分子生物学技术在瘤胃原虫研究中的应用

瘤胃原虫是瘤胃微生物的重要组成部分,它们直接影响饲料中碳水化合物、含氮物质、矿物质和维生素的消化和利用。分子标记和基于小亚基核糖雄RNA的分子生物学技术可以在基因和分子水平上为研究瘤胃原虫提供可靠而丰富的依据。有必要应用此技术,深入研究瘤胃原虫功能,及其与其他瘤胃微生物的互作。     

一种直接用于PCR扩增的山羊瘤胃微生物DNA提取方法的建立

目的建立提取高质量的瘤胃微生物DNA的方法,为采用免培养技术研究山羊瘤胃微生物奠定基础。方法采集山羊瘤胃内容物,用SDS高盐法提取微生物总DNA,以通用引物扩增细菌和古细菌的16SrDNA。结果提取到的瘤胃微生物总DNA片段大于23kb,PCR能够扩增出细菌和古细菌的16SrDNA片段。结论用该提取方法得到的山羊瘤胃微生物总DNA能够满足后续实验的需要。     

应用DGGE和Real-time PCR分析酸菜发酵液中乳酸菌的动态变化

目的 使用DGGE和实时荧光定量PCR分析酸菜发酵液中乳酸菌的动态改变。方法 采集传统天然发酵1~8周的酸菜发酵液50 mL,抽提基因组DNA,使用DGGE对乳酸菌菌群进行多样性、相似性研究和优势菌的鉴定,实时荧光定量PCR测定乳酸菌含量。结果 发酵周期加长,乳酸菌的含量随之也逐渐增大。清酒乳杆菌是酸菜自然发酵过程中的优势菌型,鼠李糖乳杆菌主要存在于发酵初期,发酵的中期（3~5周）、后期（6~8周）明显减少,同时发酵后期植物乳杆菌成为优势菌并完成全部发酵过程。发酵周期延长后,香农多样性指数和丰富度较高,出现先下降后上升的趋势,在第7周达到最大值。结论 在DNA水平上,DGGE和实时定量PCR检测了酸菜发酵液中乳酸菌的含量,进行菌群结构的动态分析,明确优势菌型,为实现酸菜标准化生产提供理论依据。     

苔藓动物18S rRNA基因的分子系统发生初探

本文对我国沿海较为常见的8种唇口目苔藓动物的18SrRNA基因进行了PCR扩增和序列测定。结合已知的其它苔藓动物（包括内肛动物和外肛动物）以及腕足动物和帚虫的相应序列,运用分子系统学方法,研究苔藓动物门的系统发生关系,结果表明,外肛动物和内肛动物构成苔藓动物分子系统树中的二大平行支;本文测定的大室膜孔苔虫与Giribet等测定的膜孔苔虫在系统树中的位置间隔较远。结果也支持外肛动物包含被唇纲和裸唇纲两大类群的形态划分,而关于裸唇纲特别是唇口目内部的系统发生关系。分子数据的分析结果和形态分类之间的分歧有待于进一步研究。     

蓖麻蚕18S rRNA基因3′末端的顺序特征

本文测定了蓖麻蚕18S rRNA基因(rDNA) 3′末端及其外侧的DNA顺序。将这一顺序与家蚕、果蝇、大鼠 18S rDNA 3′末端顺序以及大肠杆菌16 S rDNA 3′末端顺序作了比较,发现它们间有惊人的同源性。不仅如此,这些基因的3′末端所形成的茎环结构也十分相似,在3′末端还有保守的EcoRI切点。这些研究结果对了解18S rRNA 3′末端在蛋白质合成中的功能及在rRNA前体加工成熟中的作用;对于了解rRNA基因的进化打下了基础。     

