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及其存在的缺陷

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.然而,PCR过程中的偏差(bias)会引起结果并不能如实地再现原始的群落结构,随着多个宏基因组项目的研究,发现所谓的“通用引物”并不能覆盖全部的微生物类型,即使可以添加简并碱基,也无法与通过宏基因组得到的rRNA序列完全匹配,这导致了在诸多研究中会忽略环境中的微生物群落.即使是不经过PCR扩增的元基因组和元转录组学研究方法,对于分子微生物群落也存在着一定的问题.     

中国微生物生态学的进展——《微生物生态学专刊》序言

2014年10月在北京召开的“2014年中国生态学会微生物生态专业委员会暨国际学术研讨会”标志着我国微生物生态学研究专业学术组织已经走过了30年的历程。经过几代微生物生态学研究者的不懈努力,我国的微生物生态学从无到有,不断开拓和发展,使得我国微生物生态学研究的队伍不断壮大,在若干方向的研究水平处于国际前沿。为了展现我国微生物生态学研究的最新进展,《微生物学通报》针对本次研讨会组织出版了本期“微生物生态学专刊”,以期促进微生物生态学及相关交叉研究领域的发展。     

微生物生态学研究方法进展

微生物培养及显微技术作为鉴定微生物种群的手段有很大的局限性,因为环境中大多数微生物处于“存活但不能培养”的状态。因此．不依赖于微生物培养的生物化学以及分子生物学方法正被广泛地用于微生物生态学研究。主要介绍了荧光技术。基于PCR的分析技术和PLFA等技术在表征微生物多样性研究中的某些进展。     

古生态学及其发展

鱼只能在水中生活;海水中生活的鱼在淡水里就会死亡。各种生物的生活习性、身体构造、组织器官无一不是长期适应某种环境才逐渐产生和发展起来的。这种规律,不论对现代的生物还是古代的生物都普遍适用。古生态学是怎样发展起来的 18世纪末和19世纪初,随着地质生产实践用化石来决定地层年代,为地层学服务以后,古生物学才真正发展起来。同时生产实践的发展,又不断推动古生物学的发展。人们要求了解古代生     

扩散生态学及其意义

扩散研究是生态学研究中的一个热点领域 ,而扩散生态学则是生物学领域一门新的分支学科。本文综述了扩散生态学研究的一些基本理论问题 ,包括扩散的定义、扩散生态学的研究内容及其与生物学其它分支学科的关系 ,并阐述了研究扩散的重要意义。扩散生态学的研究内容十分广泛 ,既涉及所有生物 (从微生物到脊椎动物 )的生态学 (如复合种群、群落、生态系统多样性、复杂性和稳定性 )和进化 (如种化 )等理论问题 ,又涉及物种保护、生物多样性保育、有害生物 (包括外来物种 )的控制、流行病防范、环境保护和人口管理等应用问题。因此 ,研究生物的扩散具有十分重要的理论和实践意义。     

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。     

中国传统发酵调味食品微生物功能分析与菌种选育技术

我国酱油、食醋、腐乳、豆瓣酱、泡菜等传统发酵调味食品具有悠久的酿造历史和独特的酿造工艺,多采用开放式的发酵方式,以谷物、豆类等为原料,在多种微生物的作用下完成原料中淀粉、蛋白、纤维素等大分子物质的降解、转化等过程,产生了丰富的有机酸、氨基酸、多糖、醇、酯等代谢产物,赋予传统发酵调味食品独特的风味品质。主要对传统发酵调味食品中主要微生物的种类和功能进行分析,并列举了优良菌种选育的技术和方向。     

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。     

环境中基因工程微生物生态学研究

详细阐述了基因工程微生物(GEM)在环境释放中需考虑的主要问题：GEM的构建、基因转移、适合度、扩散、转运和潜在的生态影响等,并针对GEM特定的生态学特征和生态影响。提出了基因工程微生物生态学研究宜采取“具体问题具体分析”的策略。制定相应的研究方案,为安全有效地在非受控条件下应用GEM铺平道路．     

