宏基因组学研究进展

不可培养微生物占据微生物总数的99%以上, 这己成为微生物资源开发利用的一个限制性因素。宏基因组学是通过提取某一环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库及对文库进行筛选寻找和发现新的功能基因及活性代谢产物的一种方法。它避开了微生物分离培养的过程, 极大地扩展了微生物资源的利用空间, 是现代基因工程一个新的发展方向和研究热点。本文主要对宏基因组的DNA提取方法、文库的构建、筛选策略的选择及近年来宏基因组学在各领域中的应用研究现状进行了综述。     

土壤宏基因组学技术及其应用

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.     

宏基因组学在发现新基因方面的应用

现代分子微生物生态学研究表明,自然环境中约99%的微生物不能用传统的分离培养方法获得其纯培养,使得环境微生物中的多样性基因资源难以得到充分的开发和应用.宏基因组学是近年来发展起来的,通过直接提取特定环境中全部微生物的总基因组DNA并克隆到合适的可培养微生物宿主中,来筛选目的基因的方法.它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.该文旨在介绍宏基因组学在新功能基因发现方面的应用概况并结合我们的研究情况,对这一崭新领域中的最近研究进展进行简要综述.     

宏基因组学在新型生物催化剂开发中的研究进展

宏基因组学是基因工程发展的新方向,它为寻找和发现新的功能基因及生物催化剂提供了新的研究策略。着重论述了宏基因组学的研究方法,包括DNA的提取、文库的构建以及筛选策略的选择。同时介绍了近年来宏基因组学应用于新型生物催化剂开发中所取得的一些成果。     

宏基因组学的研究方法进展及应用概述

宏基因组学是以某一特定环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,通过提取DNA、构建文库、文库筛选等基本流程来研究微生物多样性、进化关系以及寻找新基因等为研究目的的新的微生物学研究方法,其总体流程包括环境样品总DNA提取、宏基因组文库构建、宏基因组文库筛选三个阶段。宏基因组学做为一个崭新的技术在微生物生态学、生物酶制剂开发以及医学等方面都取得了可喜的成绩。本文将就宏基因组学的概念、技术流程和应用三个方面作简单介绍。     

宏基因组与宏基因组学

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.     

牦牛瘤胃中产脂肪酶微生物的分离与鉴定

【背景】脂肪酶是一类特殊的酯键水解酶,广泛应用于工业化生产中,微生物是工业脂肪酶的主要来源。瘤胃中微生物种类繁多、数量庞大,已有关于瘤胃微生物产纤维素酶的报道,尚无产脂肪酶瘤胃微生物的分离筛选报道。【目的】从牦牛瘤胃中分离筛选出能够产脂肪酶的微生物,并进行菌株鉴定及其酶学性质的研究。【方法】以橄榄油为唯一碳源,通过中性红油脂平板进行初步筛选后,用改进铜皂-分光光度法测定酶活力进行复筛;再经形态学观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析进行菌种鉴定;研究3种脂肪酶的最适作用温度、pH值及金属离子、有机溶剂和表面活性剂对酶活力的影响。【结果】筛选出6株酶活力较高的菌株,其中3株为液化沙雷氏菌,2株为白地霉,1株为卷枝毛霉。脂肪酶的酶学性质研究表明:液化沙雷氏菌、白地霉和卷枝毛霉所产脂肪酶的最适作用温度为45、35和40°C;最适pH为8.0、7.0和7.0;Ca2+和Mg2+对3种脂肪酶均有激活作用;Zn2+对3种脂肪酶有不同程度的抑制作用,EDTA、SDS可使3种脂肪酶失活;3种脂肪酶对丙三醇的耐受力较高,卷枝毛霉脂肪酶对甲醇、乙醇、丙酮的耐受力较高。【结论】从牦牛瘤胃中分离出3种产脂肪酶的微生物,且证实瘤胃微生物在脂肪酶研究方面具有较高的价值。     

基于功能宏基因组学技术的金黄色葡萄球菌生物被膜抑制物的发现与活性分析

宏基因组学方法直接提取环境中的全部微生物基因组DNA,并使其得到功能性表达,为微生物天然产物的开发利用提供了新的方法。利用功能宏基因组学技术,使用大肠杆菌-链霉菌穿梭载体构建四川峨眉山土壤宏基因组文库,并将文库菌中所携带的环境DNA接合转移到链霉菌宿主中。通过活性筛选获得两个具有抗菌活性的阳性链霉菌克隆,其发酵粗提物对金黄色葡萄球菌生物被膜的形成均有很好的抑制作用,当浓度达到2 MIC(Minimum inhibitory concentration)时,抑制作用超过90%;同时,两种粗提物样品对金黄色葡萄球菌生物被膜也存在显著的清除作用,其中EM110样品对金黄色葡萄球菌生物被膜的清除率高于EM123样品。本文通过功能宏基因组学技术,直接从土壤中筛选获得了对金黄色葡萄球菌生物被膜有较强抑制及清除作用的活性物质。     

微生物脂肪酶的重组表达

微生物脂肪酶在传统和新型工业催化领域中的应用越来越广泛与深入。作为脂肪酶规模化制备主要途径的高效重组表达,为脂肪酶催化剂的最终形成及工业催化奠定了坚实的技术基础。概述并讨论了微生物脂肪酶重组表达的最新策略和发展趋势,阐述密码子优化、融合共表达、杂合启动子、同源高效表达、细胞表面展示和表达文库的高通量筛选等技术特点及其表达应用现状,指出细胞表面展示表达和表达文库高通量筛选体系为脂肪酶重组表达注入强劲活力;在此基础上对几种代表性微生物脂肪酶的重组表达进展作一综述,为微生物脂肪酶的重组表达研究及工业生产提供借鉴。     

脂肪酶活力测定方法及其在筛选产脂肪酶微生物中的应用

比较了罗丹明平板法、橄榄油乳化法、对硝基苯酚法测脂肪酶水解酶活和对硝基苯酚法测脂肪酶酯合成酶活4种常用的脂肪酶活力测定方法。结果表明,罗丹明平板法只适合脂肪酶活力的定性和初步定量判断,后3种方法适合于脂肪酶活力的定量检测,但只有对硝基苯酚法有较好的重现性。而且,脂肪酶水解酶活力和其合成活力无对应关系,所以在筛选产脂肪酶微生物时要选择合适的脂肪酶活力测定方法。也即,筛选产水解酶活的菌株应选择水解酶活测定方法,否则,选择酯合成酶活力测定方法。基于这一原则筛选到了预期产脂肪酶微生物。