基于18S rRNA基因序列的直翅目主要类群系统发育关系研究

基于78种直翅目昆虫的18S rRNA基因全序列构建了直翅目各主要类群间的系统发育关系。本研究的结果支持直翅目的单系性,但不支持蝗亚目和螽亚目各自的单系性;直翅目下除蜢总科和蝗总科外各总科的划分多数与Otte系统相一致;蜢总科的单系性得不到支持;蝗总科的剑角蝗科、斑腿蝗科、斑翅蝗科、网翅蝗科和槌角蝗科5科均不是单系群,各物种间的遗传距离差异不大,应合并为一科,即蝗科;本研究支持将Otte系统中蚱总科和螽蟖总科下各亚科级阶元提升为科级阶元;18S rRNA基因全序列可以作为划分科级阶元的工具,当位于同一分支上互成姐妹群的类群间的遗传距离超过1%时,这几个类群属于不同的科;但由于其在进化上的保守性,18S rRNA基因只能用于纲目等高级阶元间关系的研究,而由其获得的总科以下阶元间的关系并不可靠。     

基于18S rRNA和线粒体16S rRNA基因序列的柳蚕进化分析

为探讨柳蚕Actias selene Hübner与鳞翅目昆虫的系统发育关系,本研究利用PCR扩增获得了柳蚕核糖体18S rRNA和线粒体16S rRNA基因的部分序列,长度分别为391bp和428bp。并采用邻近距离法(NJ)、最大简约法(MP)、类平均聚类法(UPGMA)构建系统进化树。结果表明,柳蚕线粒体16SrRNA基因序列与大蚕蛾科昆虫的16SrRNA基因序列均表现出偏好于碱基AT的倾向。柳蚕与所研究的其它蚕类的遗传距离介于0.016至0.140之间,其中与温带柞蚕Antheraea roylii的遗传距离最小,与野桑蚕Bombyx mandarina的遗传距离最大。而基于鳞翅目昆虫18S rRNA基因部分序列的进化分析显示,柳蚕与柞蚕Antheraea pernyi之间的遗传距离最小(0.010),与蓖麻蚕Samia ricini的遗传距离最大(0.017)。     

基于16S rRNA高通量测序技术分析安格斯牛瘤胃微生物多样性和功能预测的研究

本研究旨在系统探索和分析安格斯牛瘤胃微生物多样性及其基因功能。选用体重550 kg左右的安格斯牛6头分成2组,利用基于16S rRNA高通量测序技术检测牛瘤胃液样本进行组学分析。结果表明,2组样本通过Illumina Miseq测序平台共获得86 298条高质量优质序列,聚类为346个操作分类单元(OUT),经分类学鉴定分属13个门,21个纲,24个目,40个科,123个属。拟杆菌门(Bacteroidetes)43.16%和厚壁菌门(Firmicutes)36.29%为优势菌群。基于属的组成,依次为普雷沃氏菌属_7 (Prevotella_7) 29.28%、琥珀酸弧菌科_UCG-001 (Succinivibrionaceae_UCG-001)11.30%、琥珀酸菌属(Succiniclasticum) 11.10%、普雷沃氏菌属_1 (Prevotella_1) 6.65%、瘤胃球菌属_1(Ruminococcus_1) 5.17%、琥珀酸弧菌属(Succinivibrio) 2.75%等。16S功能预测和COG、KEGG代谢通路数据库对比发现,功能集中在氨基酸运输和代谢、碳水化合物转运及代谢的相关基因上,可能含有丰富的蛋白分解、转运及代谢酶相关基因和大量的纤维素以及木质素降解酶基因。经碳水化合物活性酶(CAZymes)注释和KEGG代谢酶数据库比对显示,预测的功能基因糖苷水解酶和糖基转移酶所占比例较高;产乙酸和丁酸相关酶基因丰度较高。安格斯牛瘤胃内含有丰富的蛋白质分解、木质纤维素降解和挥发性脂肪酸生成菌群及酶系,为展示瘤胃微生物多样性,发现和筛选新的功能酶基因提供参考。     

