细菌分类与鉴定的新热点:16S-23SrDNA间区

随着分子生物学的迅速发展 ,细菌的分类鉴定亦从传统的表型分类进入到各种基因型分类水平 ,如(G+ C) mol%、DNA杂交、r DNA指纹图、质粒图谱和 16 S r DNA序列分析等。R RNA存在于所有细菌中 ,r RNA基因由保守区和可变区组成 ,在细菌中高度保守。R RNA基因包含 5’端到 3’端的若干种成分 ,分别是 16 Sr DNA、间区、2 3Sr DNA、间区和 5Sr DNA。16 S- 2 3Sr DNA间区近年来在细菌系统发育学 ,特别是相近种和菌株的区分和鉴定方面倍受关注。作     

油藏水样细菌群落16S rRNA基因的RFLP分析

通过16S rRNA基因的限制性酶切片段长度多态性分析(RFLP)方法,考察了油藏水样中细菌群落及多样性。从水样中分离纯化微生物总DNA,选择性扩增细菌16S rRNA基因,并构建16S rDNA克隆文库。337个16S rDNA克隆片段分别用限制性内切酶HinfⅠ和HaeⅢ酶切分析,得到74个操作分类单元(OTUs),其中数量最多的4个OTUs共占克隆子总数的73.6%,另外70个OTUs的丰度均处于较低水平,有57个OTUs仅含有1个克隆子。结果表明,运用RFLP方法分析16S rDNA克隆片段能够有效评估油藏水样中的细菌群落和多样性。     

3株杂色鲍致病菌——副溶血弧菌的16S-23SrDNA间区序列的分析

以细菌的16S rDNA 3′端和23S rDNA 5′端的高度保守区为引物,扩增了3株杂色鲍致病菌—副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）的16S23S rDNA 间区,克隆到pGEMT载体上,测序。用BLAST和 DNAstar软件对16S23S rDNA间区序列及其内的tRNA基因进行比较分析。结果表明副溶血弧菌ZSU008和ZSU009测出的16S23S rDNA 间区均有6条,间区类型也相同,分别为IGSGLAV、IGSGLV、IGSAG、IGSIA、IGSG和IGS0。其中IGSGLAV最大,包含tRNAGlu、tRNALys、tRNAAla和tRNAVal基因;IGSGLV包含tRNAGlu、tRNALys和tRNAVal基因;IGSAG包含tRNAAla和tRNAGlu基因;IGSIA,则为tRNAIle和tRNAAla基因;IGSG仅包含tRNAGlu基因;而IGS0最小,未包含任何tRNA。菌株ZSU010测出的16S23S rDNA IGS序列有5条,除缺少IGSAG外,其余的IGS类型均与ZSU008和ZSU009相同。与GenBank 内的副溶血弧菌IGS序列比较,发现副溶血弧菌所有类型的IGS的tRNA基因两端的非编码区具有较高的种内同源性。16S23S rDNA 间区结构的差异为建立一种新的副溶血弧菌检测方法奠定了基础。     

