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荧光原位杂交技术的临床应用概述及说明1. 引言1.1 概述荧光原位杂交技术是一种重要的分子生物学方法，可以通过使用荧光探针与待测DNA序列特异性结合，实现对目标DNA的检测和定位。
该技术的广泛应用使其成为基因诊断、细胞生物学以及遗传学研究的关键工具。
本文将对荧光原位杂交技术进行全面概述，并讨论其在临床诊断和生命科学研究中的重要应用。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行介绍和讨论：首先，我们将简要介绍荧光原位杂交技术的基本原理和相关概念；接着，我们将详细阐述该技术在临床诊断中的应用，包括癌症相关染色体异常的检测与定位、遗传疾病的分子诊断与遗传咨询以及微生物检测和感染性疾病的诊断；然后，我们将探讨该技术在生命科学研究领域中的重要应用，包括基因组和染色体结构分析、基因表达调控机制研究以及细胞核内事件及细胞过程动态观察与实时监测；最后，我们将对荧光原位杂交技术进行总结和评价，并展望其未来发展趋势。
1.3 目的本文的目的是全面概述荧光原位杂交技术的临床应用，并介绍该技术在生命科学研究中的重要性。
通过阐述其基本原理和应用案例，旨在增进读者对该技术的了解，并为相关领域的研究人员提供指导和启示。
同时，我们还将对该技术的优势和局限性进行评价，以便读者更好地理解并运用荧光原位杂交技术。
2. 荧光原位杂交技术概述2.1 原位杂交技术简介荧光原位杂交技术是一种用于分析染色体、基因组和RNA等核酸序列的强有力的方法。
它基于亲和性结合原理，利用荧光标记的探针与待测样品中的靶序列进行特异性杂交，通过可见光或荧光显微镜观察探针与样品是否杂交成功，从而实现对目标序列的定位和检测。
2.2 荧光原位杂交技术的基本原理荧光原位杂交技术主要包括以下几个步骤：首先，利用DNA合成或PCR扩增方法得到所需的荧光标记探针；然后，通过氨基化反应将这些探针连接到具有亲和性活性分子（如尾牙肌动蛋白）上，形成完整的荧光标记探针；接下来，在待测样品上进行脱氧核苷酸（dNTP）逆转录DNA合成反应，并在此过程中引入树酰胺（digoxigenin）－标记或生物素－标记dUTP等标记探针；然后，对样品进行固定处理，并与探针进行杂交，使探针与样品中的互补序列结合；最后，利用可见光或荧光显微镜观察并分析杂交信号，实现对目标序列的检测和定位。
第24卷第5期2004年5月生 态 学 报AC TA ECOLOGICA SIN ICAV o l.24,N o.5M ay ,2004荧光原位杂交技术及其在微生物生态学中的应用呼 庆,齐鸿雁*,张洪勋(中国科学院生态环境研究中心环境生物技术研究室,北京 100085)基金项目:国家“十五”科技攻关重点资助项目(2001BA903B)收稿日期:2003-10-21;修订日期:2004-01-10作者简介:呼庆(1977～),男,内蒙古呼和浩特市人,博士生,主要从事环境微生物分子生态学研究.*通讯作者Author fo r co rrespond ence 。
E-mail :qih y @Foundation item :th e National “Ten th F iv e-year Plan ”Key Techn ologies R &D Prog rame(No.2001BA903B)Received date :2003-10-21;Accepted date :2004-01-10Biography :HU Qing,Ph.D.candidate,mainly engaged in molecular ecology of environmental microorganism.摘要:综述了荧光原位杂交技术(fluor escence in situ h ybridization FIS H)在微生物生态学领域的各种应用,同时就其发展过程、原理及种类做了介绍。
关键词:荧光原位杂交;微生物生态;16Sr RN A;探针Fluorescence in situ hybridization (FISH )and its applications in microbial ecologyHU Qing ,QI Hong -Yan *,ZHAN G Hong -Xun (Environmental Biotechnolog y Lab .,Res earch Center for Ec o -envir onmentalSciences ,Ch ines e Acad emy of Sciences ,B eijin g 100085,Ch ina ).Acta Ecolog ica Sinica ,2004,24(5):1048～1054.Abstract :During r ecent y ears,molecular