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相似文献
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1.
宏基因组学技术以特定环境样品中微生物复杂群落的基因组总和为研究对象,突破了传统微生物纯培养方法的局限,为不可培养微生物中丰富的基因资源的开发和利用提供了强有力的工具,已经取得了令人瞩目的研究进展。对宏基因组学技术及其在微生物功能酶新基因发现中的应用进行综述。  相似文献   

2.
环境中约99.8%的微生物不能用常规的微生物学方法培养,这样就使得绝大部分微生物资源的开发利用受到制约,而宏基因组克隆技术的产生则克服了对不可培养微生物研究的困难。到目前为止,通过宏基因组克隆技术已经获得了许多新的抗生素和酶的基因,而且随着该技术的不断完善将会加大有用分子发现的几率和对复杂微生物群落功能的了解。  相似文献   

3.
宏基因组学技术的研究与挑战   总被引:1,自引:0,他引:1  
宏基因组学研究作为研究微生物种群生态分布、群体遗传特征和基因相互作用的新兴学科领域,在很大程度上促进了环境微生物资源,特别是未培养微生物资源的开发利用,在土壤、海洋、人体医学、药物等各个领域的应用中取得了突破性的进展,为发现新的生物活性物质提供了新的有效途径。就宏基因组学研究进展进行综述,并重点介绍了宏基因组学研究中的机遇及挑战。  相似文献   

4.
宏基因组学诞生于上世纪90年代,是指不经过微生物培养阶段,采用直接提取环境中总DNA的方法,对微生物基因总和进行研究的一门新学科.宏基因组技术的出现,使得人们对占微生物总体99%以上不可培养微生物的研究成为现实,微生物基因的可探测空间显著增大.总的来说,目前宏基因组技术的应用主要分为两个方面:一方面是筛选功能基因,开发具有所需功能的蛋白;另一方面是通过对宏基因组文库进行分析,探讨在各种环境下微生物间相互作用和微生物与周围环境间相互影响的规律,以便我们能更加客观、全面地认识微生物世界.在宏基因组技术的应用范围被不断扩展的同时,围绕着宏基因组文库的构建和筛选、测序和分析等方面的研究已成为宏基因组学发展的主要推动力,宏基因组技术的进步将不断提升其应用价值.  相似文献   

5.
采用传统分离培养筛选微生物新活性物质的方法受到很大制约,自然界99%以上的微生物不能培养,其资源开发受到很大限制。环境微生物宏基因组技术应用避开了微生物分离纯培养问题,极大拓展了微生物资源的利用空间,增加获得新活性物质的机会和途径。本文着重介绍宏基因组的概念、研究策略包括DNA提取、文库构建与筛选等及在微生物活性物质筛选中的应用,并对宏基因组研究中存在的问题进行探讨。  相似文献   

6.
微生物蕴藏着大量具有工业应用潜力的生物催化剂。然而,传统培养方法只能从环境中获得不到1%的微生物。宏基因组学是通过提取某一特定环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库并对文库进行筛选,寻找和发现新的功能基因的一种方法。它绕过了微生物分离培养过程,成为研究环境样品中不可培养微生物的有力手段。因此,从宏基因组中挖掘新型生物催化剂一直倍受生物学家的关注。以下主要对宏基因组文库的样品来源、DNA提取方法、文库的构建和筛选策略的选择这4个方面的研究状况进行了综述,列举了近年来利用宏基因组技术所获得的新型生物催化剂,并对其今后的研究方向提出了展望。  相似文献   

7.
宏基因组技术是近些年发展起来的生物新技术。其针对环境样本中的全部微生物基因组DNA开展研究,可以覆盖过去无法研究的不可培养微生物,极大地拓宽了研究的广度,因而,一经提出就得到广泛应用,并取得丰富成果。本文主要针对宏基因组技术在酶开发方面的有关应用进行综述。  相似文献   

8.
宏基因组学( metagenome)是直接从土壤、海水、人及动物胃肠道、口腔、呼吸道、皮肤等环境中获取样品DNA,利用载体将其克隆到替代宿主细胞中构建宏基因文库,以高通量检测为主要技术来研究特定环境中全部微生物的基因组及筛选活性物质和基因的新兴学科。利用宏基因组学技术不仅能够有效地检测特定环境的微生物群落结构,扩展了微生物资源的利用空间,发展了新兴的高通量检测技术,丰富了生物信息学内容。基于宏基因组学研究方法在环境微生物研究中的优势,对近年来相关领域、方法及其在人及动物病原微生物研究中的应用进行综述,以期将此方法用于实验动物病原微生物的调查分析及动物疫情、生物安全的监测。  相似文献   

