DGGE术在土壤微生物分子生态学研究中的应用

生物技术通报

技术与方法

ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＢＵＬＬＥＴＩＮ

２００６年第５期

DGGE/TGGE技术在土壤微生物分子生态学研究中的应用＊

周琳１，３

张晓君２

李国勋１

张杰３＊＊

（１河北农业大学植物保护学院，保定０７１０００；２上海交通大学生命科学学院，上海２００２４０；３中国农业科学院植物保护研究

所植物病虫害生物学国家重点实验室，北京１０００９４）

摘要：传统的微生物生态学研究方法只限于环境样品中极少部分（０．１％￣１％）可培养的微生物类群，极大程度

地限制了对土壤微生物群落结构的研究。综述了以１６ＳｒＤＮＡ为主要研究对象的ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ（Ｄｅｎａｔｕｒｉｎｇｇｒａｄｉｅｎｔ

ｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，ＤＧＧＥ／Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，ＴＧＧＥ）技术原理，以其为主要手段结合ＰＣＲ扩

增、克隆建库、序列测定以及种系分析对土壤微生物的群落结构和多样性研究的最新动态。ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ技术极大地作物生长跟踪监测等提供了技术支撑，在土壤微生推动了土壤微生物分子生态学的发展，同时也为实际问题的诊断、物分子生态学研究和生产实践中起着越来越重要的作用。

关键词：

变性梯度凝胶电泳

温度梯度凝胶电泳

土壤

１６ＳｒＤＮＡ微生物分子生态学

ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＧＧＥ／ＴＧＧＥＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌａｒ

ＭｉｃｒｏｂｉａｌＥｃｏｌｏｇｙｏｆＳｏｉｌ

ＺｈｏｕＬｉｎ１，３

ＺｈａｎｇＸｉａｏｊｕｎ２

ＬｉＧｕｏｘｕｎ１

ＺｈａｎｇＪｉｅ３＊＊

２

（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｌａｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｅｂｅｉ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００；Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０；

３

ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄ

ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＢｉｏｌｏｇｙｏｆＰｌａｎｔＤｉｓｅａｓｅｓａｎｄ

ＩｎｓｅｃｔＰｅｓｔｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｌａｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４）Ａｂｓｔｒａｃｔ：

Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｕｌｔｕｒｅ－ｂａｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｌｉｍｉｔｅｄｉｎｔｈｅｉｒｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｏｉｌｓ

ｂｅｃａｕｓｅｏｎｌｙａｓｍａｌｌｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｉｎｈａｂｉｔａｎｔｓ（０．１％￣１％）ｉｎｓｏｉｌｓｃａｎｂｅｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

（Ｄｅｎａｔｕｒｉｎｇｇｒａｄｉｅｎｔｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，ＤＧＧＥ／Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，ＴＧＧＥ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ

ｆｏｒ１６ＳｒＤＮＡｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ．ＴｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｐｏｗｅｒｆｕｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｔｙｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｗｉｌｌｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＭｉｃｒｏｂｉａｌＥｃｏｌｏｇｙｏｎｓｏｉｌｒｅｓｅａｒｃｈ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＧＧＥＴＧＧＥＳｏｉｌ１６ＳｒＤＮＡＭｏｌｅｃｕｌａｒｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｃｏｌｏｇｙ

土壤中的微生物与其周围生物、非生物环境之间的相互关系，以及这些相互关系对其周围的特定环境、区域和全球的影响，是微生物生态学家关注和重视的新热点研究领域。传统的微生物生态学研究方法只限于环境样品中极少部分（０．１％￣１％）可培养的微生物类群，这种局限严重影响了绝大多数微生物的分类地位和系统发育关系的深入研究［１］。

育分析为基础的现代微生物分子生态学的研究方荧光原位法，如ＰＣＲ－ＲＦＬＰ、ＰＣＲ－ＲＡＰＤ、ＰＣＲ－ＳＳＣＰ、基因芯片（Ｍｉｃｒｏａｒｒｙ）、磷脂脂肪酸杂交技术（ＦＩＳＨ）、

图谱分析（Ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄｆａｔｔｙａｃｉｄ，ＰＬＦＡ）、稳定同位素探针（ＳｔａｂｌｅＩｓｏｔｏｐｅＰｒｏｂｉｎｇ，ＳＩＰ）、ＰＣＲ－ＤＧＧＥ／

ＴＧＧＥ（Ｄｅｎａｔｕｒｉｎｇｇｒａｄｉｅｎｔｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，ＤＧＧＥ／Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，ＴＧＧＥ）等，使

得研究者能够在分子水平上对土壤微生物多样性

２０世纪８０年代以来，逐步建立起了以分子系统发

收稿日期：２００６－０３－２３

基金项目：９７３计划课题（２００１ＣＢ１０９００５和２００３ＣＢ１１４２０１）资助

作者简介：周琳（１９８１－），女，硕士研究生，从事生防微生物分子生态研究＊＊通讯作者：Ｔｅｌ：０１０－６２８９６６３４，Ｅｍａｉｌ：ｊｚｈａｎｇ＠ｉｐｐｃａａｓ．ｃｎ

６８生物技术通报ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｕｌｌｅｔｉｎ

２００６年第５期

进行研究。以下将对ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ技术及其在土壤微生物分子生态学研究中的应用进行介绍。

传标记。扩增的ＳＳＵｒＤＮＡ片段的ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ条带数目和光密度可以反映一个样品中的微生物类群组成情况。因此对样品中所含的微生物的１６Ｓ

１ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ原理

变性梯度凝胶电泳ＤＧＧＥ是ＤＮＡ指纹分析法

ｒＤＮＡ序列进行测序和分析，已经成为环境微生物

研究的重要手段，在土壤微生物检测中也获得广泛应用［５，６］。

中的一种，最先是用于分析遗传突变的。１９９３年

Ｍｕｙｚｅｒ等首次用来研究自然环境微生物群落的多

样性与群落结构之后，该分析法就越来越广泛地被用于微生物分子生态学研究。温度梯度凝胶电泳

２

２．１

ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ在土壤微生物分子生态学研

究中的应用

ＰＣＲ与ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ结合对土壤样品进行

研究

在ＤＧＧＥ／ＴＧＧＥ应用于微生物分子生态学的

ＴＧＧＥ是在ＤＧＧＥ的基础之上发展起来的［２］。二者

工作原理是根据ＰＣＲ扩增的基因或基因片段核苷酸序列的不同进行片段的分离。以同一套ＰＣＲ引物从混合的微生物扩增的ＤＮＡ片段，只要存在碱基的差异，解链特性也就会有差异，它们在含有化学变性剂尿素（Ｕｒｅａ）和甲酰胺（ｆｏｒｍａｍｉｄｅ）梯度的聚丙烯酰胺凝胶中泳动时（ＤＧＧＥ），在相应的变性剂浓度下在解链点（Ｍｅｌｔｉｎｇｄｏｍａｉｎ）发生部分解链，造成各片段构象的不同 …… 此处隐藏：8475字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……