tech niques such as PC R and denaturing g radient g el electro pho r esis (D GG E)o r DN A sequencing hav e rev olutio nized all fields of micr obio lo gy ,a nd sensitiv e detectio n and ex act identifica tio n o f bacteria a re po ssible.Fluo rescence in situ hy bridization (F ISH)using 16Sr RN A pro bes do es no t rely o n PCR amplificatio n,a nd as such prov ides a useful complementa ry tech nique to DG GE for the ana ly sis of o rg anisms.Because of FI SH allo wing nucleic acid sequences to be exa mined inside cells witho ut a ltering the cell 's mo rpho lo g y o r the integ rity o f its v arious compar tments and pr oviding info r matio n abo ut number,spatial distributio n and cellular env ironment,it has beco me a po w erful too l fo r phylog enetic,eco lo gic,diag no stic and enviro nmenta l studies in micr obio lo gy.Fluo rescence in situ hy bridization ca n detect nucleic acid sequences by a fluor escently labeled pr obe that hybridizes specifically to its complementa ry ta rge t sequence within the intact cell .Its g ener al procedure in FISH a na ly sis ofmicr oo rg anisms is as follow s :(1)fix ation of the specimen ;(2)pr epa ration of th e sam ple ,possibly including specificpret reatment steps ;(3)hy bridization w ith the respectiv e pro bes fo r detecting the respectiv e tar ge t sequences ;(4)w ashing steps to r emov e unbound pr obes ;(5)mounting ,v isualization and documentatio n of r esults .Because F ISH g iv es a detailed picture of the micro envir oments without any selectiv e purificatio n o r amplificatio n steps ,ther e is a la rg e sco pe o f FISH applica tio ns .It ha s bee n ex tensiv ely used in the field of envir onmental micr oo rg anisms div e rsity such a s the inv estiga tio n o f micro bia l communities o f aqua tic ha bitats and soil ha bitats.M o st o bliga te mic ro bia l symbio nts a re as-y et uncultur ed.U sing the 16Sr RN A approa ch ,they can be identified and ph ylog ene tica lly ing different FI SH stra teg ies,bacte rial endo symbio nts w er e detected in many micro or ganisms.Po pulation