河南农业科学，2016 ,45(11) : 1-7
Journal of Henan Agricultural Sciences d〇i：10. 15933/https://www.doczj.com/doc/d75014164.html,ki. 1004-3268.2016. 11.001昆虫肠道微生物多样性研究进展
鲁迎新\刘彦群\李群\夏润玺\王欢
(1.沈阳农业大学生物科学技术学院，辽宁沈阳110161; 2.沈阳工学院，辽宁抚顺113122)
摘要：昆虫肠道内存在种类繁多、数量庞大的微生物，这些肠道微生物种群结构的多样性与昆虫种 类、龄期、消化道形态、食物的喂养条件、生存环境等息息相关。近几年，随着大规模测序技术、组学 技术的发展，应用分子生物学技术快速、定性、定量研究昆虫肠道微生物种群的多样性已成为热点。
介绍了昆虫肠道微生物的分类和检测方法，综述了昆虫肠道微生物多样性的研究进展，以期为昆虫 与其肠道微生物的协同进化和害虫防治等研究提供基本方法和数据，为今后昆虫肠道微生物的研 究提供理论参考。
关键词：昆虫；肠道微生物；多样性；检测方法
中图分类号：Q938 文献标志码：A 文章编号：1004 -3268(2016)11 -0001 -07
Research Progress on Intestinal Microbial Diversity of Insects
LU Yingxin1，LIU Yanqun1，LI Qun1，XIA Runxi1，WANG Huan1’2**
(1. College of Bioscience and Biotechnology, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161 , China ；
2. Shenyang Institute of Technology, Fushun 113122 , China)
A bstract：There are a wide variety and large number of microbes in insect gut. The population diversity of intestinal microbes is related to insect species, age, intestinal morphology, food, feeding conditions and living environment, etc. In recent years, rapid, qualitative and quantitative study of intestinal microbial diversity by molecular biology techniques has become a hot spot with the development of the large-scale sequencing and omics technologies. In this paper, the classification and detection method of the insect intestinal microbes were described, and the progress on intestinal microbial diversity of insects was reviewed. Those would provide basic data and methods for research of insect gut microbes and pest control.
Key w ords：insect；intestinal microbes; diversity；detection method
昆虫是全球最多样化、数量最多、进化历史最悠 久、分布最广泛的动物之一[1]，而这些特征与昆虫的共生物以及生存环境密不可分。昆虫的共生物，尤其是肠道微生物能够提高贫瘠食物的营养、帮助 消化食物，提高对天敌、寄生虫和病原菌的防护，影 响昆虫种间、种内物质交流，传播疾病，甚至具有调 控交配和生殖系统的功能[2_3]。昆虫的肠道伴随取 食、消化、排泄等活动，是一个可变的动态环境[4]，肠道微生物的结构、数量和种类也富于动态变化，这些变化都会对昆虫产生一定的影响，因此已经有很 多学者从微生态学角度研究昆虫与肠道微生物的共 生关系[5_6]。近几年随着大规模测序技术、组学技 术的发展，生命科学也步人了“大数据”时代，应用 分子生物学技术快速、定性、定量研究昆虫肠道微生 物种群的多样性已经成为热点。综述了昆虫肠道微 生物多样性的研究进展，以期为昆虫与其肠道微生物的协同进化和害虫防治等研究提供基本方法和数 据，为今后昆虫肠道微生物的研究提供理论参考。
收稿日期=2016 -06 - 11
基金项目：国家自然科学基金项目（30800803 );辽宁省大学生创新训练项目（201413201014)
作者简介：鲁迎新（1992 -)，女，辽宁朝阳人，在读硕士研究生，研究方向：动物细胞与分子生物学。
E - mail ： luyingxin329@ 163. com
*通讯作者：王欢（1977 -)，女，辽宁沈阳人，副教授，博士，主要从事昆虫病理与生物防治研究。
E - mail ： zanhuan@ 163. com
2河南农业科学第45卷
1昆虫肠道微生物的种类
昆虫肠道微生物可根据其在肠道内生存定居的 时间及其与昆虫的关系进行分类[7_8]。在肠道占有
特定区域的微生物是常驻微生物群落（autochtho-nous 或 indigenous) ; 而不能在健康昆虫肠道内长期
生存的微生物为过路微生物群落（allochthonous或 transient)。有些过路微生物对昆虫具有致病作用，