16S～23S RDNA间区在链球菌和流感嗜血杆菌分类中的应用

利用16S~23S rDNA间区（intergenic spacer regions,ISR）在不同细菌中拷贝数、碱基排列、序列长度及所含tRNA基因种类和数目的差异,对15株链球菌和流感嗜血杆菌进行属、种、型和株系的分类鉴定。在16S rDNA的3′端和23S rDNA的5′端的保守区中合成引物,PCR扩增16S~23S rDNA ISR序列,对多态片段切胶纯化直接测序。在GenBank上查找对应细菌的ISR序列。用DNAMAN软件进行系统进化分析。链球菌属为单拷贝16S~23Sr RNA ISR、有一个tRNAAla基因编码区、分子大小在269~446bp之间,序列分成4个保守区和4个可变区,可变区碱基排列方式和数目的不同是种分类的依据。7株链球菌的同源率在78%~88%。同种异株的差异反映在碱基的插入和缺失上。流感嗜血杆菌各生物型均为2个拷贝的ISR,小片段为514~519bp,编码1个tRNAGlu基因,有3个狭窄可变区。大片段富含A T碱基,在I、II和IV型中分别是868、848和856bp,编码一个tRNAIle基因和一个tRNAAla基因。不同生物型小分子ISR与标准菌株比较,同源性在97.3%~99.6 %之间。 ISR作为细菌分类的目的基因具有属、种、型和株特异性与灵敏性。简单的基因分离分析技术为认识病原微生物提供了更多的机会。 Abstract:To facilitate species level identification of bacteria without the requirement of presumptive identification,the paper describes a rapid identification method of bacteria by amplification and direct sequencing 16S~23S rDNA intergenic spacer regions (ISR) of the pathogens which cause the upper respiratory tract infective disease by Streptococcus and Haemophilus.Three pairs of primer targeting conserved sequences flanking the 3′ end of 16S and the 5′end of 23S rRNA were used to amplify 16S~23S rRNA ISR of 7 streptococcus strains and 8 Haemophilus strains.The PCR products were separated by 1% agarose gel electrophoresis and the polymorphisms fragments were purified with the Wizard PCR Min-Prep Kit (Promega) and Protocol-SK131(Sangon).The nucleotide sequences of ISR inserts were determined by using the XEQTM DTCS Kit——Terminator Cycle Sequencing and a CEQTM 2000XL DNA Analysis system (Backman Coulter) automatic DAN sequencer.Then those sequences were compared with known seqnences on the GenBank.The alignment of nucleotide sequence,evolutionary distances and phylogenetic tress were analyzed by software DANMAN version 4.0.The PCR products were showed polymorphism patterns with agarose gel.One band was contained in streptococcus genus.The significant variation was found among the spacer sequences of different species in Streptococcus with the lengths of the spacer varying from 269 to 446bp.All the ISR of the streptococcal species had a tRNA Ala gene in the spacer and the sequence identities varied from 78 to 88% within genera.It was found that some spacer sequence blocks were highly conserved between operons of a genome,whereas the presence of others was variable,three regions showed significant spatial variation.Most of the differences between the sequences came from several bases insertions/deletions and substitutions.There are two major bands in the Haemophilus biotypes(515 and 884bp),the small ISR amplicon contained one tDNA coding for tRNAGlu.In contrast to the large one contained two tRNA genes coding for tRANAla and tRNAIle.Two regions of repeating motifs with only A or T were present in higher copy numbers between tRANAla and tRNAIle.The phylogenetic trees varied from 97.5 to 98.8%.The PCR and direct sequencing of 16S~23S rRAN ISR were successful in the pathogen species identification.     

以23S rDNA一个多变区作为分子标记对致病杆菌属细菌进行分类鉴定

【目的】致病杆菌属(Xenorhabdus)细菌是一类重要的生物杀虫剂,斯氏属昆虫病原线虫的共生菌,建立快速准确的分类鉴定方法,对研究开发这类细菌至关重要。【方法】本研究PCR扩增测序了本室保藏的26株,含20种已定名致病杆菌属细菌的一段845 bp的23S rDNA序列,构建了基于这段序列的致病杆菌属系统树并与基于几乎全长16S rDNA序列的相应系统树进行比较,分析了两者作为致病杆菌属细菌分类鉴定分子标记的优缺点。【结果】结果表明,与全长16S rDNA序列相比,所选择的23S rDNA序列片段所含可变位点、简约信息位点比例更高,遗传距离数值跨度大。【结论】上述结果显示该序列片段可用于致病杆菌属细菌进行分类鉴定,特别适用于对野外资源调查中采集到的大量菌株进行快速鉴定。     

16S rRNA基因检测在细菌学中的应用

16S rRNA普遍存在于原核单细胞生物体内,利用体外扩增16S rRAN基因,借助各种检测手段或序列分析,可用于各种细菌、螺旋体、支原体、衣原体和立克次体种系发生的分析和种属鉴定。在种系发生学研究中,16S rRNA基因几乎是“金标准”;在用于鉴定方面,某些情况下虽然尚需要其他方法的配合,但是就单一检测方法的准确性和检测效率来看,针对16S rRNA的细菌鉴定方法仍然是最好的方法之一。     