analysis by F ISH has prov en par ticula rly useful fo r descriptio n o f the no rma l flo ra o r that o f mixed micro bia l infectio ns.This has been sho wn fo r medicine resea rch such as ora l cavity ,g astro -intestina l flo ra,respira tor y t ract infectio ns.It sh ould be pointed o ut that FISH is no t f ree o f bia ses a s with o ther mo lecula r methods.T he mo st st riking pr oblem is auto fluo rescence of micro org anisms themselv es.In additio n,accur acy and reliability of FIS H is highly dependent o n the specificity of the o lig o nucleo tide pro be.that FI SH as a pow er ful to ol will make mo r e co ntributionscommunities.Key words:fluo rescence in situ hy bridization;micro bial eco lo gy;16Sr RN A;pro be文章编号:1000-0933(2004)05-1048-07 中图分类号:Q93-3,Q938 文献标识码:A微生物是地球生物圈的重要组成部分。
荧光原位杂交技术的应用研究荧光原位杂交技术（Fluorescence In Situ Hybridization，FISH）是现代生命科学中一种重要的分子生物学手段。
它可以帮助研究者对细胞中的DNA和RNA进行高精度检测，以获得关于基因组结构、功能和调节的深入了解。
本文将介绍荧光原位杂交技术的基本原理、发展历程以及应用研究。
一、基本原理荧光原位杂交技术是一种显微镜下的遗传分析技术，它主要基于特异性碱基互补配对的原理。
在荧光原位杂交技术中，研究者会将荧光标记的探针与待检测的细胞或组织样本中的DNA或RNA特异结合，通过观察荧光信号来获得相应序列的位置和数量信息。
荧光探针通常由DNA或RNA突出部分构成，这些突出部分可以与待检测的DNA或RNA序列中互补的碱基配对，从而形成探针/样本复合物。
探针上的荧光标记可以是染料、荧光蛋白或其他发光分子，通过荧光显微镜观察，可以直接观察到目标序列的位置和数量，实现高精度监测和检测。
二、发展历程荧光原位杂交技术的最早形式可以追溯到20世纪70年代，当时科学家们使用辐射性同位素标记的DNA探针进行了首次的原位杂交试验。
这种方法虽然可以标记目标序列，但同时也带来了核辐射的问题，因此尽快走出这种标记方法是一个亟需解决的问题。
随着荧光分子标记的引入，20世纪80年代以来，荧光原位杂交技术得到了迅速发展。
最早的荧光分子标记是荧光酮（Fluorescein），后来逐渐出现了更为明亮和稳定的有机荧光染料和荧光蛋白标记方式。
这些标记可以分别标记不同的DNA或RNA序列，并可以在同一样本中同时检测多个目标序列。
近年来，随着图像分析技术的提升，荧光原位杂交技术得到了更为广泛的应用。
特别是在医学和生物技术领域，成为了检测癌症、罕见病、生物组织细胞变异、微小RNA的定量研究等的首选手段。
三、应用研究由于荧光原位杂交技术可以高精度、高灵敏度、高特异性地监测不同DNA或RNA序列，因此其在生命科学研究中得到了广泛的应用。
原位荧光技术在生物研究中的应用随着生物学研究进一步深入，我们对于生物体内各个环节的认识也越来越深入。
而在这些研究中，分子标记技术起到了举足轻重的作用。
原位荧光技术就是其中一个重要的技术手段，正因为这项技术的强大，它已成为生物学研究中不可少的手段之一。
原位荧光技术的基本原理是，将专门设计的荧光探针注入到观察样本中，通过激发电子的方式，使得分子产生荧光信号，然后借助荧光显微镜等设备，进一步观测和分析。
这种技术的优点在于，可以对体内分子进行高灵敏度和高分辨率的成像，对于生命体系的研究带来了非常大的便利。
那么，它究竟在哪些生物研究领域中应用最广呢？一、原位荧光技术在蛋白质研究中的应用对于对蛋白质酶进行研究，原位荧光技术在其中发挥着非常重要的作用。
由于荧光探针的高敏感度和低毒性，可以帮助科研人员通过激发荧光的方式，更好的记录蛋白酶在各个化学环节下的活性变化。
通过这样的方法，科研人员得以追踪蛋白质的空间位置和时间状态，从而更好的理解酶在生物内部的活动和功能。
