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。

变性梯度凝胶电泳在微生物生态学中的应用

变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)是目前在微生物生态学上应用比较广泛的技术之一,具有简便、准确可靠和重复性好等优点。对DGGE的原理、流程、各项技术要点和在微生物生态学上的应用等方面进行了详细地论述,同时归纳和总结了DGGE的优缺点和局限性。

稳定性同位素探测技术在微生物生态学研究中的应用

稳定性同位素标记技术同分子生物学技术相结合而发展起来的稳定性同位素探测技术(stableisotopeprobing,SIP),在对各种环境中微生物群落组成进行遗传分类学鉴定的同时,可确定其在环境过程中的功能,提供复杂群落中微生物相互作用及其代谢功能的大量信息,具有广阔的应用前景。其基本原理是:将原位或微宇宙(microcosm)的环境样品暴露于稳定性同位素富集的基质中,这些样品中存在的某些微生物能够以基质中的稳定(性同位素为碳源或氮源进行物质代谢并满足其自身生长需要,基质中的稳定性同位素被吸收同化进入微生物体内,参与各类物质如核酸(DNA和RNA)及磷脂脂肪酸(PLFA)等的生物合成,通过提取、分离、纯化、分析这些微生物体内稳定性同位素标记的生物标志物,从而将微生物的组成与其功能联系起来。在介绍稳定性同位素培养基质的选择及标记方法、合适的生物标志物的选择及提取分离方法的基础上,举例阐述了此项技术在甲基营养菌、有机污染物降解菌、根际微生物生态、互营微生物、宏基因组学等方面的应用。

元蛋白质组分析——研究微生物生态功能的新途径

随着对微生物纯化培养和元基因组学研究的不断深入,积累了大量的微生物基因组信息,元蛋白组分析将促进我们对基因组功能的理解。目前,对微生物群落的元蛋白质组(metaproteome)的研究已成为后基因组时代进一步认识微生物生态功能的有效途径。对这一新技术的介绍结合元蛋白质组的提取和鉴定方法、元蛋白质组在研究微生物生态功能上的应用进行了综述,并对这一新的研究领域所面临的困难与挑战进行了讨论。

原核生物多样性研究的新工具

原核生物在自然界中分布广泛、数量巨大,参与多种全球性的物质循环和能量传递。然而,长期以来对其多样性的测度受到研究技术的限制。随着高通量测序、生物芯片等新技术的不断更新,原核生物多样性研究途径也在不断变化。目前,用于环境中原核生物多样性研究的高通量测序技术主要有Genome Sequencer FLX(GS FLX)测序系统和Illu-mina Genome Analyzer测序系统;而高通量芯片则以GeoChip为代表。但这些新兴技术手段各自的特点不同,得到的大量序列信息如何用于原核生物多样性测度以及哪些多样性测度手段适用,是研究人员需要面对的问题。因此,本文总结和比较了目前最新的研究手段和程序工具,并归纳了适应目前技术条件的原核生物多样性的主要研究途径。