微生物群落基因指纹分析
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中国野生蘑菇属90个菌株遗传多样性的DNA指纹分析摘要:对90个中国野生蘑菇属菌株(其中44株经同工酶初步鉴定为双孢蘑菇菌株)的总DNA进行SRAP和ISSR分析,获得了18条SRAP和12条ISSR 标记条带并进行聚类分析,构建了亲缘关系树状图。
结果显示这些菌株大体上可分为野生双孢蘑菇和野生蘑菇属其它菌株两大类群,其中来自川藏高原的41个野生双孢蘑菇按照采集地的不同聚为4个群,地域性差异比较明显;部分来自新疆、西藏的白色野生双孢蘑菇菌株新疆野生、AgX04和AgX042具有独特带型,与其它双孢蘑菇菌株的遗传相似值仅为10%~13%。
关键词:中国野生蘑菇菌株;SRAP;ISSR;聚类分析我国野生蘑菇属资源分布广[1],从辽宁、内蒙古到云南、四川、西藏、新疆都有分布,也是世界双孢蘑菇的重要分布区。
但长期以来我国未对野生双孢蘑菇种质资源进行系统的收集、鉴定与研究,也缺乏对它们进行系统的评价,限制了这些宝贵资源的利用[2~4]。
近年来,福建省农业科学院食用菌研究所与四川省农业科学院土壤肥料所合作,对中国野生蘑菇属资源特别是双孢蘑菇种质资源进行了系统的收集与鉴定,建立了中国野生双孢蘑菇种质库,研究和评价它们的遗传特性;这将为今后品种改良提供有效的本土亲本材料,对于维护中国作为双孢蘑菇科研、生产与出口大国的地位,维护中国乃至世界食用菌生物多样性和资源的持续利用以及食用菌学科的发展都具有十分重要的意义。
本文对90个收集自全国各地的野生蘑菇属菌株进行了序列相关扩增多态性(Sequence-Related Amplified Polymorphism,SRAP)和简单序列重复区间(Inter-Simple Sequence Repeat,ISSR)的DNA指纹分析,以期获得它们的亲缘关系,并为野生双孢蘑菇菌株的鉴定提供DNA水平的依据。
1 材料与方法1.1材料1.1.1菌株90个野生蘑菇属菌株(表1)采集自西藏、新疆、四川、甘肃等尚未栽培双孢蘑菇且生态环境保持良好的地区,由福建省蘑菇菌种研究推广站保藏并提供。
2021 7 世界科学22BIOSCIENCE 生命科学克里斯•梅森(Chris Mason )是美国威尔康奈尔医学院的一名遗传学家。
当他的女儿还在蹒跚学步时,他会好奇地看着她触摸纽约地铁的物体表面。
有一天,她用舌头舔了一根杆子。
梅森说:“这是一种明显的微生物交换,我非常想知道发生了什么事。
”为此,他开始对交通系统中与人类共存的微生物世界进行取样。
2015年,他在一项研究中发现,纽约市存在大量前所未知的物种。
之后,其他研究人员与他取得联系,希望参与此项工作。
迄今为止,梅森和数十名合作者已对美国巴尔的摩、哥伦比亚首都波哥大、韩国首都首尔等全球60座城市的地铁、公共汽车和有轨电车的微生物进行了研究,并发布了相关成果。
他们鉴别出数千种新的病毒和细菌,并发现每个城市都有独特的微生物指纹。
利物浦热带医学院微生物学家亚当•罗伯茨(Adam Roberts )虽然没有参与这项研究,但他认为这项研究“真是不可思议”。
他表示,尽管只针对单个城市或交通系统的研究规模较小,但该项目比以往任何项目都要大得多,因此能够探索新的问题。
“他们所做的工作将一切关联起来,非常了不起。
我认为这些数据可供未来分析之用。
”为了了解世界各地公共交通微生物群落的分布状况,梅森和他的合作者首先必须解决如何持续收集样本的问题。
他们决定从公交系统的常见物体上进行取样,包括长凳、入闸机以及售票机。
科学家在物体表面擦拭3分钟,这足以获得足够的DNA ,同时又不至于让旁观者感到怪异。
然后,研究人员将样本带回实验室,并对DNA 进行分析。
他们发现,大约45%的DNA 与任何已知物种均无法匹配:近11 000种病毒和1 302种细菌都属于科学界的新发现。
研究人员还发现,97%的样本含有31个相同的物种,它们构成了所谓的核心城市微生物群。
超过70%的样本中还存在1 145个不同物种。
与窗户等表面相比,采集自常与人接触的物体表面(比如栏杆)上的样本更有可能携带与人类皮肤有关的细菌。
DNA条形码技术在微生物分类与检测中的应用分析DNA条形码技术是在近年来的微生物分类与检测领域中得以广泛应用的一种分子生物学技术。
通过对微生物样品提取DNA并进行PCR扩增、测序以及分析处理,可以通过DNA条形码技术对微生物物种及其数量进行高通量识别和检测。
本文将对DNA条形码技术在微生物分类与检测中的应用进行一定程度的分析和探讨。
一、DNA条形码技术的基本原理DNA条形码技术是基于DNA序列特征的一种分子生物学技术。
在微生物分类与检测中,DNA条形码技术可以通过对微生物样品进行DNA提取和PCR扩增,得到一个包含特定目标序列的DNA片段。
这个DNA片段一般长约400-800bp,是一个可以廉价、快速、高通量、高灵敏度地识别和比较不同微生物物种间遗传变异程度的生物信息分子特征标记。
为了使得DNA条形码技术在微生物分类与检测中得到更加准确和可靠的应用,研究人员会在PCR扩增的过程中针对多个分子标记进行扩增和测序,从而提高对微生物物种的鉴定和分类效率。