如苏云金杆菌（SaciZZus t/mciTigieTisis)、嗜线虫致病杆 屬（Xenorhabdus nem atophila')、发光杆屬（.Photorhab-(i u s Zumiyiesceyis)等是病原菌（pathogen);而能够保护 寄主、抵御疾病的微生物是益生菌（probiotics) [9]。有些肠道微生物能够与昆虫互利共生则为共生菌[1°_"]，包括兼性共生菌和专性共生菌，兼性共生菌通常可以体外培养[12_13]，离开昆虫对昆虫没有影响或影响很小；但昆虫在缺少专性共生菌的情况下两者均无法存活[14]。有些肠道微生物会对昆虫的生长发育造成明显影响，甚至可能导致寄主死亡，这 类微生物为寄生菌。
2昆虫肠道微生物多样性检测方法
2.1传统培养检测方法
传统培养检测方法是在分离培养昆虫肠道微生
物的基础上，根据菌株形态和生理生化特征进行鉴
定检测[15]。这种方法需要体外培养昆虫肠道微生物，目前可用于检测昆虫肠道微生物的培养基包括 牛肉膏蛋白胨（N A)培养基、L B培养基、克氏双糖铁 琼脂（K I A)培养基、三糖铁琼脂（TSI)培养基、赖氨 酸铁琼脂（L I A)培养基、不发酵革兰阴性杆菌初筛鉴定培养基、柠檬酸盐甘露醇琼脂培养基、气单胞菌 初筛鉴定培养基等。由于培养方法、培养基成分和 技术的限制，很多昆虫肠道微生物无法体外培养[1647]，因此传统培养检测鉴定方法得到的信息十 分有限。
2.2基于16S rRNA基因的分子检测方法
16S r R N A是原核细胞核糖体30S小亚基的组成部分，其编码基因存在于所有细菌的基因组中。16S r R N A基因具有高度的保守性和特异性，基因片 段长度比较适宜，碱基排列顺序复杂度适中，可用通 用P C R引物或探针对特定微生物进行种类鉴定，由于其具有9个可变区，也可设计一些特异性的引物和探针，进行某些特定细菌属、种的鉴定[18_19]。
16S r R N A基因序列法基于不同微生物种类核酸组成上的差异，通过采用某些引物扩增差异基因或直接对核酸进行测序，将所获得的核酸序列与一些基因数据库中的已知序列进行比对，进而分析不 同微生物之间的相互关系。由于16S r R N A基因检 测技术序列测定和分析比对操作相对简单，已成为 昆虫肠道微生物检测和鉴定的一种强有力工具[2°]。
2.3基于焦磷酸测序法的超高通量基因组测序检测方法
焦磷酸测序法是依靠生物发光对D N A序列进 行检测的方法[21_22]。超高通量基因组测序系统GS - F L X能够在D N A聚合酶、A T P硫酸化酶、荧光素酶 和双磷酸酶的协同作用下，将引物上每一个d N T P 的聚合与一次荧光信号释放偶联起来，通过检测荧 光信号释放的有无和强度，可实时测定D N A序列。此技术不需要荧光标记的引物或核酸探针，也不需 要进行电泳，具有分析快速、准确、高灵敏度和高自 动化的特点[23_25]。
利用基于焦磷酸测序法的超高通量基因组测序 系统能够得到大量的表达序列标签（E S T)，通过对 这些E S T序列与已知数据库进行生物信息学分析比较，能够全面了解和分析昆虫肠道微生物的多样性。
2.4基于宏基因组学的检测方法
宏基因组学（metagenomics)也称为兀基因组学，是以样品中的微生物群落作为整体进行研究的学科[26_27]。宏基因组学研究不要求对每个微生物进行分离纯化培养，而是直接从环境样品中提取全部微生物，或通过测序探究环境中微生物的群落结构和功能（序列驱动），或构建宏基因组文库，从而 筛选新的基因或生物活性物质（功能驱动）。这种 方法克服了传统培养方法的缺陷，极大地丰富了人们对微生物多样性及其功能的认知[28]。
高通量测序技术和基因芯片技术是宏基因组技 术中的2类关键技术。测序技术可以发现新物种和 新基因，但由于测序深度有限、定量性差，不易发现 低丰度物种且易受污染物干扰；芯片技术很好地克 服了这些局限，但不易于发现新基因，将2类技术结 合起来的综合研究越来越多[29]。通过采用宏基因组技术，能够解释微生物群落多样性、种群结构、进 化关系、功能活性及其与环境之间的相互协作关系，极大地扩展了微生物学研究范围，也为昆虫肠道微生物多样性研究提供了新方法。
2.5基于DGGE指纹图谱技术的检测方法
D G G E(变性梯度凝胶电泳）指纹图谱技术是根 据D N A在不同浓度的变性剂中解链行为不同而导致电泳迁移率发生变化，从而将片段大小相同而碱基组成不同的D N A片段分开的一种技术。这种技
第11期鲁迎新等：昆虫肠道微生物多样性研究进展
3
术能将同样大小的D N A片段很好地分开，是一种有 效的分子标记方法。
D G G E指纹图谱技术具有突变检出率高、操作 简便、快速、重复性好等优点，还能够提供群落中优
势种类信息并同时分析多个样品，适合于调查种群的时空变化，并且可通过对条带的序列分析或与特异性探针杂交分析鉴定群落组成，现已广泛应用于
生物多样性调查等多个领域[3°_33]。
3昆虫肠道微生物多样性研究概况3.1家蚕肠道微生物的多样性
家蚕T T i G r f)是重要的经济昆虫和模式昆虫，其肠道中的微生物种类、数量不仅影响蚕体对 营养物质的吸收与转化，而且影响蚕体的健康[34_35]。袁志辉等M采用非培养法和传统培养法相结合的方法，对家蚕5龄幼虫肠道微生物进行了调查和分析，发现家蚕的肠道细菌在分类上主要属于节杆菌属（)、乳杆菌属（
Zws)、假单胞菌属（)、埃希氏菌属（E'sc/i-e r f c/z i d)、微球菌属（Micrococcz^)、芽抱杆菌属（
Z z i S)和葡萄球菌属（S_/iyZGCGCCWS)，它们在家蚕生长发育中起着重要的作用，尤其是在消化利用桑叶和疾病的预防中凸显优势。田贞华等[36]采用普通 培养基和稀释培养基从家蚕4龄第3天幼虫的中肠 内容物分离出109株细菌，属于芽孢杆菌属、节杆菌 属、肠杆菌属（￡^ero6ac?er)、微杆菌属（Micro6ac?e rf-W T Ti)、葡萄球菌属、短杆菌属（)、纤维S(Cellulosimicrobium) {Enterococ-c z/s)、短状杆菌属（_6m c/iy6c^e“7?i)、棒状杆菌属()，揭7K了家香肠道细菌种群的多样性；而2种培养基相比，稀释培养基能分离出更多的微生物[37_38]。
蚕的性别、龄期和不同饲料喂养都会对蚕的肠
