分子微生物生态学及其研究进展

分子微生物生态学是分子生物学实验技术应用于微生物生态学研究领域而发展形成的一门交叉学科,在研究微生物生态系统组成结构、功能的分子机理以及微生物与生物和非生物环境之间相互关系等方面显示了巨大的潜力．十几年来分子微生物生态学研究所取得的成就证明：分子生物学研究技术向微生物生态学领域的不断渗透,为微生物生态学研究领域注入了新的活力,尤其在微生物多样性、微生物区系分子组成及变化规律以及微生物系统进化研究方面取得了重大突破．本文根据近年分子微生物生态学的研究进展,就分子微生物生态学概念的提出、发展历程、主要研究领域、主要研究方法以及未来研究热点领域作以简要综述。     

微生物分子生态学研究方法进展

微生物生态学的研究能够对微生物量进行确定,并对于改善以及保护生态环境和构建人工生态系统等有着重要的科学意义以及实际的使用价值。分子微生物生态学则主要是分子生物学实验技术在微生物生态学研究领域形成的交叉学科。本文则主要就微生物分子生态学的研究方法进展进行详细的分析探究,希望此次理论研究能对实际发展起到一定指导作用。     

生物技术在分子微生物生态学上的应用

分子生物学及其技术的发展和变革开辟了生态学研究的新途径。分子生物学与生态学交叉的研究,越来越引起人们的重视,于是分子生态学便应运而生了。而分子微生物生态学则为其中的重要分支,它是运用分子的方法和技术,在基因水平上估计种的个体丰度,查明种的变异情况以及探究群落中微生物间相互关系的科学。生物技术的应用,使我们不必培养微生物,而直接通过对环境中的遗传物质的研究来达到目的,它为微生物生态学的研究开辟了新的途径。１用于分子微生物生态学的主要生物技术１．１核酸探针检测技术探针是能与特定核苷酸序列发生特异性互…     

DGGE/TGGE技术在土壤微生物分子生态学研究中的应用

传统的微生物生态学研究方法只限于环境样品中极少部分(0.1%￣1%)可培养的微生物类群,极大程度地限制了对土壤微生物群落结构的研究。综述了以16S rDNA为主要研究对象的DGGE/TGGE(Denaturing gradientgel electrophoresis,DGGE/Temperature gradient gel electrophoresis,TGGE)技术原理,以其为主要手段结合PCR扩增、克隆建库、序列测定以及种系分析对土壤微生物的群落结构和多样性研究的最新动态。DGGE/TGGE技术极大地推动了土壤微生物分子生态学的发展,同时也为实际问题的诊断、作物生长跟踪监测等提供了技术支撑,在土壤微生物分子生态学研究和生产实践中起着越来越重要的作用。     

微生物分子生态学技术及其在环境污染研究中的应用

较为系统地概述了核酸探针检测技术、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国内外的研究进展,并探讨了这些技术在环境污染研究中的应用及其方向。结果表明,这些被认为是重要的微生物分子生态学技术,在探索微生物与污染环境之间的相互关系中发挥了重要作用。促进了污染环境的微生物遗传适应进化机制的研究,污染物的微生物降解有关基因的定位及微生物工程菌的构建等方面的工作,从而推进了污染环境微生物修复的分子生态学的发展。     

基因工程微生物生态学研究进展

基因工程微生物(genctically enginccred microorganism,GEM)生态学的研究已成为微生物分子生态学的一项主要研究内容之一．随着分子标记和分子生物学检测手段的引入,传统的微生物生态学研究被注入了新的活力,在分子水平上探讨基因工程微生物与环境及环境中土著生物之间的关系已成为可能．基因工程微生物生态学是一门内容涉及分子生物学、微生物学、生态学等诸多学科的新型交叉边缘学科．本文提出加紧进行转基因生物生态学和转基因生物的风险评价的研究工作,建立适合中国国情的检测手段和评价标准,有助于我国基因工程微生物生态学的健康发展．     

