微生物分子生态学研究方法的新进展

环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究热点,长期以来,由于受到研究技术的限制,对微生物的群落结构和多样性的认识还不全面,微生物的功能及代谢机理方面了解也很少.随着高通量测序、基因芯片等新技术的不断更新,微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化.高通量测序技术改变了微生物多样性、宏基因组学和宏转录组学的研究方法,GeoChip高密度覆盖海量已知功能的基因探针于单张芯片,能快速确定微生物和已知功能基因的存在与否.总结和比较了目前最新的研究手段,并归纳了这些方法的适用性和优缺点.     

微生物污垢检测技术的特点、现状与发展趋势

微生物污垢是工业冷却水污垢的重要组成部分.在适宜条件下,引起污垢的微生物迅速繁殖.不但会显著增大污垢热阻、流动阻力和腐蚀速率,甚至还会堵塞流道而引发停机故障.本文介绍了微生物污垢的概念,阐述了微生物污垢检测技术研究的地位、作用和特点,归纳了目前已知的微生物污垢的形成过程及其主要影响因素,着重分析了目前国内外应用较广的微生物污垢检测方法、优缺点及其最新研究动态.展望了微生物污垢检测技术未来的发展趋势.     

动物胃肠道微生物元基因组学研究进展

动物胃肠道中寄居着庞大复杂的微生物,它们对宿主营养、健康和生产有着重要的作用.随着分子生物学的发展,未培养微生物的研究越来越被重视,宏基因组学方法研究胃肠道微生物不仅能了解未培养微生物多样性,还能获得微生物的遗传、代谢和生理等方面的信息.探讨了元基因组文库的构建和分析方法,并重点介绍了元基因组学在动物胃肠道尤其是反刍动物瘤胃微生物研究中的应用.     

微生物蛋白质组学的定量分析

越来越多的微生物基因组序列数据为系统地研究基因的调节和功能创造了有利条件.由于蛋白质是具有生物功能的分子,蛋白质组学在微生物基因组的功能研究中异军突起、蓬勃发展.微生物蛋白质组学的基本原则是,用比较研究来阐明和理解不同微生物之间或不同生长条件下基因的表达水平.显而易见,定量分析技术是比较蛋白质组学中急需发展的核心技术.对蛋白质组学定量分析技术在微生物蛋白质组研究中的进展进行了综述.     

近10年瘤胃微生物分离培养研究进展

瘤胃微生物的研究一直是反刍动物营养研究的重点领域,自20世纪中期以来,大量参与营养代谢的微生物被从瘤胃中分离和认识.当代,尽管分子生物学方法越来越广泛的应用于瘤胃微生物的研究,但传统的分离纯培养的研究方法,因能够获得新的微生物菌种,便于微生物生理功能与代谢的研究,仍具有不可或缺的作用.本文综述了2001年至2011年间中国知网和PubMed数据库中通过纯培养方法从瘤胃中分离微生物菌株(包括新属、种或首次从瘤胃中分离)的相关文献,并展示了这些微生物的形态和发酵特征,同时总结了瘤胃微生物的全基因组信息,旨在为今后瘤胃微生物的研究提供参考菌种和信息.     

现代分子生物学技术在冰川微生物生态研究中的应用

研究冰川中微生物的多样性对于揭示环境气候变迁,研究生物进化,开发微生物资源具有重要意义,现代分子生物学的发展为研究冰川微生物的多样性提供了行之有效的方法.简要综述了16S rDNA文库构建、变性梯度凝胶电泳、限制性片段长度多态性和荧光原位杂交等技术的原理及在冰川微生物生态研究中的应用现状.     

土壤宏基因组学技术及其应用

传统的基于培养的研究方法只能反映土壤中少数(0.1%～10 %)微生物的信息,而大部分微生物目前还不能培养,因而这部分微生物资源尚难以被有效地开发利用.宏基因组学是分子生物学技术应用于环境微生物生态学研究而形成的一个新概念,主要技术包括土壤DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选.它可为揭示微生物生态功能及其分子基础提供更全面的遗传信息,并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.本文对土壤宏基因组学技术的方法和应用作了详细介绍.     