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。     

基于18S rRNA、COⅡ基因的?鱼(Miichthys miiuy)系统发育分析

为了解鮸鱼的系统发育地位,探索18S rRNA、COⅡ分子标记对石首鱼科系统分类的适用性,对鮸鱼的18S rRNA基因、线粒体COⅡ基因进行克隆、序列分析和构建NJ系统进化树。结果表明:扩增得到鮸鱼18S rRNA基因1305 bp,A+T含量为46.2%;COⅡ基因序列为854 bp,A+T含量为53.5%,有明显的反G偏倚(15.2%),含一个699 bp的ORF,编码233个氨基酸;基于18S rRNA序列构建的系统树显示,鲈形目鱼类聚为一个紧密的簇,该目中各科鱼类间18S rRNA序列的同源性均大于97.8%,无法反映鮸鱼在石首鱼科中的系统发育情况。基于COⅡ序列构建的系统树显示,鲈形目鱼类分为2簇:包括鮸鱼在内的所有石首科鱼类聚为一个大簇,其他各科聚为另一个大簇;其中鮸鱼与黄唇鱼亲缘关系最近,二者序列相似性为97.4%。虽然石首科鱼类聚成的簇中有些分支的自展支持率较低(<50%),个别种类的聚类与传统分类有所差异,但大部分聚类是一致的。结果既能丰富鮸鱼的分子系统学资料,又可为研究鮸鱼的系统发育地位及石首鱼科鱼类的进化关系提供参考资料。     

表面活性剂调控瘤胃营养功能研究进展

表面活性剂分为化学表面活性剂和生物表面活性剂两大类,非离子表面活性剂和生物表面活性剂作为新型反刍动物饲料添加剂,可通过改变瘤胃液乳化特性、瘤胃微生物种群数量、分泌酶活性、酶吸附能力和瘤胃发酵模式,来增强瘤胃微生物对粗饲料的降解能力,进而提高反刍动物生产性能。综述提出了表面活性剂在反刍动物瘤胃营养调控领域的研究重点。     

4株羊瘤胃功能性细菌的筛选

通过DNS法测定羊瘤胃源功能性细菌产生的纤维素酶和淀粉酶的活力,福林酚法测定产生的蛋白酶的活力,检测细菌产生酶的特性。同时检测菌株的发酵液对大肠埃希菌(ATCC25922)、副溶血弧菌(ATCC17802)、藤黄八叠球菌(HY78)和产气杆菌(AS1489)等指示菌的抑制能力,分析它们的抑菌活性。结果表明,羊瘤胃源细菌C13产生的纤维素酶活力最高,产酶量也最高;而细菌C5产淀粉酶活力和蛋白酶活力最高,产生淀粉酶和蛋白酶的能力也最高。抑菌活性检测发现,细菌C9对副溶血弧菌(ATCC17802)有很高的抑制作用,而细菌C12对大肠埃希菌(ATCC25922)的抑制能力最明显。     

Analysis of the large bowel microbiota of colitic mice using PCR/DGGE

AIM: To test combined polymerase chain reaction amplification of 16S rRNA gene sequences and denaturing gradient gel electrophoresis (PCR/DGGE) as an analytical method to investigate the composition of the large bowel microbiota of mice during the development of colitis. METHODS AND RESULTS: The colonic microbiota of formerly germfree interleukin 10 (IL-10)-deficient mice that had been exposed to the faecal microbiota of specific pathogen-free animals was screened using PCR/DGGE. The composition of the large bowel microbiota of IL-10-deficient mice changed as colitis progressed. DNA fragments originating from four bacterial populations ('Bacteroides sp.', Bifidobacterium animalis, Clostridium cocleatum, enterococci) were more apparent in PCR/DGGE profiles of colitic mice relative to non-colitic animals, whereas two populations were less apparent (Eubacterium ventriosum, Acidophilus group lactobacilli). Specific DNA:RNA dot blot analysis showed that bifidobacterial ribosomal RNA (rRNA) abundance increased as colitis developed. CONCLUSIONS: PCR/DGGE was shown to be an effective method to demonstrate changes in the composition of the large bowel microbiota of mice in relation to progression of inflammatory disease. The intensity of staining of DNA fragments in DGGE profiles reflected increased abundance of bifidobacterial rRNA in the microbiota of colitic animals. As bifidobacterial fragments in PCR/DGGE profiles generated from microbiota DNA showed increased intensity of fragment staining, an increase in bifidobacterial numbers in colitic mice was indicated. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: PCR/DGGE analysis demonstrated an altered composition of the large bowel microbiota of colitic mice. This work will allow specific groups of bacteria to be targeted in future research concerning the pathogenesis of colitis.     