9.
草地在生物圈中发挥着重要的生态服务功能,而草地土壤微生物又是维持生态系统功能和稳定的关键要素之一。过去十几年间,宏基因组方法的进步为微生物群落分析提供了有力的工具。本文综述了宏基因组方法应用于草地土壤微生物群落响应全球变化的最新研究进展,特别是针对气候变化、大气组成变化、土地利用方式改变和外来物种入侵等条件下微生物群落的响应规律和反馈机制的研究。这些研究对于我们认识和了解微生物群落的生态功能十分重要,同时也对维持地球生态系统平衡具有积极的意义。最后,我们对未来应用宏基因组方法研究草地微生物群落进行了展望。  相似文献   

10.
宏基因组技术在开发未培养环境微生物基因资源中的应用   总被引:3,自引:0,他引:3  
李慧  何晶晶  张颖  徐慧  陈冠雄 《生态学报》2008,28(4):1762-1773
环境微生物宏基因组是一个巨大的基因资源库,但是仅有0.1%~1%的微生物在现有技术条件下是可培养的,因此致使未培养微生物基因资源的开发利用受到限制.宏基因组技术直接提取环境样品总DNA,避开了微生物分离培养的问题,极大扩展了微生物资源的利用空间,增加了获得新生物活性物质的机会.简要介绍了宏基因组的概念及宏基因组克隆技术的基本操作流程和技术要点,重点阐述了目的基因富集、核酸提取、载体和宿主系统选择、宏基因组文库筛选等"瓶颈"技术的研究进展.目的基因富集技术主要包括稳定同位素探针(SIP)、抑制消减杂交(SSH)和差异显示(DD)等.基因文库筛选分为序列依赖性筛选和非序列依赖性筛选,其中序列依赖性筛选包括特定基因PCR、反转录PCR (RT-PCR)、DNA微阵、亲和捕获等技术;非序列依赖性筛选主要指基于基因表达活性筛选和基因"陷阱"技术等.此外,介绍了一些近年来通过构建宏基因组文库筛选目的基因的应用实例.  相似文献   

11.
12.
A multicopy cloning approach was used to search for metagenomic DNA fragments that affect Escherichia coli mutational pathways. Soil metagenomic expression libraries were constructed with DNA samples prepared directly from soil samples collected from the UCLA Botanical Garden. Using frameshift mutator screening, we obtained a total of 26 unique metagenomic fragments that stimulate frameshift rates in an E. coli wild-type host. Mutational enhancer strains such as an ndk-deficient strain and a temperature sensitive mutS strain (mutS60) were used to further verify the mutator phenotype. We found that the presence of multiple copies of certain types of metagenomic DNA sequence repeats cause general genome instability in the wild-type E. coli host and the effect can be suppressed by overproducing a DNA mismatch component MutL. In addition, we identified nine metagenomic mutator genes (designated as smu genes) that encode proteins that have not been linked to mutator phenotypes prior to this study including a putative RNA methyltransferase Smu10A. The strain overproducing Smu10A displays one prominent base substitution hotspot in the rpoB gene, which coincides with the base substitution hotspot we have observed in cells that are partially deficient in the proofreading function carried out by the DNA polymerase III epsilon subunit. Based on the structural conservation of DNA replication/recombination/repair machineries among microorganisms, this approach would allow us to both identify new mutational pathways in E. coli and to find genes involved in DNA replication, recombination or DNA repair from vast unculturable microbes.  相似文献   

13.
Microbial gene expression in soil: methods, applications and challenges   总被引:10,自引:0,他引:10  
About 99% of soil microorganisms are unculturable. However, advances in molecular biology techniques allow for the analysis of living microorganisms. With the advent of new technologies and the optimization of previous methods, various approaches to studying gene expression are expanding the field of microbiology and molecular biology. Methods used for RNA extraction, DNA microarrays, real-time PCR, competitive RT-PCR, stable isotope probing and the use of reporter genes provide methods for detecting and quantifying gene expression. Through the use of these methods, researchers can study the influence of soil environmental factors such as nutrients, oxygen status, pH, pollutants, agro-chemicals, moisture and temperature on gene expression and some of the mechanisms involved in the responses of cells to their environment. This review will also address information gaps in bacterial gene expression in soil and possible future research to develop an understanding of microbial activities in soil environments.  相似文献   

14.
土壤宏基因组学技术及其应用   总被引:17,自引:0,他引:17  
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.  相似文献   

15.
We describe here an improved method for isolating, purifying, and cloning DNA from diverse soil microbiota. Soil microorganisms were extracted from soils and embedded and lysed within an agarose plug. Nucleases that copurified with the metagenomic DNA were removed by incubating plugs with a high-salt and -formamide solution. This method was used to construct large-insert soil metagenomic libraries.  相似文献   