微生物灾害新领域

人们利用微生物酿酒、生产柠檬酸、制造抗菌素和酶制剂等,这类微生物有效利用的例子举不胜举.然而,微生物也有其有害的一面.近二十年来,国外关于微生物灾害新的研究领域,巳发表了数千篇论文.各国纷纷建立专们的研究机构,开展研究工作.在我国,这方面的研究工作刚刚开始.现将微生物灾害的具体事例介绍如下.     

微生物源抗植物病毒物质及其抗病毒机理的研究进展

微生物代谢产生的有抗病毒作用的活性物质,具有内吸活性强、安全高效的优点.目前从微生物资源中筛选并获得抗植物病毒物质已经成为研究的热点,对微生物抗病毒物质的分离提取和抗病机理方面的研究已经取得了一定的进展.对来源于不同种类微生物的抗病毒活性物质,以及抗病机理作了论述,并对微生物源抗植物病毒物质研究进行了展望.     

军事医学科学院微生物与流行病学研究60周年回顾与前瞻

60年来,军事医学科学院的微生物与流行病学始终致力于防生物危害医学相关领域研究,为我国的新发和再发传染病防控发挥了重要作用.本文从病原微生物的检验和鉴定、新发传染病的发现与追踪、新发虫媒传染病的确认与流行趋势研究、重要病原微生物致病机理和媒介生物学等方面对军事医学科学院微生物与流行病学研究进行了综述.     

PCR-DGGE技术及其在微生物生态学中的应用

现代分子生物学技术PCR-DGGE是一种分析微生物群落的有效工具,可以用于研究生态系统中微生物多样性和群落动态性。本文简要介绍了PCR-DGGE技术原理及其在微生物生态学领域的应用,并对该技术的局限性进行了评价。     

PCR-DGGE技术在微生物生态学中的应用

PCR-DGGE技术是随着现代分子生物学发展起来的一种很重要的分析手段,与传统的种群鉴定方法相比,PCR-DGGE技术具有快速和操作简便等优点,对于不可培养的微生物也能达到分离的效果,因而在微生物生态学中受到普遍关注与重视。介绍了该技术的基本原理、主要影响因素等研究动态以及在微生物生态学中的应用现状,并对其应用前景作了综述。     

用PCR-DGGE研究长期施用无机肥对种稻红壤微生物群落多样性的影响

以中国科学院红壤生态试验站的发育于第四纪红粘土的种稻红壤为研究对象,采用PCR-DGGE方法研究了长期施用无机肥对土壤微生物群落多样性的影响。在种植双季稻、连续13a施用不同无机肥后,土壤中细菌、古菌、放线菌和真菌的群落结构发生了较大的变化。未种植水稻的土壤与种稻土壤间四类微生物SSUrDNADGGE带谱相似性只有33%~66%。施磷肥的处理NP、PK、NPK之间微生物群落结构相似性较高,4类微生物的SSUrDNADGGE带谱相似性高达75%~81%。施氮钾肥(NK)、不施肥(CK)处理与施磷肥处理间土壤微生物群落结构的差异较大,其四类微生物的SSUrDNADGGE带谱相似性分别为69%~77%、55%~77%。研究的目的是深入地了解土壤中微生物群落的多样性,为科学施肥、合理利用土壤、保护微生物多样性和实现农业生态系统的可持续发展提供科学依据。     

大庆盐碱地九种植物根际土壤微生物群落结构及功能多样性

盐碱土是陆地表面生态脆弱区域。它与荒漠化过程相伴而生,不但造成了资源的破坏、农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁。研究盐碱地植物根际土壤微生物群落的多样性,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建具有重要意义。运用PCR-DGGE技术和Biolog微平板法,对大庆盐碱地9种不同植物根际土壤微生物结构和功能的多样性进行了分析。结果表明,不同植物根际土壤微生物组成不同,同一科的植物具有相似的微生物组成。对11个克隆进行了序列测定,发现这一地区植物根际优势微生物菌群为变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。利用Biolog微平板法分析了微生物群落功能多样性。结果表明,不同植物根际土壤细菌群落对底物碳源的代谢特征存在着一定的差异,其中豆科的野大豆根际土壤细菌对底物碳源的代谢能力最强。     

Tomato genotype and Azospirillum inoculation modulate the changes in bacterial communities associated with roots and leaves