一株具霉菌抑制活性细菌的鉴定

为探讨菌株HB02对霉菌生长的影响,将HB02与霉菌孢子悬液同时加入到PYG肉汤,在28℃培养15d。在培养的第3、69、、12和15天测定培养液中的黄曲霉和禾谷镰刀菌菌丝重量。结果显示:与对照组相比,HB02可显著抑制黄曲霉和禾谷镰刀菌生长(P<0.01)。通过常规细菌学实验鉴定该菌株为一株乳酸杆菌。通过分子生物学方法测定了菌株的16S rRNA基因序列,进一步证实了HB02为一株乳酸杆菌。根据Berthier等的方法,通过HB0216S/23S rRNA基因间隔(Intergenic Spacer Regions,ISR)序列的扩增和测定,再通过基因文库中所有细菌基因序列比较分析,最终鉴定菌株HB02为一株弯曲乳酸杆菌(Lactobacillus curvatus)。     

垃圾填埋场渗滤液中古细菌群落16S rRNA基因的ARDRA分析

利用特异性的引物对,选择性扩增垃圾填埋场渗滤液中古细菌群落的18S rRNA基因片断,在此基础上建立16S rDNA克隆文库,经古细菌通用寡核苷酸探针的原位杂交筛选后,克隆文库内古细菌16S rDNA扩增片断的多样性通过ARDRA分析（amplified rDNA restriction analysis)而获得,利用PCR将各组重克隆子内的16S rDNA外源片断再扩增出来后,两种限制性内切酶－Hha I和HaeⅢ－被分别用于16S rDNA克隆片断的限制酶切分析,结果表明,随机选出的70个古细菌16S rDNA克隆片断被妥为21个不同的ARDRA型（组）,其中的两个优势型总共占了所有被分析克隆子的60％,而其余19个型的相对丰度均处于较低的水平,当中的14个型更仅含有1个克隆子,通过对16S rRNA基因的PCR扩增,克隆及其ARDRA分析,能快速地获得有关填埋场渗滤液中古细菌群落的结构及其多样性的初步信息。     

应用rpoB和16S rDNA基因的变性梯度凝胶电泳技术对山羊瘤胃细菌多样性的研究

采用免培养的rpoB和16S rDNA基因的变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)对3种山羊(波尔山羊,内蒙古绒山羊,四川南江黄羊)瘤胃细菌优势菌群结构进行了比较分析。研究结果显示rpoBDGGE图谱中条带数目少于16S rDNA图谱,并且条带分离效果明显,更有利于分析瘤胃细菌群落组成。从两种DGGE图谱中均可以发现3种山羊瘤胃细菌具有一定的相似性,种内个体间相似性明显高于种间相似性,这说明寄主品种是影响瘤胃细菌种群构成的一个重要因素。同时进行了部分优势细菌16S rDNA基因V6-V8区序列的系统发育分析。基因序列分析表明,DGGE图谱中优势条带的16S rDNA基因序列中有4条克隆的序列与基因库最相似菌的相似性大于97%,余下的克隆序列相似性在89%～96%之间,其中13条序列的与之相似性最高的序列均来自于未被鉴定的瘤胃细菌。     

2株创伤弧菌的16S-23S rDNA间区的克隆、测序及分析

根据细菌的16SrDNA3’端和23SrDNA5’端的高度保守区设计引物,PCR扩增了2株创伤弧菌（Vibrio vulnificus）的16S-23SrDNA间区（Intergenic spacer,IGS）,克隆到pGEM-T载体上,测序。用BLAST和DNA star软件对16S-23SrDNA间区序列及其内的tRNA基因进行比较分析。结果表明,2株创伤弧菌共测出9条16S-23SrDNA间区序列,其中ZSU006测出5条,间区类型分别为：IGS^GLAV、IGS^GLV、IGS^LA、IGS^A和IGS^G.其中IGS^GLAv最大,包含tRNA^Glu、tRNA^Lys、tRNA^Ala。和tRNA^Val基因;IGS^GLV包含tRNA^Glu、tRNA^Lys。和tRNA^Val基因;IGS^LA,则包含tRNA^Ile和tRNA^Ala基因;IGS^G包含tRNA^Glu基因;而IGS^A仅包含tRNA^Ala基因。菌株CG021测出的16S-23SrDNA IGS序列有4条,除缺少IGS^A外,其余的IGS类型均与ZSU006的相同。与GenBank内的创伤弧菌ATCC27562的IGS序列比较,发现创伤弧菌所有类型的IGS的tRNA基因两端的非编码区具有较高的种内同源性。16S-23SrDNA间区结构的差异为建立一种新的创伤弧菌检测方法奠定了基础。