现代微生物学03-微生物分子生态学.ppt

微生物分子生态学分析方法基因的选择基因组学分析方法浸矿微生物生态规律研究以培养为依据:包括细胞形态、生长适温、pH值、GC含量、微生物总量、生物量、呼吸效率、酶活性等。仍然是微生物研究的基础;问题:(1)由于培养条件与自然条件的差异,通过人工培养所获得的只是自然环境中很小部分的微生物(~15%),(2)加入了浓度远高于自然环境的营养物质,使得在新的选择压力下微生物群落结构通常会发生变化,适应丰富营养条件的菌种可能取代自然条件下的优势种而成为新的、人为选择的优势种。传统的微生物多样性研究方法观察微生物个体丰度和形态:荧光显微镜法、扫描电镜法和透射电镜法等的方法,但它们仍不能提供微生物群落多样性的足够信息。20世纪80年代末90年代初发展了以核酸(基因)为基础的分子生物学技术,该方法大大地减轻对微生物培养的依赖性,并迅速地广泛应用于微生物群落结构分析,除技术手段本身外,这些分析还渉及到基因的选择。新的发展一、基因的选择16SRNA或rDNA是目前微生物多样性分析常选用的基因,优点:(1)高度的多样性,几乎应用这一方法的研究总能发现新的微生物种群,其中大多数仍不能通过人工培养获得;(2)在基因文库中有大量序列可用于分析比较。缺陷:(1)一个种内的多个拷贝中16S基因的异质性妨碍了基因的指纹图谱分析,并使从克隆文库和由指纹图谱获得的序列分析变得难以确定;(2)16S基因的异质性在不同的区段很不一致,这样使得16S基因的识别灵敏度变化也很大。(3)在属的大多数种间,16S基因缺乏种水平上的识别性,1、16SrRNA建立16SrRNA系统发育树的意义a)使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群;传统的生物进化研究,主要基于复杂的形态学和化石记载,因此多限于研究后生生物(metazoa),而后者仅占整个生物进化历程的1/5b)提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法;c)对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据;d)突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制,建立了全新的微生物分类、鉴定理论;e)为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法,特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进行研究。a)使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群;传统的生物进化研究,主要基于复杂的形态学和化石记载,因此多限于研究后生生物(metazoa),而后者仅占整个生物进化历程的1/5建立16SrRNA系统发育树的意义b)提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法;c)对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据;d)突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制,建立了全新的分类理论;e)为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法,特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进行研究。“Taxonomists'countssuggestthatinsectsdominatethediversitygame,butnewanalysesrevealthatmicrobesaretherealwinners.”不可培养微生物(anisms)从环境中直接分离并克隆rRNA并分析其序列和在分子进化树上的位置等方法而发现的的目前尚不能在人工条件下获得培养的微生物。