道微生物种类造成影响。相辉等[39]采用〇00￡和16S r D N A文库序列分析的方法，研究发现不同发育 阶段幼虫的肠道细菌组成存在差异，家蚕肠道特殊 菌群的出现可能与食性有关系，饲料改变会引起肠 道微生态平衡发生变化。向芸庆等[4°]以不同的桑 科植物（柘叶与桑叶）分别饲养家蚕洞庭x碧波杂 交种，采用纯培养分离检测技术和16S r D N A序列 测定及系统发育分析方法，对家蚕4、5龄幼虫肠道优势菌群的类型进行了鉴定和差异性分析，发现柘 叶与桑叶饲养的家蚕中肠均具有以下4个优势菌群:短波单胞杆菌属、寡养单胞菌属（SfcTioftDp/iomcmas)、肠杆菌属和葡萄球菌属；饲料的改变导致家蚕肠道微生态细菌种群组成发生变 化，利用桑叶饲养的家蚕幼虫肠道中分离出5个特 有的优势菌群[气单胞菌属（Aercmcraas)、短杆菌属、梓檬酸杆菌属（C^n^actec)、埃希氏菌属和克雷伯氏 菌属（/He6sie〃a)]，而利用拓叶饲养的家蚕幼虫肠道 中仅分离出假单胞菌属和土壤杆菌属（
u m)2个特有优势菌群，这种改变可能与拓叶饲养家蚕生长发育不良、容易患病具有相关性，说明鳞翅 目昆虫的生长发育及抗病性与肠道微生物的多样性 相关。许刚等[41]利用基于焦磷酸测序技术检测细菌16S r R N A基因序列的方法分析了家蚕5龄第3天雌、雄幼虫中肠内微生物的多样性，发现雌蚕与雄 蚕肠道微生物类群的组成和所占比率存在明显差异，而代尔夫特菌属（DeZ/iia)、橙单胞菌属（Awarati-moraas)、假单胞菌属、嗜糖假单胞菌属（PeZomoraas)、肠球菌属、台湾温单胞菌属（repidimoraas)、阿斯普 罗单胞菌属（▲/JComoTias)和甲基杆菌属（Met/iyZ-)为主要优势菌属。不同家蚕品种之间的 肠道微生物类群组成存在明显差异，这可能是影响 家蚕抗性的原因之一 [2'41]。以上研究为家蚕的饲育 及其肠道微生物的功能研究提供了基础数据。
3.2小菜蛾肠道微生物的多样性
小菜蛾（PZiUeWa)不仅是危害十字花科蔬菜最为严重的害虫之一，也是抗性发展最快和抗药性最严重的害虫之一，目前对其抗性和生物防 治的研究备受关注[42]。小菜蛾中肠栖息着大量的微生物，这些微生物与小菜蛾的生长发育、免疫、抗 性息息相关，深人研究这些肠道微生物可为小菜蛾的综合防治和抗性治理提供理论基础和技术手段。
夏晓峰[43]通过对小菜蛾敏感品系幼虫中肠微生物16S r R N A基因V6高变区进行测序分析发现，小菜蛾中肠微生物由变形菌门（Proteobacteria)、厚 壁菌门（Firmicutes)、蓝细菌门（Cyanobacteria)、拟 杆菌门（Bacteroidetes)、放线菌门（Actinobacteria)、硝化螺旋菌门（Nitrospirae)、广古菌门（Euryarchae-ota)、担子菌门（Basidiomycota)和子囊菌门（Asco-mycota)组成，其中变形菌门和厚壁菌门是丰度最高 的2个细菌门类，变形菌门中含量最高的是肠杆菌目（Enterobacteriales)和乳杆菌目（Lactobacillales)细 菌，肠杆菌目中丰度最高的是阴沟肠杆菌（
o6actec cZoacae)和阿氏肠杆菌（￡. as/raciae)，乳杆菌 目中含量最高的是肉杆菌（maZtac-cmaticum)，这3种菌的高丰度表明它们对宿主可能 具有重要的功能。小菜蛾幼虫专性取食十字花科植 物，而成虫主要取食蜂蜜，基于宏基因组测序技术发
4河南农业科学第45卷
现，小菜蛾成虫期中肠内阿氏肠杆菌的丰度有较大的升高，而阴沟肠杆菌的丰度下降，推测该改变可能 与小菜蛾食性的转变相关[43_44]。
小菜蛾中肠细菌的组成和结构能够影响其对农 药的抗性，夏晓峰[43]利用分离纯化的厚壁菌门细菌 肠球菌（￡?iferococMS sp)、变形菌门细菌肠杆菌（tero6acter sp)和沙门菌（Serratia sp)分别饲喂小菜蛾，发现肠球菌显著提高了小菜蛾对毒死蜱的抗性，沙门菌显著降低了小菜蛾对毒死蜱的抗性，肠杆菌 对小菜蛾毒死蜱抗性的影响不显著。进一步研究发 现，中肠细菌直接参与农药的代谢降解并不是其介导农药抗性的主要机制，厚壁菌门的肠球菌和抗生素对小菜蛾中肠解毒酶基因的调控相似，均能够诱 导小菜蛾中肠谷胱甘肽-硫-转移酶（G S T)和羧酸 酯酶（C O E)基因高表达，提高小菜蛾对农药的抗性。近年来，一些研究者提出昆虫肠道微生物可以减少病原菌的增殖或降低病原菌引起的寄主死亡率。戴南晶[45]发现，昆虫肠道微生物的存在对苏云 金芽抱杆菌（，简称Bt)引起的 死亡具有一定的影响。普城沙雷菌和泛菌属细菌在 B t发挥其杀虫活性的过程中对小菜蛾起到了一定的保护作用，随着菌浓度的增大，B t对小菜蛾幼虫的致死率逐渐下降。这些研究为小菜蛾的综合防治 和抗性治理提供了新对策和新途径。
3.3棉铃虫肠道微生物的多样性
棉铃虫（ffeZicouerpa acmigera)是棉花蕾铃期的重大害虫，广泛分布在中国及世界各地。杨焊[46]采 用传统微生物培养方法与16S r R N A基因序列分析 相结合，从棉铃虫老熟幼虫肠道中分离并鉴定出21 个细菌种类，属于6个纲[a -变形菌纲（a-Pr〇-teobacteria)、p-变形菌纲（p-Proteobacteria)、"y-变 形菌纲（7-P r〇teobacteria)、放线菌纲（Actinobacte-ria)、鞘脂杆菌纲（Sphingobacteria)、芽孢杆菌纲(B aC1m) ]，12个属[芽孢杆菌属、肠杆菌属、肠球菌 属、克雷伯氏菌属、马赛菌属（A/assiZia)、微杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、红球菌属、鞘 脂杆菌属（)、假平胞菌属（
、葡萄球菌属][47]。
B t是目前应用最广泛的微生物杀虫资源，但害 虫抗性的产生向B t制剂和抗虫转基因作物的高效、可持续利用提出了巨大挑战。姜玮瑜等[48]通过比 较
C r y l A c蛋白抗性及敏感棉铃虫中肠细菌群落的结构组成，研究了中肠微生物与棉铃虫B t抗性产生 的相关性。16S r
