PLFA图谱分析（PPT演示稿）.ppt

微生物生态学的研究方法——磷脂脂肪酸分析(PLFA)
定量描述微生物群落是微生物生态学的难题之一。应用传统的微生物培养方法和显微技术, 需要在选择性培养基上培养微生物, 即首先从环境样品中分离出纯菌株, 再对该菌株进行一系列的生理生化分析。这类传统方法存在着以下缺点: ①操作费时费力; ②平板计数本身存在着不准确性; ③大部分土壤微生物是不可培养或者非活性的。因此, 通过传统方法只能提供微生物群落信息的一小部分, 分离鉴定到的微生物只占环境微生物总数的 %~ 10% 。
White和Findlay于 20 世纪 70 年代末, 80 年代初发展了磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)谱图分析技术, 对微生物群落进行定量分析, 成功地克服了传统方法的缺点。用 PLFA 方法定量分析微生物群落的生物量和群落结构不需要进行微生物纯培养, 虽然它不能在菌种和菌株的水平鉴别出微生物的种类, 但是能够依靠脂肪酸谱图定量描述整个微生物群落, 是一种快捷、可靠的检测方法。
磷脂脂肪酸分析法——原理
PLFA 谱图分析方法的原理基于磷脂几乎是所有生物细胞膜的重要组成部分, 细胞中磷脂的含量在自然条件下(正常的生理条件下)恒定, 其长链脂肪酸的形式——磷脂脂肪酸可作为微生物群落的标记物。此外, 磷脂不能作为细胞的贮存物质, 在细胞死亡后会很快降解, 可以代表微生物群落中“存活”的那部分群体。但是古菌不能使用 PLFA 谱图进行分析, 因为它的极性脂质是以醚而不是酯键的形式出现。
磷脂脂肪酸分析法——原理
不同菌群的PLFA 特征谱图不同, 在高度专一性基础上具有多样性, 可以作为微生物群落中不同群体的标记物。因为各种菌群的微生物生物量和群落组成很难与其他样品相同, 所以每种样品具有独特的PLFA 谱图(包括PLFA 总量、组成), 即具有专一性; 不同样品的谱图之间差别很大, 即具有多样性。磷脂构成的变化能够说明环境样品中微生物群落结构的变化, 可以对微生物群落进行识别和定量描述, 并为进一步的研究提供相关信息。
磷脂脂肪酸分析法——基本思想
首先从环境样品中提取磷脂脂肪酸
用气象色谱分析,得到PLFA图谱将图谱与已知数据库(厌氧菌库、酵母菌库等)对比,即可得到环境样品中微生物的生物量和群落结构信息
磷脂脂肪酸分析法——应用
1 土壤样品分析
PLFA 方法已经被成功应用在不同农业与林业土壤的检测上。由于土壤之间成分十分相似, 仅仅依靠
成分分析来区分是非常困难的。以化学组成为基础的PLFA 方法从土壤微生物中提取出PLFA s, 作为其群落组成的标记, 可以清楚的识别出与特定土壤作物相关联的微生物群落。
磷脂脂肪酸分析法——应用
2 沉积物样品分析
江、海等沉积物的微生物区系由复杂的微生物群落组成, 能够完成主要的矿化反应, 这对营养元素的循环和一大部分深海食物链的形成具有重要作用。使用 PLFA 谱图分析方法能够获得有关沉积物中微生物生物量和群落结构的信息, 沉积物样品可以不进行处理, 也可以是冷冻或冻干的。D. C. White 等人于1979 年进行了提取磷脂来确定河口沉积物微生物生物量的研究,Robert H. Findlay 等人于 1989 年用磷脂分析法测定了深海沉积物中的微生物生物量, 为人们提供了一种分析沉积物样品的简便方法。
磷脂脂肪酸分析法——应用

从纯培养研究中可知, 膜脂易受环境条件影响; 因此, 群落中微生物种的组成不是决定 PLFA 谱图的唯一可变因素。Guckert 等人研究发现一些处于饥饿状态的海洋细菌的微细胞(由细菌细胞不正常分裂产生的)中反式单烯酸脂肪酸(transmonoenoic fatty acid)的含量增加。