微生物分子生态技术：16SrRNA／DNA方法

综述了以16SrRNA／DNA为基础的分子生物学技术在环境微生物种群分析中的应用,目的是使相关的科研人员能够对16SrRNA／DNA技术有一个比较完整的了解,并可以开展初步的实验工作。主要内容包括：DNA指纹技术、16rDNA文库的建立、DNA测序及微生物分类鉴定(即系统发育树分析)、基因探针设计和测试、荧光原位杂交和核酸印迹杂交等。     

蝗虫肠道微生物总DNA提取方法的比较

采用Bead beating法和QIAamp DNA stool mini kit法提取蝗虫肠道微生物总DNA,并对2种方法提取DNA的得率、完整性以及16SrRNA基因扩增产物的变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)图谱等进行综合比较。结果表明,Bead beating法提取DNA的得率显著高于QIAamp DNA stool mini kit法(P=0.042),而QIAamp DNA stool mini kit法提取DNA片段更完整。PCR-DGGE检测微生物多样性结果显示,QIAamp DNA stool mini kit法提取DNA所代表的微生物群落多样性略高于Bead beating法,但Mann-Whitley统计学检验表明用2种方法检测蝗虫肠道微生物多样性无显著差异(P=0.17)。因此在蝗虫肠道微生物群落多样性的检测中QIAamp DNA stool mini kit法具一定的优势,而Bead beating法同样适用。     

分子生物学在石油微生物多样性研究中的应用

该文较系统地概述了目前以16SrRNA为基础的核酸探针检测技术、利用引物的PCR技术、DNA序列分析技术和电泳分离及显示技术在油藏微生物群落多样性和石油环境污染研究中的研究进展,并探讨了未来分子生物学技术在石油微生物研究中的发展方向。     

单细胞、显微计数和高通量测序典型水稻土微生物组的技术比较

【目的】比较传统显微计数、单细胞分选和现代分子方法研究典型水稻土微生物组的细胞数量、物种组成及好氧甲烷氧化菌生理生态过程的技术特点。【方法】针对水稻土中可提取微生物细胞(土壤细胞)及其DNA(细胞DNA)、单细胞DNA、土壤微生物组总DNA(土壤DNA),利用传统显微计数和实时荧光定量PCR(qPCR)方法,研究水稻土好氧甲烷氧化过程中微生物数量的变化规律;通过高通量测序16S rRNA基因技术,研究微生物物种组成的变化规律。【结果】水稻土微生物组的传统显微计数结果显著低于现代分子方法 qPCR,最高可达3个数量级。基于DAPI染色、CARD-FISH、细胞DNA及土壤DNA的qPCR定量结果分别为:(5.8–7.4)×10~7、(1.7–1.9)×10~7、(2.8–6.3)×10~8、(1.5–2.7)×10~(10) cells/g。基于qPCR的水稻土好氧甲烷氧化菌数量为1.1×10~7 cells/g,比传统显微计数方法高3个数量级。然而,当水稻土氧化高浓度甲烷后,所有方法均发现甲烷氧化菌显著增加,增幅分别为54倍(CARD-FISH)、388倍(细胞DNA)和45倍(土壤DNA)。在微生物分类学门的水平,细胞DNA(25个门)与土壤DNA(30个门)结果基本一致,均能较好地反映水稻土微生物组的群落结构,而单细胞DNA尽管检测到20个门,但偏好性较大,95%以上均为Proteobacteria。在微生物分类学属的水平,土壤DNA、细胞DNA和单细胞DNA分析均表明背景土壤含有7个好氧甲烷氧化菌的pmo A基因型,但氧化高浓度甲烷后,γ-Proteobacteria的2个属Methylobacter/Methylosarcina则成为优势类群。【结论】土壤微生物的传统显微计数(DAPI和CARD-FISH)结果显著低于qPCR技术,相差1–3个数量级。qPCR定量土壤DNA和细胞DNA表明:水稻土可提取微生物细胞约占土壤微生物总量的2%左右,而好氧甲烷氧化菌的提取效率最高可达6%。细胞DNA在门水平能较好地反映水稻土微生物组成,但在属水平和土壤DNA有着较大差异。Planctomycetes微生物门的细胞易被提取,Acidobacteria门的微生物则较难被提取,而单细胞分选技术则偏好Proteobacteria。尽管传统方法和分子技术的分辨率明显不同,但均能较好地表征水稻土甲烷氧化的微生物生理生态过程。未来土壤微生物组研究应更加重视科学问题本身对技术手段的内在需求,最大限度发挥各种先进技术的优势。     