D N A文库测序结果表明，抗性品系 与敏感品系棉铃虫中肠细菌群落特别是优势菌群非常相似，但在部分劣势菌群上存在差异；D G G E图谱 分析表明，这2个品系棉铃虫中肠菌群相似性达到92. 3%。说明敏感品系与抗性品系棉铃虫肠道菌群 组成极其相似，推测抗性的产生与肠道微生物无直接关系。这一结果与小菜蛾的相关研究结果有所不 同，推测不同昆虫的肠道微生物与抗性的相关性不同。
3.4黄翅大白蚁肠道微生物的多样性
白蚁属于等翅目昆虫，是木质纤维素的高效降解者之一，能够降解所摄取植物材料中的纤维素类物质，在全球碳循环中发挥了至关重要的作用。近 年来，白蚁高效的木质纤维素降解能力吸引了研究 者们的极大关注，而这种能力与其肠道微生物密切相关，其前肠和中肠都相对较小，后肠中有较为膨大 的囊形区域，存在较多的共生微生物[49_53]，优势菌 主要为变形菌门、螺旋体门（Spirochaetes)、厚壁菌 门的梭菌目（Clostridiales)以及拟杆菌门（Bacte-rmdes)细菌[54]。员超等[55]采用活性电泳和D G G E 指纹图谱技术对黄翅大白蚁（A/accotecmes 6ameyi)后肠微生物群落进行分析，检测到黄翅大白蚁肠道环境中含有白地霉属（GaZactomyces)、粪壳菌属(SodaciomyceWae)真菌，芽孢杆菌属、微杆菌属、变 形杆菌属（)和无色杆菌属（Ac/iro-细菌，其中芽孢杆菌属细菌具有纤维素降解所需的内切葡聚糖酶，此外，白蚁肠道共生细菌中 含有很多没有被利用的纤维素水解酶基因[56]。这 些结果为人们进一步了解高等白蚁的木质纤维素降 解机制以及白蚁-肠道微生物共生体系提供了基本数据。
3.5暗黑鳃金龟肠道微生物的多样性
暗黑觸金龟是我国重要
的杂食性地下害虫，主要危害花生、大豆及薯类作物 的幼果和嫩根，对农作物的产量影响很大[57_58]。朱 琳等[59]利用传统分离方法，从人工饲养的暗黑鳃金 龟幼虫肠道中分离纯化出10个细菌菌株，分别属于 鲁氏耶尔森菌（yecsireia nw^eci)、侧抱芽抱杆菌（S. toerospoms)、坚强芽孢杆菌(f i./imius)、放线杆菌属 ()、飞虫杀雄菌（T i a s o T i i-ae)、不动杆菌属（y4ci?ie;:o6ac；：ec)、气单胞菌、沙门菌 属（SaZmoTieWa)、短芽抱杆菌（f i.)、变形菌属;进一步研究发现，这些肠道细菌在培养状态、生理性状和生化特性等方面存在较多差异。该研究从微生态学角度研究探讨了暗黑鳃金龟幼虫 的营养生理活动及其肠道菌群的构成，为其资源开 发及生物防治提供理论依据。
第11期鲁迎新等：昆虫肠道微生物多样性研究进展
5
暗黑鳃金龟幼虫主要以植物根、茎等高纤维素
含量的食物为食，其后肠发酵腔中富含丰富多样的微生物，可能在宿主纤维性食物的消化、降解过程中 发挥着重要的作用[6°]。黄胜威[61]利用16S r R N A 基因序列分析和P C R -D G G E分析技术对暗黑鳃金 龟幼虫不同龄期中、后肠微生物多样性进行分析发现，暗黑鳃金龟幼虫中肠肠道细菌主要归人7个细 菌纲，分别是8 _变形菌纲（8-Proteobacteria)、放线 菌纲、P -变形菌纲、《 -变形菌纲、7 _变形菌纲、梭
菌纲（Clostridia)和拟杆菌纲（Bacteroidetes);而不同 龄期幼虫肠道微生物类群的组成和所占比率存在明 显差异，1龄幼虫肠道中只有8 _变形囷纲、P _变 形菌纲、7-变形菌纲、梭菌纲和拟杆菌纲，2龄时多了放线菌纲，3龄时增加了 a -变形菌纲；后肠肠道 细菌分别属于8 -变形菌纲、P -变形菌纲、《 -变形 菌纲、7 _变形菌纲、梭菌纲、拟杆菌纲、放线菌纲和 芽孢杆菌纲。此研究为探讨暗黑鳃金龟幼虫肠道微 生物的生理功能奠定了基础。
除上述昆虫外，很多昆虫（如菜青虫[47]、稻纵卷 叶螟[47]、桑粒肩天牛幼虫[62]等）的肠道微生物也已 经通过不同的方法进行了研究和分析，这些研究为
有害生物综合治理提供了基本数据和理论基础。4展望
昆虫通常从环境、食物中获得各类微生物，经过 长期历史进化，有些微生物群落经过肠道环境选择后与昆虫共生，这些肠道微生物通过参与昆虫营养、消化和防御影响其发育。当昆虫处在不利于进食的 环境中时，肠道内的酶可消化吸收昆虫肠道微生物中的营养成分，有利于昆虫的生长发育。植食性昆 虫肠道内含有可降解纤维素的共生菌，能够维持昆 虫的自身稳定。当病原菌人侵昆虫时，引起系统感 染，昆虫肠道中有益微生物对病原菌亦能产生拮抗作用，从而保护昆虫。
随着社会的发展，环境保护和生态稳定日益引 发人们的强烈关注，新的害虫生物防治方法和理论层出不穷，通过研究昆虫肠道菌群和肠道微生态探索新的害虫防治方法得到了国内外的广泛关注。根 据肠道微生物的研究结果可以科学环保地进行害虫 防治，如可以试图导人加有杀虫基因的微生物至昆虫肠道，从而达到杀虫的目的，此方法在白蚁等害虫 的生物防治领域已取得了初步研究进展，相信在以 后的实践研究中会开辟更多更广泛的新思路。
昆虫肠道内存在大量的微生物，这些微生物通 常由细菌、螺旋体、真菌和原生动物组成[63]。不同昆虫的肠道微生物的种属数量、类别以及每种微生物的含量存在很大的差异，相同昆虫的不同龄期、不 同生存环境、不同食物的喂养、不同身体状况对其肠 道微生物能够产生不同程度的影响。相信随着更广 泛、更全面研究的开展，人们能够发现肠道微生物的 更多功能，打破目前鉴定手段和检测方法的相对局限，发现更全面的菌群种类。
目前人们已经对许多昆虫的肠道微生物种类进 行了研究，但对很多肠道微生物的作用和功能并不太了解，对于肠道微生物量的变化情况亦不清楚，在 微生态学和分子生态学上探讨肠道微生物多样性的 研究还很狭隘，更多的研究将会为微生态学和分子生态学理论提供新的内容，为害虫可持续控制和抗性治理提供新途径。
参考文献：
[1 ] Basset Y , Cizek L, Cuenoud P, et al.Arthropod diversity
in a tropical forest[ J ] . Science ,2012 ,338 ： 1481-1484. [2] Dillon R J,Vennard C T, Buckling A,et al.Diversity of
locust gut bacteria protects against pathogen invasion[ J].