Analysis of Bacterial Community in the Ginseng Soil Using Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE)

The objective of this work was to determine the shifts in the PCR-DGGE profiles of bacterial communities associated with the rhizosphere soil of ginseng at varying age levels. Differences in the dominance of intense DNA bands in the DGGE profile was observed over the age of the plants indicating the fluctuation in the microbial community structure. The bacterial orders of actinomycetales of Actinobacteria and Spingomonadales and Rhizobiales of α-Proteobacteria were predominant in the ginseng soil.     

Increase of inheritable polymorphisms of arbitrary primed PCR products on DGGE gels

Summary Single 10-mer primers of arbitrary sequence were used to amplify, by polymerase chain reaction (PCR), random genomic regions of two closely related hexaploid wheat cultivars. Polymorphic bands between the two genomes were visualized on both agarose and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) gels. There was approximately a four-fold increase in inheritable polymorphisms when the PCR fragments were separated on DGGE gels.     

利用细胞计数手段和DGGE技术分析松花江干流部分地区的细菌种群多样性

松花江是我国东北地区的重要河流之一,为加强对其水环境微生物状况的了解,对松花江干流部分地区的微生物数量和多样性进行了分析。应用传统平板培养法和流式细胞技术测定水样中的细菌数;直接提取样品中的总DNA,以巢式PCR(Polymerase Chain Reaction)扩增细菌16SrDNA片段,应用聚丙烯酰胺凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术对扩增片段进行分离,研究水样和底泥样品细菌的种群多样性。实验结果显示,pH值为影响水环境中微生物总细胞数量的主要因素。水样中细菌群落多样性主要根据上下游分区,分区点在哈尔滨段附近,而底泥中细菌群落多样性的影响因素呈多样化,没有显示出较为明确的分区特征。     

海绵中可培养与原位微生物组成的DGGE指纹分析

采用不依赖于分离培养的PCR-DGGE基因指纹技术对我国南海4种海绵体内的原位微生物种群组成以及混合培养的海绵微生物组成进行分析,通过比较不同指纹图间的差异与相似性,揭示可培养微生物与海绵原位存在的微生物的关系。由实验可以看出,来自同一海域的不同海绵体内的微生物存在宿主特异性,不同的培养条件是影响微生物可培养的重要因素,目前所能培养的海绵微生物还仅占自然环境下海绵微生物总量的很少一部分。     

基于PCR DGGE的小鼠肠道菌群基因组提取方法的建立

通过比较4种小鼠粪便细菌总DNA提取方法对基于PCR-DGGE检测的肠道菌群多样性分析的影响,旨在建立适于PCR—DGGE的小鼠肠道微生物宏基因组提取的稳定、经济、快捷的方法。采用SDS裂解法、某国产市售粪便DNA提取试剂盒、改进的化学裂解法、改进的溶菌酶法4种方法提取小鼠粪便细菌总DNA,通过琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度法、细菌16S rRNAV3区PCR扩增结合DGGE对提取结果进行比较分析。SDS裂解法和国产市售试剂盒2种方法提取粪便细菌总DNA均未得到理想结果,另2种方法均能够检测到粪便中20种左右的细菌。改进的化学裂解法和改进的溶菌酶提取法的建立为基于PCR—DGGE进行肠道菌群结构的定量及定性分析提供了可靠的前提基础和实验保障。