环境基因组技术在微生物多样性研究中的应用

环境中的微生物具有极大的生物多样性,但99%的微生物不能通过标准的实验技术加以培养,不依赖于培养的环境基因组技术由于适合分析生态系统中整个复杂的微生物基因组而迅速发展起来。文章针对环境基因组技术的原理、方法以及目前该技术在环境微生物多样性研究中的应用等作一综述。

环境基因组计划(EGP)对预防医学发展的影响

1998年美国正式启动环境基因组计划 ,该计划旨在探讨环境 -基因的交互作用 ,寻找对环境因素损伤的易感基因及环境反应基因的多态性在疾病病因和发病过程中的作用 。

海洋环境基因组学在海洋生态研究中的应用

海洋环境基因组学是功能基因组学的一个分支学科,它将基因组学的最新技术引入到海洋生态环境的研究当中,得到了许多有价值的研究成果,显示出巨大的发展潜力。文章总结了海洋环境基因组学所开展的工作和已取得的成果,指出目前海洋环境基因组学的工作主要集中在三个领域:海洋生物基因资源文库的建立与完善;海洋生物对环境胁迫的应激反应及生理机制的研究;探索不同生物种群的基因表达谱是否与生物地理分布相关联。并着重讨论了利用基因组学技术研究环境胁迫对海洋生物物种的分布、生物物种间的相互作用以及水生物疾病的影响。如海洋环境基因组学通过测定基因表达谱的变化,研究海洋生物对环境温度的生理响应,绘制出生物地理图谱;通过测定基因转录水平的变化,更深入地了解温度变化所造成的生理支出,从而预测热气候漂移可能给海洋生态环境所造成的影响。在水生物疾病的研究方面,海洋环境基因组学用DNA微阵列技术分析染病生物的基因表达谱,筛选出发生变化的基因表达,为理解病毒感染机制提供了大量信息。还可以深入研究环境胁迫因子与微生物种群群落的组成关系,并由此找到通过维持水体的微生态平衡来消除某些病害发生的环境条件。

人类基因组多样性计划-环境基因组计划-药物基因组学

随着人类基因组计划的快速推进，大量基因的发现和大规模序列数据库的建立促使了基因组功能性研究计划启动，如人类基因组多样性计划、环境基因组计划和药物基因组学等。包括这些计划在内的“后基因组计划”将诠释和开发基因组这一宝藏，使人们更好地认识和利用基因组。

土壤环境基因组技术及其在新药发现中的应用

土壤是微生物最重要的生境,土壤微生物具有极大的多样性。然而传统培养技术只能得到约1%的微生物纯培养,其余都是未被纯培养微生物。利用土壤环境基因组技术,可以把未被纯培养微生物的基因克隆到载体中并在宿主中进行表达,获得比已培养微生物丰富的代谢产物多样性,这为我们发现新颖结构先导化合物以及新药开辟了新的道路。本文介绍应用环境基因组技术构建土壤DNA文库的思路和方法。

环境基因组学的研究进展

本文系统地介绍了环境基因组学的基本概念和主流技术平台,及其在环境污染控制、健康风险检测与评价等方面地应用,并阐释了环境基因组学与环境蛋白组学、生物信息学之间的关系。环境基因组学在生物基因组水平上揭示了环境污染物与生物之间的相互作用,为维护人体与环境健康,进行分子水平遗传物质的检测与调控,奠定了理论基础与技术支持,目前已经成为控制环境污染,提高人体与环境健康质量的重要议题。

利用环境基因组学开发新抗生素

中国科学院微生物研究所的朱宝利研究员介绍了环境基因组学和新抗生素的开发之间的关系。他指出，环境基因组学研究主要采取两种策略：一是从微生物混合群体细胞中提取总DNA并建立其基因组文库，如Fosmid和BAC文库等，然后，对文库进行某一特定基因的功能性筛选。

环境基因组学

目前人们对于微生物生物多样性的认识是带有偏颇的,偏向于那些可以在实验室中培养的微生物.但这种情况最近由于两篇文章的发表得到了改观.这两篇文章都成功地将基因组鸟枪法测序和环境微生物取样结合在一起,从两个环境样品中获得了大量的DNA序列.

