应用DGGE研究微生物群落时的常见问题分析

变性梯度凝胶电泳(DGGE)是通过核酸片段对微生物群落进行研究,可以监测未培养细菌及其功能基因,被广泛地应用于微生物群落多样性和动态分析,并成为微生物分子生态学研究中的重要手段之一。文中论述了DGGE操作过程中遇到的常见问题,并提出了相应的解决方法。全面分析了样品预处理过程和PCR扩增效果对DGGE分析的影响,探讨了DGGE图谱的优化过程和图谱分析方法,并对DGGE的应用前景进行了综述。     

新疆石油污染土壤苯并(a)芘降解微生物多样性研究

为研究新疆石油开采区污染土壤中苯并(a)芘降解微生物的群落结构特点,采集克拉玛依石油开采区受污染程度不同的土壤样品, 以苯并(a)芘为唯一碳源、氮源的无机盐培养基五代富集培养, 采用PCR-DGGE 技术对第五代富集培养物的微生物群落结构开展研究, 根据DGGE 指纹图谱分析它们的遗传多样性。研究显示: 三个不同污染样品微生物多样性指数(H) 丰度(S)和均匀度(EH)均有所不同, 重度污染土样降解苯并(a)芘的微生物类群最为丰富, 其次是中度污染土样, 最少的是轻度污染土样; 并且三个样品微生物类群种类差异较大, 菌落相似性低。对 DGGE 的优势条带序列分析, 同源性最高的微生物分别属于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。研究表明新疆石油开采区污染程度不同土壤中降解苯并(a)芘的微生物群落结构不同, 提示污染严重的环境里可能蕴藏着高效降解苯并(a)芘的微生物资源。     

基于PCR-DGGE技术的红树林区微生物群落结构

【目的】为了解红树林沉积物中细菌的群落结构特征。【方法】应用PCR-DGGE技术对福建浮宫红树林的16个采样站位样品细菌的群落结构进行了研究。根据DGGE指纹图谱,对它们的遗传多样性进行了分析。【结果】各站位样品细菌多样性指数(H)、丰度(S)和均匀度(EH)均有所不同,这些差异与它们所处站位的不同有关,红树林区细菌多样性高于非红树林区细菌多样性。对不同站位细菌群落相似性分析,它们的相似性系数也存在一定的规律,同一断面的细菌群落结构相近性较高。对DGGE的优势条带序列分析,同源性最高的微生物分别属于变形菌门(Proteobacteria)、酸菌门(Acidobacteria)和绿菌门(Chlorobi),它们均为未培养微生物,分别来自于河口海岸沉积物。【结论】应用PCR-DGGE技术更能客观地反映红树林沉积物中真实的细菌群落结构信息。另外,研究也表明红树林区微生物多样性丰富,在红树林区研究开发未知微生物资源具有巨大的潜力。     

变性梯度凝胶电泳（DGGE）在微生物多样性中的研究

变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术能够再现微生物菌群多样性,从而获得微生物的动态信息,并解决了传统方法的片面性,在分析环境微生物群落多样性方面的应用发展迅速。通过对DGGE图谱的分析,可获得待测样品的生物信息。因此充分了解DGGE技术在微生态领域的利用,有助于检测和分析丰富的微生物多样性结构,提高微生物资源开发。     

不同富集和分离培养条件下的含酚废水处理生物膜微生物群落结构与活性比较分析

采用Biolog和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了不同苯酚浓度培养对焦化废水处理厂反硝化池生物膜样品中微生物群落结构和代谢类型的影响。DGGE结果表明, 不同浓度苯酚和不同培养方式富集培养后, 细菌16S rDNA的部分条带分布谱形发生改变, 还有部分条带只受到了苯酚浓度变化的影响; 富集培养过程中由于碳源组成相对焦化废水简单, DGGE条带所代表的优势微生物多样性有所降低。Biolog试验结果表明, 生物膜样本的细菌群落代谢能力最强; 低浓度苯酚富集后的样品能利用的底物碳源类型最丰富。对Biolog试验结果的主成分分析显示, 相同浓度苯酚富集培养后的细菌群落代谢功能多样性相似, 但从DGGE结果看出其结构组成产生了变化。富集培养使样品微生物群落的代谢功能发生改变, 低浓度的苯酚富集增加了群落中微生物的代谢类型。而不同条件获得的分离物其苯酚降解能力的初步分析也表明, 富集与分离条件对苯酚降解菌的分离能力和得到的菌株特性具有差别。     

上海某高校新校区中抗生素抗性基因污染状况分析

探究新型环境污染物—抗生素抗性基因（ARGs）在校园环境中的分布状况。通过聚合酶链式反应(PCR)对上海某高校使用5年新校区不同区域污水检查井污泥中8种四环素类、4种磺胺类、7种β-内酰胺类、4种链霉素类和5种氯霉素类ARGs进行定性研究,并利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析污泥中细菌群落的多样性。结果显示,校园各区域中共检出19种ARGs,有8种ARGs的检出率大于50%,其中磺胺类抗性基因sulI、sulII的检出率最高,为100%。实验区及餐饮区的ARGs检出种类最多,均为14种,其次为宿舍区(12种),教学区的ARGs检出最少(8种)。通过DGGE分析细菌群落结构,证明该地区的ARGs分布与细菌多样性无明显关系。新校区使用5年但ARGs污染严重,可能是由于人类活动（尤其是科研活动）对ARGs的产生及扩散存在促进作用。此外,细菌群落多样性与ARGs种类的关系表明ARGs在环境中的迁移可能受到除细菌种类之外其他环境因素的影响。     