微生物分子生态学发展历史及研究现状

微生物群落多样性是微生物生态学和环境学研究的重点之一。分子生物学方法应用于微生物群落结构分析使得对环境样品中占大多数的不可培养微生物的研究成为了可能。由于功能上高度保守,序列上的不同位置具有不同的变异速率,核糖体RNA（rRNA）是目前在微生物分子生态学上最为有用以及应用最广泛的分子标记,通过rRNA序列比对,可以分析不同分类水平的系统发育关系。元基因组学研究方法通过对环境样品中的各种微生物群落的总的基因组进行分析,充分展示了环境微生物代谢途径,极大地扩展了对微生物的认识。快速发展的高通量测序极大地促进了各项微生物生态学技术的发展,带来了新的突破。     

rRNA技术及其在分子微生物生态上的应用

传统的基于微生物培养与纯种分离的技术所具有的局限性,以及分子生物学及其有关技术的长足进展,使微生物生态学的研究进入了分子的阶段.其中rRNA技术的建立、发展及其成功应用,为分子微生物生态和微生物系统分类学的研究掀开了崭新的一页.对rRNA分子技术的研究进展、以之为基础的主要方法及其在环境微生物研究中的应用,以及应用过程中所存在的一些潜在问题及其解决办法等作了详细综述.     

微生物分子生态学技术在湖泊微生物多样性研究中的应用

微生物是湖泊生物圈物质循环和能量流动的主要参与者,在湖泊的生态系统中起着重要的作用。但是,湖泊中存在着大量不可培养的细菌,利用传统的培养技术,无法对湖泊微生物的多样性进行深入而全面的研究,而不依赖培养的分子生物学技术的发展为此方面研究开辟了新的路径。微生物分子生态学作为分子生物学与微生物生态学交叉产生的学科,在研究湖泊微生物多样性方面已经得到了广泛的应用。主要综述了变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,末端限制性酶切片段长度多态性技术(T-RFLP),16SrDNA克隆文库技术等微生物分子生态学技术在研究湖泊微生物多样性方面的应用情况。     

FISH技术在微生物生态学中的研究及进展*

分子生物学技术在微生物生态学研究中具有灵敏、精确和快速的优势,但不能提供微生物的形态学、数量性状、空间分布等信息。荧光原位杂交技术结合了分子生物学的精确性和显微镜的可视性信息,可以在自然生境中监测和鉴定不同的微生物个体,尤其是对难培养和未被培养的微生物进行检测。荧光原位杂交技术被广泛用于微生物群落结构诊断和评价,现已成为微生物分子生态学研究中的热点技术。对荧光原位杂交技术的发展和在微生物分子生态学中的应用进行了综述,探讨了该技术应用中存在的问题和发展前景。     

现代生物化学与分子生物学研究技术在植物微生物生态学中的应用

植物微生物生态学是研究植物微生态系统的一门学科,以植物组织细胞内微生物的组成、功能、演替,以及微生物之间和微生物与宿主之间的相互作用关系为研究对象。现代生物化学与分子生物学技术在植物微生物生态学研究领域的作用日益明显。介绍了上述技术及其在植物微生物生态学研究领域的应用进展,并对其在该领域的利用和发展进行了展望。     

Next-generation approaches to the microbial ecology of food fermentations

Food fermentations have enhanced human health since the dawn of time and remain a prevalent means of food processing and preservation. Due to their cultural and nutritional importance, many of these foods have been studied in detail using molecular tools, leading to enhancements in quality and safety. Furthermore, recent advances in high-throughput sequencing technology are revolutionizing the study of food microbial ecology, deepening insight into complex fermentation systems. This review provides insight into novel applications of select molecular techniques, particularly next-generation sequencing technology, for analysis of microbial communities in fermented foods. We present a guideline for integrated molecular analysis of food microbial ecology and a starting point for implementing next-generation analysis of food systems.     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

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.     