用于微生物多样性分析的棉田土壤总DNA的提取

目的：探讨适用于微生物多样性研究的棉田土壤微生物总DNA提取方法。方法：采用4种方法提取不同连作和轮作处理的棉田土壤微生物总DNA,比较其纯度、产率、片段大小,并应用ARDRA技术验证其质量。结果：其中3种方法均可获得23kb的DNA片段,但不同方法提取的DNA的产率和纯度上有明显差异。改良CTAB-SDS法提取的DNA完整性好,得率为24.20μg.g-1干土,纯化后A260/A280和A260/A230为分别为1.80和1.70,纯化回收率可达70.1%,完全适用于后续的PCR分析。结论：采用该法提取棉田土壤总DNA简便而高效。对该法提取获得的棉田土壤微生物总DNA进行ARDRA和DGGE分析,所得图谱能较全面地反映不同处理间微生物多样性及群落结构的差别,为不同栽培体系下棉田土壤微生物的分子生态学研究提供了基础。     

微波法快速提取放线菌基因组DNA*

原有的放线菌基因组DNA提取方法费时、费力、费用高 ,且对极端环境放线菌成功率较低。利用微波热振惊提取固体培养基表面放线菌菌落基因组DNA ,具有快速、简便、费用低廉等优点。所得的基因组DNA可作为PCR反应的模板进行 1 6SrRNA基因有效扩增。这为大量放线菌菌株的快速鉴别和系统分类创造了条件。     

环境样品中DNA的分离纯化和文库构建

采用研磨 /冻融和SDS/蛋白酶K热处理等理化方法 ,直接从性质不同的环境样品中提取和纯化混合基因组DNA。所获得纯品DNA的产量为每克样品 2～ 1 6μg。对纯品DNA进行限制性内切酶处理后 ,构建了以pUC1 8为载体的DNA文库。建库效率为从每克环境样品获得约 1 0 3～ 1 0 4 个含 3～ 8kb外源随机插入片段的克隆。通过DNA序列测定和基因注释 ,对从文库中随机选取的克隆进行了分析 ,发现外源插入片段均含序列未见报道的新基因。本文所做的尝试对于保存、研究和开发未培养微生物基因资源具有意义     

微生物测序分型系统——基于美国应用生物系统公司基因分析仪的MicroSeq微生物鉴定系统

当微生物危害人类健康时,需要依靠高效、快速、高精确性的微生物鉴定系统检测。为了获得可靠的结果,越来越多的制药公司、食品企业和公共卫生实验室、相关医院卫生系统依靠DNA测序法来进行微生物鉴定。DNA测序鉴定方法已经被证明比传统的生化分型和表型分型方法更加准确、快捷,尤其在其他方法分型失败时特别有价值。16SrRNA基因是伯杰方法（Bergey’Manual）细菌菌种分类的客观基础,也是DNA测序鉴定分型的基础。     

DNA芯片技术在微生物学研究中的应用

DNA芯片技术作为一种高通量的核酸分析方法,已经成为“后基因组时代”中研究海量序列信息的重要分析工具之一。本简述了目前一些常用以及和新出现的DNA芯片的技术原理,并从微生物基因表达谱研究,微生物基因组学研究以及微生物检测鉴定研究等多个方面概述了DNA芯片技术在微生物学中的应用,同时在对DNA芯片技术的不足进行简要分析的基础上,展望了其进一步应用的前景。     

DNA聚合酶对PacBio SMRT测序结果影响的评价

目的评估不同DNA聚合酶是否会对以16SrRNA全长为测序靶点的肠道微生物多样性研究结果产生影响。方法用美国太平洋公司的三代测序仪(PacBio single molecule real-time sequencing technology)对3份分别采用KAPA HiFi^TM HotStart DNA聚合酶和PCRBIO HotStart DNA聚合酶扩增的军犬粪便样品进行精确至"种"水平的测序分析。结果经配对Mann-Whitney U检验显示,不同DNA聚合酶扩增的同一样品在门、属和种水平上差异无统计学意义(P>0.05),然而在某些相对含量较少的操作分类单元(OTU)上,其扩增效率存在差异。经基于非加权UniFrac距离的非加权组平均法聚类分析和基于加权UniFrac距离的非参数多元方差分析发现不同DNA聚合酶扩增的同一样品其多样性差异无统计学意义(P>0.05)。结论 KAPA HiFi^TM HotStart DNA聚合酶和PCRBIO HotStart DNA聚合酶虽对模板DNA扩增存在一定的偏好性,但该偏好性不影响PacBio SMRT测序结果。