DG-DGGE分析产氢发酵系统微生物群落动态及种群多样性

应用双梯度-变性梯度凝胶电泳(DG-DGGE)对生物制氢反应器微生物种群的动态变化及多样性进行监测。间隔7d从反应器取厌氧活性污泥,以细菌16SrDNA通用引物进行V2～V3区域PCR扩增,长约450bp的PCR产物经DGGE分离后,获得污泥微生物群落的16SrDNA指纹图谱。污泥接种到反应器后微生物群落中既有原始种群的消亡和增长,也有次级种群的强化和演变。反应器在运行初期群落演替迅速,15d时微生物群落结构变化最大。群落结构的相似性随着演替时间的增加而逐渐升高,种群动态变化后形成稳定的群落结构。29d时微生物多样性基本保持不变,微生物优势种属达到19个OTU。在细菌竞争和协同作用制约下,种群多样性降低后趋于稳定,形成顶级群落。有些种群在群落结构中一直存在,是群落建成的原始种群,原始种群与次级种群在代谢过程中具有协同作用,表现出群落的综合生态特征。     

高通量测序和DGGE分析土壤微生物群落的技术评价

【目的】比较新一代高通量测序与传统的变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)指纹图谱技术,评价两种技术研究土壤微生物群落结构的优缺点。【方法】针对新西兰典型草地和森林土壤,以16S rRNA基因为标靶,通过高通量测序和DGGE技术分析土壤微生物群落的组成、丰度和多样性,比较两种方法在土壤微生物研究中的适用性。【结果】在不同的微生物分类水平,高通量测序草地土壤检测到22门,54纲,60目,131科,350属;而DGGE仅检测到6门,9纲,8目,10科,10属,表明DGGE显著低估了土壤微生物的群落组成。森林土壤也得到了类似规律,高通量测序的检测灵敏度是DGGE的3.8、6.7、6.4、19.2及39.4倍。进一步分析土壤中主要微生物类群的相对丰度,发现分类水平越低,高通量测序与DGGE的结果差异越大,尤其在科和属的水平上差异最大。以高通量测序结果为标准,DGGE明显高估了土壤中大多数微生物类群的相对丰度,最高可达2000倍。两种方法都表明草地土壤的多样性指数高于森林土壤,但DGGE多样性指数的绝对值远低于高通量测序结果。【结论】高通量测序能够较为全面和准确的反映土壤微生物群落结构,而DGGE仅能够反映有限的优势微生物类群,在很大程度上极可能低估土壤微生物的物种组成并高估其丰度。     

耐受高浓度糖蜜酒精废液的细菌群落的多样性分析

广西的甘蔗糖蜜酒精发酵废液的COD高达100 000 mg/L,同时含有15 000 mg/L的硫酸根离子,属于高盐高浓度有机废水,严重抑制微生物的沼气化过程。为了获得耐受高COD和高硫酸盐的细菌群落的多样性数据,对特异性耐受高浓度糖蜜酒精废液的细菌群落进行分析。提取高浓度糖蜜酒精废液沼气池中淤泥样品的总DNA,应用IIIumina MiSeq高通量测序技术测定各样品中的细菌16S rDNA V3-V4变异区序列,并进行测序数据处理、OTUs聚类及物种注释,分析样品中细菌的复杂度和多样品间细菌组成差异。结果显示:沼气池各样品的优势菌群均是厚壁菌门(Firmicute)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)。在废水消化旺盛区域的微生物种群含有泉古菌门(Crenarchaeota)和热脱硫杆菌门(Thermodesulfobacteria)等与硫酸根降解转化相关的菌株。本研究表明,特异性硫酸根转化菌株的富集揭示了这个细菌群落耐受高硫酸根废液的原因。高通量测序技术为高盐高浓度难降解有机废水沼气池淤泥细菌群落多样性的研究提供了科学有效的数据资源。     

培养法和免培养法联合检测油藏环境烃降解菌和产甲烷菌群多样性

烃降解菌和产甲烷菌是油藏环境微生物生态系统中重要的功能菌群, 采用DGGE和FISH方法分析了不同油藏样品中两类菌群的多样性和产甲烷活性。DGGE结果表明, 不同水样的alkB基因多样性相差较大, 而且注水井条带明显多于采油井。FISH结果表明, 油藏水样中产甲烷菌含量明显高于烃降解菌, 且两者空间分布的位置较近; 说明油藏环境中烃降解菌和产甲烷菌结成一定的相互关系。富集培养表明, 胜利油田产出液接种物培养130 d后, 石油烃降解率达到50%以上, 产甲烷的最大速率达到1.57×10^?2 mmol/(L?d)。利用分子生物学方法分析油藏环境功能菌群的多样性, 可以为开展微生物采油技术的应用提供有用信息。