在整个DNA条形码技术的过程中,核心的思路就是基于分子遗传变异原理,通过快捷、高效、大规模的测序和分析方法,建立微生物物种的基因组指纹图谱,实现对微生物分类和检测的自动化、高通量和精准化。
二、DNA条形码技术在微生物分类中的应用由于微生物繁殖速度较快,可能会产生大量的物种变异,因此传统上对微生物分类和检测的方法显得繁琐、费时、费力,且精度难以保证。
而DNA条形码技术,则是基于最新的分子生物学技术,可以在高通量条件下通过对微生物样品进行分析,快速、准确地对微生物分类和检测结果提供多维、多样的生物信息。
在微生物分类研究中,研究人员可以利用DNA条形码技术对宏生物和微生物进行分类和区分。
通常情况下,宏生物在DNA条形码技术中的应用较为常见,包含了植物、动物等各种生物个体。
但是,微生物在DNA条形码技术中也占据着非常重要的地位。
具体来讲,DNA条形码技术在微生物分类中的应用可以具体跨越以下几方面。
17β雌二醇刺激农田土壤微生物群落结构变化PCR-DGGE指纹分析田琳;张珣【期刊名称】《沈阳大学学报》【年(卷),期】2017(029)001【摘要】The polymerase chain reaction (PCR) and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) method is used to analyze the variation of the microbial community structure in estradiol-contaminated agricultural soil samples with different mass fraction and time of exposure.The results demonstrate that the growth of some bacterial species in the estradiol-contaminated agricultural soil samples is inhibited during the exposure.The number of some bacteria decreases with the increase of estradiol concentration or time of exposure, while other bacteria are enriched under the effect of estradiol, and their DGGE bands change from undertones to deep colors.The microbial community structure, however, show a wide variation in the estradiol contaminated agricultural soil samples, especially in the agricultural soil samples treated with estradiol concentration of200ng/kg.The diversity indices of microbial community with concentration of 200ng/kg are greater than those of another two groups.Diversity indices show that the contaminated group of 100ng/kg is decreased with the increase of exposure time, while the contaminated groups of 200ng/kg and 300ng/kg have a similar moderate growth trend over time.It is foundthat suitable mass fraction of estradiol could increase the diversity of the microbial community in the agricultural soil.%采用PCR-DGGE技术分析在不同的质量分数和暴露时间下17β雌二醇刺激农田土壤微生物群落结构变化.结果表明,在暴露期间内,有部分细菌的生长受到抑制.部分细菌的数量随着雌二醇浓度或暴露时间的增加而减少,而部分细菌则在雌二醇的影响下被富集,表现在DGGE 条带由浅变深.雌二醇污染的农田土壤样品中微生物群落结构发生巨大的变化, 200ng/kg 雌二醇刺激下的农田土壤样品中微生物群落多样性指数明显大于另外两组;100ng/kg雌二醇刺激下农田土壤的微生物多样性指数随着暴露时间的增加呈下降趋势;300ng/kg实验组多样性指数则变现为相似的平缓增长趋势.研究发现,适宜质量分数的雌二醇能够增加农田土壤微生物群落结构的多样性.