宏基因组技术在开发未培养环境微生物基因资源中的应用

环境微生物宏基因组是一个巨大的基因资源库,但是仅有0.1%-1%的微生物在现有技术条件下是可培养的,因此致使未培养微生物基因资源的开发利用受到限制。宏基因组技术直接提取环境样品总DNA,避开了微生物分离培养的问题,极大扩展了微生物资源的利用空间,增加了获得新生物活性物质的机会。简要介绍了宏基因组的概念及宏基因组克隆技术的基本操作流程和技术要点,重点阐述了目的基因富集、核酸提取、载体和宿主系统选择、宏基因组文库筛选等“瓶颈”技术的研究进展。目的基因富集技术主要包括稳定同位素探针（SIP）、抑制消减杂交（SSH）和差异显示（DD）等。基因文库筛选分为序列依赖性筛选和非序列依赖性筛选,其中序列依赖性筛选包括特定基因PCR、反转录PCR（RT-PCR）、DNA微阵、亲和捕获等技术;非序列依赖性筛选主要指基于基因表达活性筛选和基因“陷阱”技术等。此外,介绍了一些近年来通过构建宏基因组文库筛选目的基因的应用实例。

宏基因组学在发现新基因方面的应用

现代分子微生物生态学研究表明,自然环境中约99%的微生物不能用传统的分离培养方法获得其纯培养,使得环境微生物中的多样性基因资源难以得到充分的开发和应用。宏基因组学是近年来发展起来的,通过直接提取特定环境中全部微生物的总基因组DNA并克隆到合适的可培养微生物宿主中,来筛选目的基因的方法。它已在微生物新功能基因筛选、活性物质开发和微生物多样性研究等方面取得了显著成果。该文旨在介绍宏基因组学在新功能基因发现方面的应用概况并结合我们的研究情况,对这一崭新领域中的最近研究进展进行简要综述。

宏基因组学及其技术的研究进展

宏基因组学是研究生态群体基因功能和其相互作用的新科学领域,以特定生态环境中微小生物遗传物质的总和作为研究对象,基本研究策略是通过克隆、异源表达,筛选出有用的新基因及其产物。宏基因组学为生命学科和药学研究提供了一个强有力的新技术,并在包括医学在内的许多领域取得了新成就。本述评对宏基因组学的概念、技术和应用作了简要介绍。