微生物生态学中分子生物学方法及T-RFLP技术研究

根据微生物基因 (DNA)多态性来研究微生物的多样性 ,是建立在多聚酶链式反应 (PCR)基础之上分子生物学的新方法 ,克服了传统微生物培养方法的限制。从理论、实验及应用角度出发 ,介绍了几种在微生物生态学中应用较为广泛的分子生物学技术 ;详细阐述了微生物生态学中分子生物学的一种新研究方法---末端限制性片段长度多态性 (T -RFLP)技术 ,该技术作为一种研究微生物群落特征的理想方法已经越来越受到人们的重视。     

污染微生物生态学方法的研究

微生物生态学涉及的范围十分广泛,从微生物栖息的环境而论。主要有水体、土壤、动植物体,这是大环境;大环境中还包含无数小环境,如M. Alexander(1980)认为从生理学、分类学、生态学各个方面阐明微生物在各种环境中的组成、功能和环境因子对它们的相互影响。以及种间竞争,捕食者的关系。并从时间和空间的联系上观察到优势种的连续性。用历史的眼光观察,搜集和记录了科学的自然生态史,从中发现控制生态的结构和功能,以改善人们的生存环境和生产力,成为当前进一步认识生态学,发展生态学,利用生态学新的势头。当今世界各国随着科学的进展,工业,农业和医药等的生产有了日新月异的提高,废弃物的增多,严重污染了环境。为净化污染的环境,各国投入巨资进行研究和治理,以期得到一个优美的生态环境,因此污染生态学也随着生产的发展而深入。首先是点污染源的防治。研究了工厂中生物净化污水系统的微生物生态,然后,由于污水进入河流,农田,区域性的污染生态学也得到深入的研究,H. A. Hawkes在“废水处理生态学”(1963)中指出,生态学、生理学、分类学是生物学的分支,生态学是应用分类学研究废水处理系统中微生物的结构组成,种群变化,种群竞争,生物密度等。同时应用生理学研究生态系统中微生物的功能,被食微生物的营养,物理化学限制因子以及生物因子和捕食者与被捕食者的关系,有限食物的供给,对空间和氧的需求,种间和非种间的竞争等等。国内在这方面已作过大量的工作。     

微生物生态学研究方法的新进展

微生物生态学是研究微生物群体与其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。近些年 ,在此领域的方法学上有许多新的进展。通过各种荧光染料对微生物进行直接染色或定量 PCR的方法可进行微生物现存量的研究。测定整个群落的碱基组成和 DNA的复杂性或者自然环境样品中直接扩增的 16 Sr DNA的分析可估计出总的群落的遗传结构及其复杂性。在单个细胞水平上分析微生物群落结构多是采用 FISH(荧光原位杂交 )的方法。     

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。     

转基因微生物生态学及大田释放风险评价研究

向环境中释放转基因微生物可能会带来一系列的安全问题．在大面积释放之前必须对转基因微生物在环境中发生基因转移的潜力、存活能力、扩散能力及对生态系统的潜在影响等进行生态学研究和风险评价,同时还要探索有效的检测方法和风险评价策略．该研究有助于分子生态学的发展和生物技术的安全应用,具有重要的理论和实践意义．     

微生物药物产量理性化提高的策略及其研究进展

微生物药物(Microbial drug)是一类结构复杂多样,生物活性显著的小分子化合物。微生物药物产量决定了其后续的可开发性与使用成本。传统育种方法提高微生物药物产量效果明显,但随机性强且成本高昂,然而合成生物学的兴起为微生物药物产量理性化提高注入了全新活力。本文从启动子的工程化应用、前体供应、基因组重排等方面,综述了近年来合成生物学策略在放线菌来源的微生物药物产量理性化提高方面所取得的相关研究进展。     

日本土壤微生物生态学研究的概况

中国科学院士壤微生物生态及生物固氨考查组一行3人,于1981年11月24日至12月5日对日本进行了考查。在日期间先后访问了东京大学、京都大学、广岛大学、大阪府立大学、东北大学、名古屋大学、爱知县农业综合试验场、农林水产省农业技术研究所和农林水产林业试验场等。通过对以上单位的参观访问,使我们了解到日本目前在土壤微生物生态学方面的研究工作概况。     

用于分析微生物种类组成的微生物生态学研究方法

对环境中微生物群落进行分析对于理解该环境中各类微生物的功能具有重要意义,因此日益受到重视。用于环境中微生物群落分析的方法很多,将简要介绍基于PCR的研究方法,原位杂交技术,基因芯片技术,宏蛋白质组学技术等研究方法的原理、应用及其优缺点。     

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.