Ecol Lett,2005,8(12) ：1291-1298.
[3] Sharon G,Segal D , Ringo J M , e? https://www.doczj.com/doc/d75014164.html,mensal bacteria
play a role in mating preference of Drosophila melano-
gaster[]]. PNAS ,2010,107 (46) ：20051-20056.
[4] Savage D C. Microbial ecology of the gastrointestinal tract
[J] . Ann Rev Microbiol, 1977 ,31 (31) ：107-133. [5] Dillon R J,Chamley K. Mutualism between the desert lo-
cust Schistocerca geraria and its gut microbiota [ J ] . Res
Microbiol,2002,153(8) ：503-509.
[6] Brummel T,Ching A,Seroude h,et al. Drosophila lifespan
enhancement by exogenous bacteria[J]. PNAS , 2004,101
(35) ：12974-12979.
[7]相辉，黄勇平.肠道微生物与昆虫的共生关系[J].昆
虫知识，2008，45 (5 ) :687-693.
[8] Dillon R J, Dillon V M. The gut bacteria of insects ：Non-
pathogenic interactions [ J ] . Annu Rev Entomol, 2004,49
(1) ：71-92.
[9 ] Berger A. Science commentary ： Probiotics [ J ]. BMJ, 2002 ,
324(7350) ：1364.
[10] Houk E J, Griffiths G W,Mittler T E , et al.Intracellular
symbiotes of the homoptera [ J ] . Annu Rev Entomol,
2003,25(1) ：161-187.
[11] Douglas A E. Nutritional interactions in insect-microbial
symbioses aphids and their symbiotic bacteria Buchnera
[J], Annu Rev Entomol, 1998 ,43 (1) ： 17-37. [12] Fukatsu T,Nikoh N. Endosymbiotic microbiota of the bam-
boo pseudococcid Antonina crawli ( Insecta, Homoptera )
[J]. Appl Environ Microbiol ,2000,66(2) ：643-650.
6河南农业科学第45卷
[13] Cheng Q , Aksoy S. Tissue tropism, transmission and ex-
pression of foreign genes in vivo in midgut symbionts of
tsetse flies[J], Insect Mol Biol, 1999,8 (1) ：125-132. [14 ] Gijzen H J, Broers C A, Barughare M , et al.Hydrogeno-
somes of anaerobic ciliates[ J] .Appl Environ Microbiol,
1991,57(6) ：1630-1634.
[15]刘玉升，叶保华，吕飞，等.豆天蛾幼虫肠道细菌分离
及初步鉴定研究[J].山东农业大学学报（自然科学
版），2006,37(3) :345-348.
[16 ] Pace N R. A molecular view of microbial diversity and the
biosphere[J], Science,1997,276(5313) ：734-740. [17]孙玉宇，贾晓慧.动物肠道放线菌的研究展望[J].天
津农业科学，2014,20(7) :25-28.
[18] Rinke C,Schwientek P,Sczyrba A,et al. Insights into the
phylogeny and coding potential of microbial dark matter
[J]. Nature,2013 ,499(7459) ：431-437.
[19]刘驰，李家宝，芮俊鹏，等.16S rRNA基因在微生物生
态学中的应用[J].生态学报，2015, 35 (9):
2769-2788.
[20] Clarridge J E. Impact of 16S rRNA gene sequence analy-
sis for identification of bacteria on clinical microbiology
and infectious diseases[J]. Clin Microbiol Rev,2004,17
(4) -840-862.
[21] Astier Y,Braha 0,Bayley H. Toward single molecule DNA
sequencing ： Direct identification of ribonucleoside and de-
oxyribonucleoside 5 5 -monophosphates by using an engi-
neered protein nanopore equipped with a molecular adapter
[J], J Am Chem Soc,2006,128(5) ：1705-1710.
[22] Deamer D W，Akeson M. Nanopores and nucleic acids:
Prospects for ultrarapid sequencing [ J ] . Trends in Bio-
technology ,2000 ,18 (4 ) ：147-151.
[23] Drmanac S,Kita D, Labat l,et al.Accurate sequencing
by hybridization for DNA diagnostics and individual ge-
nomics [J ] . Nature Biotechnology, 1998,16(1) ：54-58. [24] Venter J C,Adams M D. The sequence of the human ge-
nome[ J]. Science,2001,291 ： 1304-1351.
[25]陆祖宏，吕华，肖鹏峰，等.快速低成本全基因组DNA
测序技术[J].中国生物医学工程学报，2008,27(2):
182-186.
[26]吴旧生，王鹏歧，刘月环.宏基因组学与动物病原微
生物检测[J ].中国比较医学杂志，2014，24 ( 9 ):
72-77.
