2%和58.8%;TTCW增氧作用明显。(2)2种人工湿地内均存在丰富的微生物群落,并均存在共有的微生物种群;在湿地沿程不同位置均存在一定数量的优势种群。(3)TTCW强化了大气复氧能力,使得湿地内DO较相同深度的IVCW的高。TTCW具有较强的污染物去除能力,特别是具有高效的脱氮除磷能力。这种能力可能主要是TTCW中微生物群落结构的变化所致。

变性梯度凝胶电泳在堆肥微生物研究中的应用

对当前堆肥中微生物种群分布及其对有机物分解作用的研究进行分析 ,论述了分子生物技术中的变性梯度凝胶电泳 (DGGE)的特点。将DGGE与PCR扩增技术相结合 ,可用于研究自然菌种堆肥和人工培养驯化菌种堆肥过程中微生物的演替规律 ,为研究和筛选堆肥中的微生物提供更加有效、快速的信息 ,促进堆肥技术的发展。

常见赤潮藻类的变性梯度凝胶电泳分析

为了解我国典型有毒有害赤潮藻类的变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹图谱以及DGGE技术在赤潮藻类分析鉴定中的作用,本课题组运用DGGE技术,研究了我国沿海7种重要赤潮藻类的单一种类以及混合种类样品的18S rDNA V3区的DGGE指纹图谱,并且对2009年10月底在广东省珠海海域发生的双胞旋沟藻(Cochlodini-um geminatum)赤潮样品进行了DGGE分析.结果表明,DGGE技术能够对环节环沟藻、海洋原甲藻、血红哈卡藻、锥状斯氏藻、中肋骨条藻、塔玛亚历山大藻、双胞旋沟藻7种常见的海洋赤潮藻类具有较好的区分效果,同时监测出赤潮样品中双胞旋沟藻、血红哈卡藻、环节环沟藻和海洋原甲藻4种优势种,种类组成与显微镜观察结果具有较好的一致性.结果说明DGGE技术可作为一种辅助方法对赤潮藻类进行分类鉴定.