同时，这项技术还可以对激发能量的位置进行精确定位，从而更好的了解蛋白质活性的来源及其分布情况。
二、原位荧光技术在细胞分析中的应用原位荧光技术在药物研究和临床治疗中，也发挥着重要的作用。
由于这项技术可以精准的记录细胞的状态变化，因此我们可以通过荧光探针的作用，在细胞内部监测药物的分布情况和药物的作用效果，从而进一步分析其疗效。
同时，还可以通过这项技术分析细胞内的解剖结构和生理学变化，更好的探究细胞和分子如何相互作用和影响其他细胞。
这项技术的应用对于癌症、心血管和神经精简等领域的研究尤为重要。
三、原位荧光技术在植物研究中的应用对于植物生长研究，原位荧光技术也可以发挥非常重要的作用。
由于植物界非常复杂，不利于人类通过传统的方法探究其生长和发育机制，因。
在这样的情况下，研究人员可以通过荧光探针的作用，更好的理解植物在内部各个层面的变化，如生长时的形态、光合作用、植物中的代谢物等等。
荧光原位杂交技术在环境微生物生态学解析中的应用研究孙寓姣1,2 王 勇1 黄 霞1(1.清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084;2.哈尔滨工业大学环境生物技术研究中心,哈尔滨150090)摘 要 近年来,诸多国家在环境微生物领域先后开展了分子生物学研究方法的建立和生物学评价工作。
一些不依靠纯培养的微生物群落的分析方法已得到广泛应用和发展。
荧光原位杂交(FISH )技术,具有细胞在测定过程中不被破坏、形状不改变、特异性强、能够真实反映在自然环境下微生物的情况及分布等特点,在环境微生物群落探测分析中已逐渐被广泛应用。
该技术利用带有荧光标记的特异性寡核苷酸探针,与细胞内相应的靶核糖体结合,能将微生物探测、鉴定到属和种的水平。
运用于硝化细菌、除磷细菌和丝状微生物等废水处理中常见的特征性微生物种群和群落生态学研究中,颇为高效。
该技术的应用避免了传统培养方法进行鉴定和计数的局限性,在环境微生物生态学解析中具有较高应用价值。
关键词 分子生物学 荧光原位杂交 寡核苷酸探针 环境微生物 微生物生态学Application of fluorescence in situ hybridization inanalysis of environmental microbial ecologySun Yujiao 1,2 Wang Yong 1 Huang Xia 1(1.Environmental S imul ation and Poll u tion Control S tate Key Joint Laboratory ,Department ofEnvironmen tal Science and Engineering ,Tsinghua Univers ity ,Beijing 100084;2.Environmental Biotechnol ogy Research Office ,Harbin Industry University ,Harbin 150090)A bstract Recently ,molecular biology methods are established and biology evaluation are carried out inenvironmental microbiology field in many countries .Some methods to analy se microbiological community w ithout traditional culture -based methods are used ex tensively .Fluorescence in situ hybridization (FISH )technology can exactly reflect the natural colo nial morphology of culturable and unculturable org anisms .In FISH method ,especial probes are used to hybridize w ith targeted rRNA in cells ,and the exact identification of bacteria can be attained to genus and species level .Nitrifying bacterium probes ,phosphate -removing bac -terium probes ,and filamentous bacterium probes are often used in microbiology morphology ,count ,spatial distribution studies .FISH technology