[27] Zengler K,Palsson B 0. A road map for the development
of community systems ( CoSy) biology [ J ]. Nat Rev Mi-
crobiol ,2012 ,10 (5) ：366-372.
[28]贺纪正，袁超磊，沈菊培，等.土壤宏基因组学研究方
法与进展^].土壤学报，2012,49(1):155-164. [29]孙欣，高莹，杨云锋.环境微生物的宏基因组学研究
新进展[J].生物多样性，2013 ,21(4) :393-400.[30] Duineveld B M , Rosado A, Elsas ] D,et al.Analysis of
the dynamics of bacterial communities in the rhizophere
of the chrysanthemum via denaturing gradient gel elec-
trophoresis and substrate utilization patterns [ J ] . Appl
Environ Microbiol, 1998 ,64(12) ：4950-4957. [31] Bano N, Hollibaugh J T. Phylogenetic composition of
bacterioplankton assemblages from the arctic ocean [ J ].
Appl Environ Microbiol,2002,68 (2) ：505-518. [32] Seliguchi H,Watanabe M , Nakahara T,et al.Succession
of bacterial community structure along the Changjiang
River determined by denaturing gradient gel electropho-
resis and clone library analysis[ J]. Appl Environ Micro-
biol ,2002 ,68 (10) ：5142-5150.
[33] Songjinda P,Nakayama J,Kuroli Y ,et al. Molecular mo-
nitoring of the developmental bacterial community in the
gastrointestinal tract of Japanese infants [ J ] . Biosci Bio-
technol Biochem ,2005 ,69(3 ) ：638-641.
[34]袁志辉，蓝希钳，杨廷，等.家蚕肠道细菌群体调查与
分析[J].微生物学报，2006,46(2) :285-291. [35]鲁兴萌，金伟，钱永华，等.肠球菌在家蚕消化道中的
分布[J].蚕业科学，1999,25(3) : 158-162.
[36]田贞华，惠丰立，柯涛，等.家蚕肠道细菌种群结构分
析[J].蚕业科学，2007,33(4) :592-595.
[37] Button D K,Schut F,Quang F ,et al. Viability and isola-
tion of marine bacteria by dilution culture ： Theory proce-
dures and initial results [ J ]. Appl Environ Microbiol,
1993,59(3) ：881-891.
[38] Janssen P H,Yates P S,Grinton B K,et al. Improved cul-
turability of soil bacteria and isolation in pure culture of
novel members of the divisions Acidobacteria, Actinobacte-
ria, Proteobacteria, and Verrucomicrobia [ J ]. Applied and
Environmental Microbiology,2002,68(5) ：2391-2396. [39]相辉，李木旺，赵勇，等.家蚕幼虫中肠细菌群落多样
性的PC R-D G G E和16S rDNA文库序列分析[J].昆
虫学报，2007，50 (3) : 222 -233.
[40]向芸庆，王晓强，冯伟，等.不同饲料饲养家蚕其肠道
微生态优势菌群类型的组成及差异性[J].生态学
报，2010,30(14) :3875-3882.
[41]许刚，孙振丽，胡小龙，等.基于16S rRNA基因序列
分析家蚕肠道细菌的多样性[J].蚕业科学，2015,41
(4) -641-649.
[42]李振宇，吴青君，冯夏，等.小菜蛾抗性治理及可持续
防控技术研究与示范[J].应用昆虫学报，2011,48
(2) ：247-253,
[43]夏晓峰.小菜蛾中肠微生物多样性及其功能研究
[D].福州：福建农林大学,2014.
[44] Broderick N A,Raffa K F,Handelsman J. Midgut bacte-
ria required for Bacillus thuringiensis insecticidal activity
[J]. PNAS,2006,103(41) ： 15196-15199.
第11期鲁迎新等：昆虫肠道微生物多样性研究进展
7
[45]戴楠晶.小菜蛾肠道共生菌多态性及B t协同作用研
究[D].武汉:华中农业大学,2014.
[46]杨焊.四种鳞翅目害虫肠道细菌多样性分析[D].南
京：南京农业大学，2012.
[47] Xiang H,Wei G F,Jia S,et al.Microbial community in
the larval midgut of laboratory and field populations of
cotton bollworm ( Helicoverpa armigera ) [ J ] . Can J Mi-
crobiol,2006 ,52(11)： 1085-1092.
[48]姜玮瑜，梁革梅，林毅，等.对B t蛋白抗性和敏感的棉
铃虫中肠细菌群落的比较[J].微生物学报，2010,50
(6) ：828-834,
[49] Hongoh Y. Diversity and genomes of uncultured microbi-
al symbionts in the termite gut [ J ] .Biosci Biotechnol
Biochem,2010,74(6) ：1145-1151.
[50] Ohkuma M. Symbioses of flagellates and prokaryotes in
the gut of lower termites[ J]. Trends Microbiol, 2008,16
(7) ：345-352.
[51] Thongaram T,Hongoh Y,Kosono S,et https://www.doczj.com/doc/d75014164.html,parison of
bacterial communities in the alkaline gut segment among
various species of higher termites [ J ] . Extremophiles,
2005,9(3) ：229-238.
[52 ] Yang H , Schmitt-Wagner D , Sting I U ,et al. Niche heter-
ogeneity determines bacterial community structure in the
termite gu.t( Reticulitermes santonensis)[ J] . Environ Mi-
crobiol ,2005 ,7 ( 7 ) ：916-932.
[53] Hongoh Y. Toward the functional analysis of uncultiva-
ble ,symbiotic microorganisms in the termite gut[ J] .Cell
Mol Life Sci,2011,68(8) ：1311-1325.[54] Shinzato N, Muramatsu M , Matsui T, et al.Cellulolytic
activity of Actinomycetes isolated from termites ( Termiti-
dae) gut [ J ] .Biosci Biotechnol Biochem , 2007,71(4)：
906-915.
[55]员超，张宁，倪金凤.黄翅大白蚁后肠降解滤纸微生
物群落的分析[J].生物加工过程，2014,12(1):
13-17.