AIMS: To evaluate the effect of plant variety and Azospirillum brasilense inoculation on the microbial communities colonizing roots and leaves of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) plants. METHODS AND RESULTS: Seeds of cherry and fresh-market tomato were inoculated with A. brasilense BNM65. Sixty days after planting, plants were harvested and the microbial communities of the rhizoplane and phyllosphere were analysed by community-level physiological profiles (CLPP) using BIOLOG EcoPlates and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of PCR-amplified 16S rRNA genes. Differences on the rhizoplane and phyllosphere bacterial communities between the two tomato types were detected by principal component analysis of the CLPP; DGGE fingerprints also showed differences at the phyllosphere level. Fresh-market tomato had a more complex phyllosphere bacterial community than cherry tomato, as determined by DGGE profiles. Physiological and genetic changes on phyllosphere and rhizoplane bacterial communities by Azospirillum seed inoculation were evident only on cherry tomato. CONCLUSIONS: Tomato genotype affects the response of native bacterial communities associated with the roots and leaves to A. brasilense seed inoculation. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: The successful implementation of Azospirillum inoculation requires not only the consideration of the interactions between A. brasilense strains and plant genotypes, but also the plant-associated microflora.     

PCR-DGGE技术在细菌多样性研究中的条件优化

基于聚合酶链式反应的变性梯度凝胶电泳（Polymerase chain reaction denaturing gradient gel electrophoresis,PCR-DGGE）技术作为研究微生物物种多样性和动态变化的分子检测工具之一,具有可靠性强、重复性好、方便快捷等优点。该技术无需传统的微生物分离培养,便能快速、准确地获取复杂样品中微生物的菌群多样性、动态性及其功能菌的遗传信息,被广泛用于环境生态学的研究中。该文概述了PCR-DGGE技术的基本原理,并对该技术的各个环节如DNA提取、PCR扩增、DGGE条件以及图谱染色等条件的优化进行探讨,提出可能出现的影响因素,并对该技术自身存在的局限性和应用前景进行了评价。     

DGGE/TGGE技术及其在微生物分子生态学中的应用

变性梯度凝胶电泳(DGGE)和温度梯度凝胶电泳(TGGE)是近些年微生物分子生态学研究中的热点技术之一。由于DGGE／TGGE技术具有可靠性强、重现性高、方便快捷等优点,被广泛地应用于微生物群落多样性和动态性分析。文章对DGGE／TGGE技术原理与关键环节、局限性和应用前景进行了综述。     

Bacterial population in traditional sourdough evaluated by molecular methods

AIMS: To study the microbial communities in artisanal sourdoughs, manufactured by traditional procedure in different areas of Sicily, and to evaluate the lactic acid bacteria (LAB) population by classical and culture-independent approaches. METHODS AND RESULTS: Forty-five LAB isolates were identified both by phenotypic and molecular methods. The restriction fragment length polymorphism and 16S ribosomal DNA gene sequencing gave evidence of a variety of species with the dominance of Lactobacillus sanfranciscensis and Lactobacillus pentosus, in all sourdoughs tested. Culture-independent method, such as denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the V6-V8 regions of the 16S rDNA, was applied for microbial community fingerprint. The DGGE profiles revealed the dominance of L. sanfranciscensis species. In addition, Lactobacillus-specific primers were used to amplify the V1-V3 regions of the 16S rDNA. DGGE profiles flourished the dominance of L. sanfranciscensis and Lactobacillus fermentum in the traditional sourdoughs, and revealed that the closely related species Lactobacillus kimchii and Lactobacillus alimentarius were not discriminated. CONCLUSIONS: Lactobacillus-specific PCR-DGGE analysis is a rapid tool for rapid detection of Lactobacillus species in artisanal sourdough. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study reports a characterization of Lactobacillus isolates from artisanal sourdoughs and highlights the value of DGGE approach to detect uncultivable Lactobacillus species.     

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。     

Development of a PCR for the detection and identification of cyanobacterial nifD genes

In this study we have designed degenerate primers after comparative analysis of nifD gene sequences from public databases, and developed a PCR protocol for the amplification of nifD sequences from cyanobacteria. The primers were tested on a variety of nitrogenase-containing and nitrogenase-lacking bacteria. By using this protocol, we amplified nifD sequences from DNA that was isolated from three phototrophic microbial communities. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and clone library analysis of the nifD amplicons showed the presence of distinct groups of diazotrophic cyanobacteria in each of the investigated microbial communities. Phylogenetic trees constructed from the sequences of nifD gene fragments are congruent with those based on ribosomal RNA gene sequences.