粪便DNA分析技术在分子生态学研究中的机遇与挑战

随着粪便DNA分析技术的不断发展与完善,其越来越多地被应用于分子生态学研究中,特别是野生动物的遗传状况评估研究。粪便DNA的获取可以在不干扰,甚至无需观察到动物本身的情况下展开,因此避免了取样活动可能给野生动物带来的干扰或伤害,极大地促进了野生动物分子生态学的研究。虽然粪便DNA分析技术在其建立伊始因DNA质量问题而受到了一定的挑战,但自其建立至今,研究者发展了多种技术来克服这一问题。现已能获得较高质量的粪便DNA,并将基因分型错误率控制在较低水平。本文将结合我们在粪便DNA分析技术上所积累的经验,从粪便样品采集、保存、DNA提取、PCR扩增以及等位基因分型等各个环节对该技术进行详细探讨,以期阐明该技术在野生动物分子生态学研究中所面临的机遇与挑战,进一步推动其在我国野生动物保护研究中的应用与发展。     

利用分子生物学技术研究大熊猫的进展

分子生物学手段为大熊猫研究注入了前所未有的活力,并将大熊猫的研究工作带入一个崭新的阶段。本文着重回顾了最近十几年来分子生物学技术在大熊猫研究中的应用与研究成果。尤其是PCR、RAPD、RFLP等技术及新的遗传标记(如微卫星、小卫星等)的出现,使得人们在大熊猫的遗传多样性、分子系统发育及生态学等领域的研究取得的进展。最后,对分子生物学技术在这一领域中的应用前景进行了展望。     

元基因组文库分析技术研究进展

随着新的分析技术的不断出现和成熟,促进了微生物分子生态学及相关学科的诞生和迅速发展。其中,元基因组文库分析技术即是近年来微生物分子生态学研究领域兴起的一种新的分析技术。就元基因组分析技术诞生的背景及该技术的原理进行了讨论,着重阐述了元基因组文库分析技术在寻找新基因、开发新的生物活性物质、研究群落中微生物多样性、人类元基因组测序等方面的应用。另外,归纳总结了目前国际上常用的诸如PCR为基础的筛选、荧光原位杂交（fluorescent in situ hybridization,FISH）、底物诱导的基因表达筛选（substrate induced gene expression screening,SIGEX）、基因芯片等元基因组文库筛选方法,并就不同方法的优缺点进行了分析和讨论,指出了目前元基因组文库分析技术存在的主要问题并对今后该技术的发展进行了展望。     

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。     

分子生态学研究与运行多样性保护

分子生态学的发展揭开了生物多样性保护研究的新篇章,分子技术的应用克服了传统生态学法中的一些难题,如野外调查周期长,分辨率有限,实验条件不易控制等,应用各种分子标记（如：RFLP,VNTR,RAPD,DNA测序等）可以分析种群地理格局和异质种群动态,确定种群间的基因流,研究瓶颈效应对种群的影响以及确定个体间的亲缘关系等等,所有这些研究都是指导物种保护和淑危种群的恢复所必要的,种或品系特异性的分子标记技术能够解决形态分类中的模糊现象,确定基于遗传物质的谱系关系,还可以用来分析近缘种间杂交问题,这些问题的解决有助于确定物种优先保护顺序,选择保护地工,近年来引起重视的主要组织人性复合体（MHC）NDA异分析可能会在研究种群对疾病的易感性第一系列种群特异性问题方面非常有用,随着分子技术的不断发展,会有更多的保护生物学问题得到解决,尤其是结合野外调查统计数据应用多个分子标记对目标种群进行研究,所得到的结果会更精确,更有说服力。     

海洋微生物多样性及其分子生态学研究进展

海洋微生物多样性的深入研究将有助于微生物资源更好的开发和利用,海洋微生物多样性有很大的研究价值和研究空间。海洋中大多数微生物处于未可培养状态,在分子生态学基础上对海洋未可培养微生物进行研究是当今微生物多样性研究的主要方向。近年来相关研究进展迅速,研究方法不断更新。主要从分子生态学角度对微生物多样性研究现状进行概述并详细分析探讨了相关的研究方法,而且从分子生态学与海洋微生物多样性研究相结合的层面,对本领域的研究进行展望。旨在为海洋微生物多样性的研究及海洋资源的可持续开发与利用提供参考。