[56] Baird S D,Johnson D A,Seligy V L. Molecular cloning,
expression, and characterization of endo-beta-1,4-glu-
canase genes from Bacillus polymyxa and Bacillus circu-
Z議[J]. Bacteriol,1990,172(3) :1576-1586. [57]孙瑞红，李爱华，王涛，等.不同食料对两种金龟甲繁
殖力的影响[J].环境昆虫学报，2010 ,32 (4 ):
544-548.
[58]宋化稳，陈泽龙，杨来景.13种杀虫剂对暗黑蛴螬的
毒力研究[】].农药科学与管理，2002,23(2):23-24. [59]朱琳，刘玉升，刘宁，等.暗黑鳃金龟甲幼虫肠道细菌
分离及鉴定[J].中国微生态学杂志，2012,24(7):
602-605.
[60]圣平.暗黑鳃金龟不同发育阶段肠道微生物及糖苷
水解酶多样性研究[D].武汉:华中农业大学,2014.
[61]黄胜威.暗黑鳃金龟肠道共生菌分子多态性研究
[D].武汉:华中农业大学,2009.
[62]何正波，殷幼平，曹月青，等.桑粒肩天牛幼虫肠道菌
群的研究^].微生物学报，2001，41(6):741-744. [63] Breznak J A. Role of microorganisms in the digestion of
lignocellulose by termites[J]. Annu Rev Entomol, 1994 ,
39(1) ：453487.
肠道微生物与人类健康 转自中科院救星益生菌小组编辑 文章来源：武汉病毒研究所发布时间：2015-12-09 健康是人类永恒的话题。每个人都希望自己有一个健康的身体，但不可否认的现实却是各种各样的疾病一直困扰着大家，特别是由于饮食习惯的逐步变化及环境污染的影响，近年来各种慢性病更是呈井喷趋势。虽然人们常说吃五谷杂粮哪有不生病的，但问题是为什么我们吃的东西比以前营养丰富了，国人的健康水平却并没有明显改善，一些疾病特别是心脑血管疾病和恶性肿瘤已成为威胁人类健康的头 号杀手，医院往往是人满为患。大家不禁要问：健康的标准是什么？如何才能够拥有健康的身体？疾病特别是慢性疾病产生的真正原因 又是什么？真正健康的身体离我们究竟有多远？ 微生物与健康的关系一直是人们关注的话题，但长期以来我们对肠道微生物与健康关系的了解却非常有限。一百多年前，诺贝尔医学奖获得者、被尊称为“乳酸菌之父”的梅契尼科夫就认为：肠道健康的人身体才健康，肠道菌群产生的毒素是人体衰老和疾病产生的主要原因。他提出的人体自身中毒学说认为人体垃圾因为某些原因过量沉积在体内，导致慢性中毒，从而引发多种疾病。但由于缺少直接的证据，肠道微生物与人类健康之间的关系一直没有得到很好的解释。 近年来，随着高通量测序和宏基因组学等新的研究方法的不断开发和应用，肠道微生物对人类健康的影响重新引起重视，成为当前生命科学和医学的研究热点，一些国家相继实施了人体微生物组计划并
取得了突破性进展。现有数据表明，肠道是人体最大的微生态系统，栖息着总数约10的14次方、1000-2000 余种、重量约为1-2 公斤 的微生物。这些肠道微生物编码基因的总数超过330 万，约为人类 编码基因总数的100倍，因此肠道微生物又被认为是人体的第二基因组。肠道微生物基因组与人体基因组一起，通过与环境因素的相互作用，通过不同方式影响我们的健康。 肠道微生物从功能上可以分为共生、益生和病原微生物三大类，其中主要是细菌，也包括真菌、病毒和噬菌体，它们在人体肠道中保持着一种动态的平衡。如此庞大的肠道微生物群体通过与宿主的长 期协同进化，已经成为一个与人体密不可分的后天获得的重要“器官”。肠道微生物这一“器官”发挥的功能多种多样，包括物质代谢、生物屏障、免疫调控及宿主防御等，肠道微生物不仅帮助人体从食物中吸收营养，还能够合成氨基酸、有机酸、维生素、抗生素等供我们利用，并可以将产生的毒素加以代谢，减少对人体的毒害。不同的饮食习惯和生活方式对人体肠道微生物种类有很大的影响，例如高脂肪的饮食可以导致有益的双歧杆菌减少甚至消失。因此，肠道微生物和人体存在着互利共生的关系，对于维持人的健康发挥着重要的作用。 除物质合成与代谢功能外，肠道复杂的微生物生态系统与机体免疫系统之间的关系也极为密切。肠道微生物不仅可以作为天然屏障维持肠上皮的完整性，防止病原微生物入侵，还通过调节肠道粘膜分泌抗体作用于肠道免疫系统，并进一步影响天然免疫和获得性免疫，因此肠道微生物又被认为是人体最大的“免疫器官”。肠道微生物维持
安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日
微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、
人体肠道微生物群落与疾病 .82.公共卫生与临床医学201062J】JJPublicHealthandClinicalMedicineV olume6,Number2,May2010 人体肠道微生物群落与疾病 翁幸鐾,糜祖煌 术专家论坛术 通讯作者:糜祖煌(1962一),男(汉族),江苏省无锡市人;1982年毕业于镇江医学院(现改为江苏 大学),研究员,任无锡市克隆遗传技术研究所所长;任公共卫生与临床医学》常务编委,编辑委 员会副主任委员,中国优生与遗传杂志编委,中华检验医学杂志编审专家,现代实用医学杂志编委, 世界感染杂志常务编委,中国人兽共患病学报编委,中国抗生素杂志编委,中华流行病学杂志审稿专 家,中华医学会微免学会支原体学组成员,亚洲支原体组织(AOM)理事;先后在中华检验医学杂 志》,Ⅸ中华医院感染学杂志,中华流行病学杂志》,中国抗生素杂志》,世界感染杂志》 和国外专业期刊发表论着,述评,专家论坛栏目文章共200余篇;主持完成国家自然科学基金项目2
个,省市基金项目多个;参编专着3部.主要研究方向:从事微生物分子鉴定,耐药基因和毒力基因 及菌株亲缘性分析等. 摘要:人体肠道定植的微生物群落绝大多数是无害甚至是有益的,它们就像器官一样行使实质性功能. 一 旦肠道微生物群落异常,就会产生一系列疾病.本文阐述了人体肠道微生物群落的形成和影响因素, 以及微生物群落异常与疾病的关系,并探讨了治疗方案和研究前景 关键词:肠道;微生物群落;异常;疾病;治疗 中图分类号:Q939.121文献标识码:A HumanIntestinalMicrobiotaandDiseasesWENGXing-beM1Zu—huang2(| Departmentof MedicalLaboratory,NingboNO.Hospital,Ningbo,31501~China,2Departme ntofBioinformatics,Wuxi CloneGen—TechInstitu把.Wuxi,214026.Chma1 Abstract:Themajorityofhumanintestinalmicrobiotaareharmlessorevenbene ficialbyperforming functionsessentialforoursurviva1.Shiftsinthemicrobialspeciesthatresideino urintestineshavebeen associatedwi也alonglistofpathogenesis.Thereviewprovidedanoverviewontheformationof
(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面， 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术（尤其 是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微 生物群
落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数 优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需 对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操 作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微