avoids the localization of bacterial traditional culture -based methods ,and has a g reat potential in environmental microbial ecology analy sis .Key words molecular biology ;fluorescent in situ hybridization (FISH );oligonucleotide probes ;envi -ronmental microorganism ;microbial ecology 资助项目:国家“863”高技术研究发展计划项目(2002AA601220)收稿日期:2003-08-22;修订日期:2003-10-09作者简介:孙寓姣(1975～),女,博士研究生,主要从事环境微生态学研究。
荧光原位杂交技术(fish)的基本原理和应用理论说明1. 引言1.1 概述荧光原位杂交技术（Fluorescence in situ Hybridization，简称FISH）是一种广泛应用于生物学研究的重要技术。
它通过在细胞或组织水平上定位和检测特定DNA或RNA序列的分布情况，可以提供关于基因组结构、功能和表达的有价值信息。
该技术最早于20世纪80年代被开发出来，并且经过不断改进与扩展，如今已成为分子生物学研究中不可或缺的工具之一。
1.2 文章结构本文将首先介绍荧光原位杂交技术的基本原理，包括DNA探针的选择与设计、杂交反应条件的优化以及检测与可视化方法。
然后，我们将深入探讨荧光原位杂交技术在生物医学研究领域、植物遗传研究领域和动物进化研究领域的应用实例。
接下来，我们将评述荧光原位杂交技术的优势与局限性，包括其高灵敏度、高分辨率等优势以及对样本处理要求高、无法确定基因功能等局限性。
最后，我们将给出结论并展望荧光原位杂交技术的未来发展方向。
1.3 目的本文的目的是系统地介绍荧光原位杂交技术的基本原理和应用领域，以帮助读者深入了解这一重要技术。
通过阅读本文，读者将能够全面了解荧光原位杂交技术在生物学研究中的作用和意义，并对该技术的优势与局限性有所了解。
此外，本文也将探讨该技术未来可能的发展方向，为读者提供展望与思考。
2. 荧光原位杂交技术基本原理:2.1 DNA探针的选择与设计:荧光原位杂交技术（FISH）是一种利用DNA或RNA分子作为探针，通过特异性互补配对识别和定位目标序列的方法。
在进行FISH实验时，首先需要选择合适的DNA探针。
DNA探针通常由由人工合成的寡聚核苷酸（oligonucleotide）或从天然来源提取得到的全长DNA片段构建而成。
选择DNA探针时，需要考虑以下因素：首先是目标序列的特异性，即该序列在待检测样品中是否具有较高的丰度，并且只存在于感兴趣的目标区域中。
其次是探针长度和两个主要互补区域之间核苷酸序列的碱基组成比例。
荧光原位杂交临床应用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，FISH）是一种在细胞或组织的水平上探测特定DNA序列的技术。
它通过将荧光标记的探针与目标DNA序列特异性结合，然后通过显微镜观察荧光信号的分布情况来研究细胞或组织中的基因组结构和功能。
荧光原位杂交技术在临床应用中具有广泛的应用价值，可以用于遗传疾病的诊断、肿瘤的分子分型和预后评估等方面。
荧光原位杂交技术的临床应用主要体现在以下几个方面：1. 遗传疾病的诊断：荧光原位杂交技术可以用于检测染色体异常，帮助医生进行遗传疾病的诊断和预后评估。
例如，通过针对染色体上特定基因的FISH分析，可以鉴定出染色体异常引起的唐氏综合征、爱德华氏综合征等遗传疾病。
2. 肿瘤的分子分型：荧光原位杂交技术可以通过检测肿瘤细胞中染色体的异常改变，帮助医生对肿瘤进行分子分型，指导治疗方案的选择。
例如，FISH技术可以用于检测HER2基因在乳腺癌中的扩增情况，从而判断乳腺癌患者对靶向治疗药物的敏感性。
3. 肿瘤的预后评估：荧光原位杂交技术可以通过检测肿瘤细胞中染色体的异常改变，预测肿瘤的预后情况。
例如，FISH技术可以用于检测白血病细胞中BCR-ABL融合基因的存在，从而判断患者对靶向治疗药物的疗效和预后。
4. 检测微小缺失和重复：荧光原位杂交技术可以通过检测染色体上微小缺失或重复的情况，帮助医生进行染色体疾病的诊断和预后评估。
例如，FISH技术可以用于检测儿童发育迟缓症患者的染色体微缺失情况，从而帮助医生进行个体化治疗。
荧光原位杂交技术作为一种高灵敏度、高特异性的分子生物学技术，在临床应用中具有广泛的应用前景。
它可以帮助医生进行遗传疾病的诊断、肿瘤的分子分型和预后评估等方面，为患者的个体化治疗提供重要的依据。
随着技术的不断进步和发展，相信荧光原位杂交技术在临床应用中的作用会越来越重要，为人类健康事业做出更大的贡献。