环境基因组DNA脂肪酶基因克隆与分析

为了建立从环境基因组DNA中直接克隆脂肪酶基因的通用方法,抽提餐馆灶台油污的环境基因组DNA,采用简并PCR等分子技术从中克隆到脂肪酶基因lip42及其对应的全长cDNA.序列分析表明该基因的cDNA编码区序列全长为1692bp,编码1段由19个氨基酸残基组成的信号肽和1段由544个氨基酸残基组成的成熟肽,计算相对分子质量为61541.51,其中含有强碱性氨基酸残基42个,强酸性氨基酸残基56个,等电点pI为5.428,有2个可能的N-糖基化位点.BLAST比对分析表明该序列与已发表的白地霉(Geotrichum geotrichum)脂肪酶基因(U02541)在核苷酸水平的一致性为99%.该基因序列提交GenBank,登录号为DQ313172.将该脂肪酶基因的开放阅读框克隆到毕赤酵母表达载体,转化毕赤酵母GS115,经罗丹明B平板功能筛选得到具脂肪酶活性的重组毕赤酵母菌株[GS115(pAMB768)],验证了直接从环境基因组DNA克隆脂肪酶基因的有效性.

环境微生物不依赖于培养的基因组学研究及应用

微生物在生物圈中分布广泛,并且在地球物质循环中占有重要地位,但是约99%的微生物目前还不能通过传统的培养方法得到纯培养物(即未培养微生物),给这些未培养微生物的研究带来很大的困难。随着分子生物学的快速发展及其在微生物研究中的广泛运用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——环境基因组学的产生和发展。在不进行相关微生物培养分离的情况下,通过从环境样品中直接提取获得所有微小生物的全部遗传物质,并构建环境基因组文库;进一步利用功能基因组学研究策略,从文库中寻找编码产生新的有生物活性产物的基因;通过对系统发育相关锚定位点基因序列分析,从而确定特定生态环境体系中未培养微生物的种类结构组成及进化地位,并最终重建该体系中微生物群体的基本物质循环模式。此外,环境基因组学也可以在对未培养微生物生理生化特性深入了解的基础上,建立发展合适的培养体系,最终获得某些特定微生物的纯培养物。对环境基因组的构建及相关分析研究策略的进展进行了综述;同时介绍了其微生物分类及在生态学研究中的应用。

环境微生物基因组学的生态学管窥

自然界约99%的微生物不能通过传统的分离筛选途径进行培养(即未培养微生物),为获得新的基因资源,更全面地认识微生物多样性和微生物在自然环境和生物圈中的重要作用,近年来随着分子生物学的快速发展及其在微生物研究中的广泛运用,以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——环境微生物基因组学成为国内外学者的研究热点。本文介绍了环境微生物基因组学的分析研究策略及生态作用:从环境样品中直接提取所有微生物的总DNA,采用适宜的载体克隆到宿主细胞中构建宏基因组文库,再筛选新的活性物质或基因;从生态学角度分析微生物不可培养的原因,可利用环境微生物基因组技术进行土壤污染修复、畜禽养殖除臭、鉴定新物种以及确定特定生态环境体系中未培养微生物种群与群落的结构组成及物种的进化模式。

环境微生物基因组技术研究进展

环境微生物基因组学是基于功能和序列的基础上对得到的环境样品基因组进行分析的科学,是目前国际生物技术研究开发的最新热点之一。对环境微生物基因组技术的概念、研究策略和筛选方式进行了介绍,并对该技术存在的问题和未来发展方向做了展望。

宏基因组学(Metagenomics)的研究现状和发展趋势

随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物生态学和环境微生物学研究中的广泛应用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——微生物环境基因组学(又叫宏基因组学、元基因组学,Metagenomics)的产生和快速发展.宏基因组学通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.在短短几年内,宏基因组学研究已渗透到各个领域,包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等,并在医药、替代能源、环境修复、生物技术、农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值.对宏基因组学的主要研究方法、热点内容及发展趋势进行了综述,建议在我国尽快启动有关宏基因组学的研究,从国家层面上开展联合攻关,拓展当前的研究领域,发展相关研究策略和技术,开展广泛的国际合作,使我国在宏基因组学研究领域占据有利地位.