16.
土壤微生物总DNA提取方法的优化   总被引:1,自引:0,他引:1  
赵裕栋  周俊  何璟 《微生物学报》2012,52(9):1143-1150
【目的】土壤中未培养微生物约占总量的99%,这就意味着绝大多数微生物资源还未得到开发和利用。本研究通过优化土壤微生物总DNA的提取方法,获得较高质量的DNA,为后期研究土壤微生物的多样性及构建大插入片段的宏基因组文库奠定基础。【方法】通过综合比较已报道的微生物DNA提取方法的优缺点,我们设计出一种新的提取方案。对提取过程中的几个关键步骤进行了优化,包括联合使用SDS-CTAB和溶菌酶一起来破细胞,利用氯仿除蛋白,使用PVPP柱纯化DNA等。比较分析了优化后的方法和3种已报道方法所获得的土壤总DNA的产量、纯度及片段大小。【结果】优化后的方法所获得的土壤DNA质量明显有所提高:每克土壤最高能提取95μg DNA,A260/A280和A260/A230比值更接近理想水平,PCR扩增能够得到明显的目标条带,DNA片段最大能达到100 kb左右。【结论】通过比较分析,最终确立了一种较理想的土壤微生物总DNA提取方法,为更好地开发利用土壤未培养微生物资源提供了有力工具。  相似文献   

17.
Most of the microorganisms in nature are inaccessible as they are uncultivable in the laboratory. Metagenomic approaches promise the accessibility of the genetic resources and their potential applications. Genetic resources from terrestrial environments can be accessed by exploring the soil metagenome. Soil metagenomic analyses are usually initiated by the isolation of environmental DNAs. Several methods have been described for the direct isolation of environmental DNAs from soil and sediments. Application of metagenomics largely depends on the construction of genomic DNA libraries and subsequent high-throughput sequencing or library screening. Thus, obtaining large quantities of pure cloneable DNA from the environment is a prerequisite. This review discusses the recent developments related to efficient extraction and purification of soil metagenome highlighting the considerations for various metagenomic applications.  相似文献   

18.
宏基因组学应用于耐盐酶类及耐盐基因研究的进展   总被引:1,自引:1,他引:0  
耐盐酶在高盐浓度下仍具备催化活性和稳定性,在高盐食品和海产品加工、洗涤及其它高盐环境生物技术领域被广泛应用;耐盐基因在高盐条件下可以使微生物维持正常功能,获取并研究不同环境中的耐盐基因对揭示微生物的耐盐机制,以及实现其在高盐环境中的定向应用具有的重要意义。宏基因组学避开纯培养技术探知微生物的多样性及其功能,为我们提供了一种发现新基因、开发新的微生物活性物质和研究微生物群落结构及其功能的新技术。文中结合本课题组的研究工作,综述了利用宏基因组学获取耐盐酶类及耐盐基因的策略,同时着重介绍利用宏基因组学从海洋、土壤、胃肠道等环境中获取耐盐酶类及耐盐基因的研究。  相似文献   

19.
Phylogenetic analysis of the nucleotide sequences of 16S rRNA genes in the metagenomic community of Lubomirskia baicalensis has revealed taxonomic diversity of bacteria associated with the endemic freshwater sponge. Fifty-four operational taxonomic units (OTUs) belonging to six bacterial phyla (Actinobacteria, Proteobacteria (class ??-Proteobacteria and ??-Proteobacteria) Verrucomicrobia, Bacteroidetes, Cyanobacteria, and Nitrospira) have been identified. Actinobacteria, whose representatives are known as antibiotic producers, is the dominant phylum of the community (37%, 20 OTUs). All sequences detected shared the maximal homology with unculturable microorganisms from freshwater habitats. The wide diversity of bacteria closely coexisting with the Baikal sponge indicate the complex ecological relationships in the community formed under the unique conditions of Lake Baikal.  相似文献   

20.
Ruminants are capable of hydrolyzing lignocellulosic residues to absorbable sugars by virtue of the microbial communities residing in their rumen. However, large sections of such microbial communities are not yet culturable using conventional laboratory techniques. Therefore in the present study, the metagenomic DNA of swamp buffalo (Bubalus bubalis) rumen contents was explored using culture-independent techniques. The consensus regions of glycosyl hydrolase 5 (GH5) family of cellulases were used as primers for PCR amplification. A full-length metagenomic cellulase gene, Umcel5B29, with a complete open reading frame (ORF) of 1611 bp was identified. The similarity search analysis revealed that Umcel5B29 is closely related to the cellulases (73% to 98% similarity) of ruminal unculturable microorganisms, indicating its phylogenetic origin. Further analysis indicated that Umcel5B29 does not contain a carbohydrate binding module (CBM). Subsequently, Umcel5B29 was overexpressed in Escherichia coli. The recombinant enzyme worked optimally at pH 5.5 and 45°C, a condition similar to the buffalo's rumen. However, the enzyme retained more than 70% of its maximal activity after incubation at pH 4–7 and more than 50% maximal activity after incubation at 30–60°C for 30 min. These characteristics render Umcel5B29 as a potential candidate for the bio-stoning process of denim.  相似文献   

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