荧光原位杂交技术及其应用生物学研究中，了解基因表达情况是至关重要的。
荧光原位杂交技术（FISH）是一种常用的细胞学技术，能够直接观察到特定DNA序列的位置和数量，从而研究基因组结构、功能和进化。
本文将介绍FISH技术的原理、方法和应用，并探讨该技术在生物学领域中的前景。
一、FISH技术原理FISH技术是一种基于亲和原理的细胞学技术，它利用荧光标记探针与特定DNA序列的互补配对，使其在细胞核中特异性结合。
探针可以是DNA分子或RNA分子，它们被标记上荧光染料，通过显微镜观察荧光信号来确定探针的结合位置和数量。
FISH技术的主要步骤包括：样品制备、探针标记、探针杂交、洗涤和显微镜观察。
样品制备包括细胞培养、细胞固定和染色。
探针标记可以通过直接或间接标记方法实现。
直接标记方法是将荧光染料直接连接到DNA或RNA分子上，而间接标记方法是通过荧光标记的抗体来识别已标记的DNA或RNA分子。
探针杂交是将标记的探针与细胞核DNA或RNA进行互补配对，通常需要在高温下进行。
洗涤步骤可以去除未结合的探针，从而提高探针的特异性。
显微镜观察则是通过荧光显微镜观察荧光信号，确定探针的结合位置和数量。
二、FISH技术应用FISH技术在生物学研究中有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：1. 基因组结构研究FISH技术可以用于研究基因组的结构和变异。
例如，可以使用不同的探针标记染色体的不同区域，从而确定染色体的结构和数量。
此外，FISH技术还可以用于检测基因组的缺失、重复和重排等变异。
2. 基因表达研究FISH技术可以用于研究基因表达。
例如，可以使用探针标记mRNA 分子，从而确定mRNA在细胞中的分布和数量。
此外，FISH技术还可以用于研究基因转录和剪接等过程。
3. 染色体分析FISH技术可以用于染色体分析。
例如，可以使用探针标记人类性染色体的不同区域，从而确定性染色体的性别和结构。
此外，FISH 技术还可以用于研究染色体异常，如染色体重排、易位和缺失等。
Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１２００６荧光原位杂交技术在微生物群落结构研究中的应用李华芝李秀艳徐亚同（华东师范大学资源与环境学院环境科学与技术系上海，２０００６２）摘要该文综述了荧光原位杂交技术的发展、技术原理及其在环境微生物群落研究中的应用，还探讨了该技术在应用中存在的问题，并对其应用前景进行了展望。
关键词荧光原位杂交１６ＳｒＲＮＡ寡核苷酸探针微生物群落结构ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｉｎＳｉｔｕＨｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ（ＦＩＳＨ）ｔｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｔｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅＬｉＨｕａｚｈｉＬｉＸｉｕｙａｎＸｕＹａｔｏｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６２，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｉｔｓｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＦＩＳＨｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｎｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｅｎｖｉ－ｒｏｎｍｅｎｔａｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｕｄｉｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｔｓｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｓｈｏｒｔａｇｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎａｎｅｘ－ａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｐａｓｔ，ｐｒｅｓｅｎｔａｎｄｆｕｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｗｅｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄａｂｏｕｔｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＦＩＳＨ１６ＳｒＲＮＡｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｐｒｏｂｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ微生物是生态系统的重要组成部分，在各种元素的生物进化循环中起着关键作用。