【总页数】7页(P14-20)【作者】田琳;张珣【作者单位】沈阳大学环境学院, 辽宁沈阳 110044;沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室, 辽宁沈阳 110044;沈阳大学环境学院, 辽宁沈阳 110044;沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室, 辽宁沈阳 110044【正文语种】中文【中图分类】X172【相关文献】1.PCR-DGGE解析阴离子交换膜生物反应器反硝化过程中微生物群落结构变化 [J], 高孟春;梁方圆;杨丽娟;杨瑒;李冰;朱玉姣;顾雯;徐婕2.用PCR-DGGE方法分析渤海原油降解过程微生物群落结构变化 [J], 王大威;张健;马挺;吕鑫;何春百3.PCR-DGGE法用于活性污泥系统中微生物群落结构变化的解析 [J], 刘新春;吴成强;张昱;杨敏;李红岩4.PCR-DGGE法用于活性污泥系统中微生物群落结构变化的解析 [J], 刘新春;吴成强;张昱;杨敏;李红岩5.PCR-DGGE法分析湛江东海岛海水入侵引起的土壤微生物群落结构变化 [J], 苏洁;王金生;戴宁;滕彦国;左锐因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
代谢指纹分析及其在微生物研究中的应用摘要:代谢指纹分析是新兴的代谢组学的主要研究方法之一,本文综述了代谢指纹分析的研究方法及其在微生物领域的研究应用进展。
关键词:代谢组学;代谢指纹分析;微生物代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的一门对生物体或细胞等所有小相对分子质量代谢产物进行定量和定性分析的新技术。
这门新兴的学科凭借其整体论优势在最近几年得到了迅速的发展,广泛地应用到了功能基因组学、生物医学、微生物学等领域。
1.代谢组学简介代谢组学(Metabonomics或Mmetabolomics)是通过考察生物体系受刺激或扰动后(某个特定的基因变异或环境变化)其代谢产物的变化或随时间的变化,是研究生物体系代谢途径的新技术[1]。
Nicholson最初给出的定义是:定量测量生物体因病理生理刺激或基因改变引起的代谢应答变化[2],系统性的代谢组学概念应将机体的代谢过程与微生物代谢以及外源环境因子的相互作用因素综合起来[3]。
研究过程中,逐步提出了一些相关概念,如代谢物靶目标分析(Metabolite target analysis)、代谢轮廓(谱)分析(Metabolic profiling analysis)和代谢指纹分析(Metabolic fingerprinting analysis)等。
2.代谢指纹分析的产生及原理20世纪80年代初,美国BIOLOG公司开发了一种新的微生物鉴定方法-代谢指纹法,并将其应用于微生物的自动化检测。
其原理是根据细菌对碳源(或氮源)利用的差异来区别和鉴定细菌,不同的细菌会利用不同碳源(或氮源)进入新陈代谢过程(称为呼吸),而对其他一些碳源(或氮源)则无法利用,将每种细菌能利用和不能利用的一系列碳源(或氮源)进行排列组合,就构成了该种细菌特定的代谢指纹,由于细菌在利用碳源进行呼吸时,会发生一系列的氧化-还原反应,产生电子,TTC(四唑紫,2,3,5-TriphenylTetrazoliumChloride)在呼收电子后,会由无色的氧化型转变为紫色的还原型,通过肉眼观察或计算机控制的读数仪,将反应结果同数据库中的指纹进行比对,从而得到细菌的鉴定结果。
利用基因测序技术研究微生物群落结构和功能标题:基因测序技术在研究微生物群落结构和功能中的应用摘要:微生物群落是地球上最丰富和最重要的生物群落之一,对人体健康、环境生态和农业产业起着重要作用。
基因测序技术的出现为研究微生物群落结构和功能提供了强大的工具。
本文将介绍基因测序技术在微生物群落研究中的应用,包括16S rRNA测序与宏基因组测序的原理和操作步骤,并讨论其在揭示微生物多样性、功能和相互作用中的作用。
1. 介绍微生物群落是由多种微生物组成的生态系统,包括细菌、真菌、病毒等。
研究微生物群落结构和功能具有重要意义,可以帮助我们了解微生物与宿主的相互作用、生态系统的稳定性以及环境变化对微生物群落的影响。
2. 基因测序技术2.1 16S rRNA测序16S rRNA是细菌和古菌中高保守的基因序列,具有不同菌株广泛存在的特点。
通过对16S rRNA基因进行测序,可以快速鉴定微生物的种类和数量。
16S rRNA测序技术成为了研究微生物多样性和群落结构的主要工具。
2.2 宏基因组测序宏基因组测序是对微生物群落中各个微生物成员的基因组进行测序。
相比于16S rRNA测序,宏基因组测序提供了更详细的信息,并能够揭示微生物群落的功能和代谢潜力。
3. 基因测序在微生物群落研究中的应用3.1 揭示微生物多样性和群落结构通过对微生物样本进行16S rRNA测序或宏基因组测序,可以获得样本中微生物的种类组成及其相对丰度。
通过比较不同样本之间的微生物组成,可以揭示不同环境条件下微生物群落的结构差异,进而了解其形成机制和对环境的响应。
3.2 探索微生物功能和相互作用基因测序技术可以帮助我们了解微生物群落的功能和代谢潜力。
通过分析微生物基因组中的代谢途径和功能基因,可以揭示微生物在环境中的角色和相互作用。
这对于改进农业生产、促进健康和保护环境具有重要意义。
4. 挑战与未来发展基因测序技术在微生物群落研究中的应用仍面临一些挑战,包括测序精度和质量控制、数据分析和解释等方面。