因此，研究微生物的群落结构，借此了解微生物和环境的关系尤为重要。
长久以来，微生物群落结构的调查方法一直是建立在分离和培养的方法上，这种方法不但费时费力，而且不能精确地反映混合菌群的组成和多样性，对于一些培养条件要求较苛刻或未被培养的细菌往往不能达到预期效果［１］。
因此用传统培养方法所得出的调查结果不能准确反映微生物群落的组成情况，建立和发展一种不依赖微生物培养的方法来进行微生物群落结构研究是非常必要的。
上世纪８０年代末至９０年代以来，分子生物学技术开始被广泛应用于微生物群落结构分析，且发展迅速，研究的焦点集中在具有保守序列的１６ＳｒＲＮＡ上。
研究方法包括分子杂交法、ＰＣＲ法、ＳＳＣＰ法、ＤＧＧＥ法、ＴＧＧＥ法、ＲＦＬＰ法、ＥＲＩＣ－ＰＣＲ法和克隆基因文库分析法等，具有很高的灵敏性，与传统的培养方法或其它不依赖培养技术的方法相比显示出明显的优越性，推动了微生物群落结构研究的快速发展。
但是，这些基于ＰＣＲ的方法可能会在扩增反应中引入误差，降低所得信息的精确度。
荧光原位杂交（ＦＩＳＨ）作为一种不依赖ＰＣＲ的分子分析技术是以上各种分子标记技术的有益补充，它结合了分子生物学的精确性和显微镜的可视性信息，可以在自然或人工的微生物环境中监测和鉴定不同的微生物个体，同时对微生物群落进行评价。
目前，ＦＩＳＨ技术广泛应用于微生物分子生态学和环境微生物物学中，已成为微生物群落研究的重要技术手段，对环境中复杂的混合微生物群落进行及时监控和准确鉴定也变得越来越重要，为污染治理和防治提供了新的思路和方法。
１荧光原位杂交技术的发展１９６９年，Ｐａｒｄｕｅ等［２］和Ｊｏｈｎ［３］两个研究小组开发了原位杂交技术，用放射性同位素标记的ＤＮＡ或２８ＳｒＲＮＡ与爪蟾卵细胞制备物进行杂交，进行显微放射自显影检测。
这一技术可以在保持细胞形态完整的条件下，检测出细胞核酸序列，自此，原位杂交技术在染色体进化、肿瘤病人和白血病人的染色体分析以及多种细胞遗传学研究方面得到应用。
１９８８年，Ｇｉｏｖａｎｎｏｎｉ等［４］首次将ＦＩＳＨ技术引入细菌学研究中，使用放射性标记ｒＲＮＡ寡核苷酸探针检测微生物。
随着荧光标记的发展，非同位素染料逐渐代替基金项目：国家高技术研究发展８６３计划专项资助（２００３ＡＡ６０１０２０）净水技术ＷＡＴＥＲＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ１６－－Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１２００６净水技术了放射性标记。
１９８９年，Ｄｅｌｏｎｇ［５］首次使用荧光标记寡核苷酸探针检测单个微生物细胞。
与放射性探针相比，荧光探针更安全，具有较好的分辨力，不需要额外的检测步骤。
此外，可用不同激发和散射波长的荧光染料标记探针，在一步反应中同时检测几个靶序列。
在短短的十几年中，由于ＦＩＳＨ技术的灵敏性和快捷性使其成为微生物系统发育学、微生物生态学、微生物诊断学和环境微生物学研究的有力工具。
２荧光原位杂交技术的原理荧光原位杂交是利用荧光标记的特异核酸探针与细胞内相应的靶ＤＮＡ分子或ＲＮＡ分子杂交，通过在荧光显微镜或共聚焦激光扫描仪（ＣｏｎｆｏｃａｌＬａｓｅｒＳｃａｎｎｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＣＬＳＭ）下观察荧光信号，来确定与特异探针杂交后被染色的细胞或细胞器的形态和分布，或者是结合了荧光探针的ＤＮＡ区域或ＲＮＡ分子在染色体或其它细胞器中的定位。
ＦＩＳＨ技术的目标分子通常是１６ＳｒＲＮＡ，因为它在微生物体内具有较高的拷贝数，分布广泛、功能稳定，而且在系统发育上具有适当的保守性。
根据待测微生物体内１６ＳｒＲＮＡ中某段特异性序列，设计相应的寡核苷酸探针，就可实现对目标微生物的原位检测，而选取在分子遗传性质上保守性不同的特异序列，就可在不同水平（如属、种等）上进行检测。
目前，公共和商业数据库中已发布的１６ＳｒＲＮＡ序列逐渐增多，因此，基于１６ＳｒＲＮＡ的ＦＩＳＨ技术的应用也越来越广泛，对环境样品中微生物的原位研究也越来越方便和准确。
除１６ＳｒＲＮＡ外，还可以２３ＳｒＲＮＡ或ｍＲＮＡ等作为研究的目标分子。
ＦＩＳＨ技术成功应用的关键在于设计和获得具有高灵敏性和专一性的寡核苷酸探针。
３荧光原位杂交技术的应用ＦＩＳＨ技术已广泛地应用于微生物生态学和环境微生物学的研究中，其在环境微生物群落研究中的应用主要表现在以下两个方面。
３．１环境样品微生物多样性的研究研究不同的样品时发现显微镜下可见的微生物９９％以上通过常规方法不能被培养，由于培养条件与自然条件的差异，实际上培养所得到的只是自然环境中的少部分微生物，而且往往加入了浓度远高于自然状况的营养物质，其结果是在新的选择压力下群落结构通常会发生变化，适应丰富营养条件的菌种成为优势种，取代了自然条件下的优势种。
由于核酸序列可以提供遗传距离、分子杂交探针等信息，可进一步用于鉴定、监测自然生态系统中的微生物。
基于核酸抽提和ＰＣＲ扩增等技术存在一定程度的偏差，而ＦＩＳＨ技术可以将整体微生物清晰地呈现出来而不需要额外的抽提和扩增等易引起偏差的步骤，精确性更好。
所以，ＦＩＳＨ技术被广泛应用于环境微生物多样性的研究，ＳｉｍｏｎＮａｔｈａｌｉｅ等［６］在２００２年利用ＦＩＳＨ技术研究海水中细菌和有害藻类种群之间的相互作用；ＡｒａｙａＲｕｂｅｎ等［７］在２００３年对溪流中和水中生物膜上的微生物群落进行了ＦＩＳＨ研究。
ＭｃｎａｍａｒａＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒＪ等利用ＦＩＳＨ技术对美国卡罗莱纳州南部溪流沉积物中可培养和不可培养的细菌群落进行了分析［８］。
应用ＦＩＳＨ技术不仅能研究微生物群落结构的特征，还可以跟踪微生物种群的动态变化。
ＬｉｕＪ等［９］２００２年利用ＦＩＳＨ技术监测了河流中微生物群落的动态变化，并利用此技术得到了一些在人工条件下很难培养的菌种以及一些新的微生物信息。
借助ＦＩＳＨ方法，我们不仅可以更准确地了解不同环境下微生物群落中各种功能菌群的组成比例，而且对不同功能菌群的相互作用有了更直观的认识。
研究表明，自然界中在空间上聚集在一起的不同微生物类群大都在代谢上互惠互利［９］。
３．２污水处理中微生物多样性的研究Ａｒｄｅｒｎ和Ｌｏｃｋｅｔｔ［１０］在１９１４年发明了活性污泥污水处理法，然而在废水处理过程中微生物生态学特性一直没有得到深入研究。
而研究微生物个体、群落多样性及其动态变化对提高处理系统的控制能力具有重要的意义。
常规的方法是通过检测特异底物转化率来研究活性污泥中重要功能菌群的活性，如耗氧速率、硝化、反硝化、磷吸收和释放、Ｆｅ３＋的还原等。
ＦＩＳＨ技术能提供处理过程中微生物的数量、空间分布和原位生理学等信息。
放射自显影和ＦＩＳＨ（ＭＡＲ－ＦＩＳＨ）结合被用于研究废水处理系统微生物活性、数目和对特异有机底物的消耗。
１６ＳｒＲＮＡ为靶序列的ＦＩＳＨ检测技术被用于检测活性污泥及生物膜微生物群落结构和数目及其空间分布，同时对特异菌群进行空间定位和原位生理学的研究。
３．２．１微生物群落组成及空间分布的研究ｒＲＮＡ测序和ＦＩＳＨ结合的群落分析广泛用于监测生物反应器或废水处理设施中的微生物多样性。
应用共聚焦激光扫描显微镜（ＣＬＳＭ）的ＦＩＳＨ技１７－－Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１２００６术可以对生物膜和活性污泥絮体的特异种群进行空间分布研究。
Ｄｏｍｉｎｇｕｅｓ等［１１］应用ＣＬＳＭ－ＦＩＳＨ研究了厌氧反应器的生物膜中的乙酸氧化细菌、脱硫微菌属、产甲烷细菌、硫酸盐还原细菌的分布。
Ａｍａｎｎ［１２］等根据ＰＣＲ扩增的ｒＲＮＡ序列设计寡核苷酸探针，用ＦＩＳＨ技术诊断活性污泥中的微生物群落结构。
Ｓｃｈｒａｍｍ［１３］等在流化床硝化反应器和活性污泥系统中研究了亚硝酸细菌和氨氧化细菌的数量和空间分布。
Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉ等［１４］研究了ＵＡＳＢ反应器中高温和中温颗粒污泥的厌氧微生物群落，揭示了微生物的多样性和空间分布，对其原位生理学和功能进行了探讨。
ＬｅｅＴＪ等［１５］利用ＦＩＳＨ技术研究了活性污泥中聚磷酸盐积累型细菌（ＰＡＢｓ）和糖原积累型细菌（ＧＡＢｓ）的数量和空间分布。
３．２．２原位生理学和功能性研究Ｎｉｅｌｓｅｎ等［１６］对工业废水处理厂活性污泥的细菌表面疏水性进行了原位检测，应用ＦＩＳＨ技术结合细胞表面微球体（ＭＡＣ）分析，研究了丝状细菌的胞外聚合物（ＥＰＳ）。
Ｓｃｈｒａｍｍ等［１７］将ＦＩＳＨ和微传感器结合，同时分析微生物群落结构和代谢活性，揭示了厌氧微生物在有氧环境中的缺氧微生态位。
近年来，绿色荧光蛋白（ＧＦＰ）分子被应用到微生物生态学的研究中，将不同的基因插入微生物的质粒或染色体ＤＮＡ，表达的绿色荧光蛋白分子能在单细胞水平可视化和监测启动子活性或基因中表达。
Ｍｏｌｌｅｒ等［１８］研究了生物膜的微生物空间分布、启动子诱导及其表达的时序进程，同时对菌群间的相互影响进行了分析。
３．２．３特殊菌种的研究在污水处理过程中，硫酸盐还原菌与产甲烷细菌存在着生存竞争，因此，硫酸盐还原菌的研究受到了较多的关注。