人体微生物与健康 编者按：人体内外存在着大量微生物，它们帮助人类消化吸收营养、合成维生素、参与代谢调节、调控免疫机能、甚至影响着我们的情绪和认知行为。每个人都携带着具有其个体特征的微生物群体，对个体微生物的研究将在医学领域提供许多新的治疗和诊断途径。 陈紫微编译 微生物在我们生活的环境中无处不在，但长久以来，它们总是作为致病源而引起人们的注意。实际上，我们的体表和肠道中也生活着大量微生物，它们并不会使我们生病，反而对我们的健康起着重要作用，然而，这些小生物与人类关系的密切程度却鲜为人知。 大量居住在人体的微生物都是人类的好朋友 人体微生物的种类有数千种，其数量是我们自身细胞总数的1到10倍。我们常说人体寄生着大量微生物，而更确切的说法是，它们与我们共生。早在人类在地球上行走之前，动物与微生物就建立起各种互利共生关系——动物体为微生物提供保护及营养丰富的生存环境，作为回报，微生物则发挥其基因优势，帮助动物分解营养物质、合成维生素等。在漫长的进化过程中，向微生物“借基因”是动物获得新技能的一条捷径。
有科学家把人体的微生物群落看做是一个新近发现而尚待探索的“器官”，因为它们参与着我们赖以生存的各项生理过程。比如，居住在大肠中的一些微生物能合成人类自身无法合成的B族维生素。维生素B1、B2、B7是细胞能量代谢所需的辅因子，维生素B6在氨基酸合成中扮演重要角色，维生素B9参与核酸的合成……这些生化反应对于微生物和人类来说都至关重要，所以，B族维生素是微生物和人类共同所需的。然而，还有一些微生物基因却是全心全意地为人类服务，比如，肠道微生物合成的维生素K可以帮助人类凝血，对微生物自身却用处不大，这也可以看做是一个微生物和人类共同进化的证明。 小肠中的微生物可以分解人类无法消化的营养物质，使其易于被人体吸收。肠道微生物们是分解淀粉、纤维素、蔗糖等碳水化合物的好手，据估计，人体吸收的卡路里中约有10%是在微生物的协助下完成的，如果没有它们，这些营养物质就只能穿肠而过。肠道微生物还会分泌信号分子到人体血液中，参与大范围的代谢调控。从肠道微生物释放的信号分子不仅参与调节肝脏和肌肉细胞对能量的储存和利用，还能影响人体对胰岛素的反应性，甚至参与调控我们的食欲和体重。一个具体的例子是我们大肠的细菌在分解食物中的纤维素时，会产生蚁酸，蚁酸通过血液系统到达肾脏，调节盐代谢，从而影响我们的血压。
生物多样性 2012, 20 (5): 572–580 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2012.10129 Biodiversity Science http: //https://www.doczj.com/doc/d75014164.html, —————————————————— 收稿日期: 2012-06-13; 接受日期: 2012-08-10 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(30930005) ? 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: guold@https://www.doczj.com/doc/d75014164.html, 中国微生物物种多样性研究进展 郭良栋* (中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室, 北京 100101) 摘要: 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究, 并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种, 其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种, 而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。 关键词: 真核微生物, 原核微生物, 物种多样性, 培养方法, 分子技术 Progress of microbial species diversity research in China Liangdong Guo * State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 Abstract: Microbes with rich species and genetic diversity are widely distributed throughout various habitats in the world. China possesses a variety of climate zones, geographic environments, and complex ecosystems, which play a large role shaping the complex biodiversity of this country. Microbial diversity has been widely studied and well documented by Chinese scientists. For example, a total of ca. 14,700 eukaryotic microbe species have been recorded, including ca. 14,060 fungi, ca. 300 oomycetes, and ca. 340 slime molds. Within the Fungi, there have been 473 medicinal fungal species and 966 edible fungal taxa recorded. However, re-cent studies have documented much high species diversity of prokaryotic microbes using molecular tech-niques, which have greatly promoted the study level of microbial diversity in China. This review paper sum-marizes recent research progress of microbial (i.e., archaea, bacteria, fungi, oomycetes, and slime molds) di-versity in China based on traditional and molecular techniques. Key words: eukaryotic microbe, prokaryotic microbe, species diversity, cultivation method, molecular technique 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源, 在有氧或无氧条件下, 在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。微生物具有丰富的物种和遗传多样性, 并以高度的变异性适应不同的生境。作为生态系统中的重要组分, 微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。微生物与人类的生活休戚相关, 在直 接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时, 也为人类带来了巨大危害。 Woese 和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S 、真核生物的18S 基因)序列为依据, 提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物(Urkaryotes)之外的第三种生命形式——古菌(Archaea), 认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。随后Woese 等(1990)提出了三域(Domain)分类系统, 将
微生物多样研究中的—β多样性分析概述
一、β-多样性分析介绍 1. β（Beta）Diversity： 是对不同样品/不同组间样品的微生物群落构成进行比较分析。 ?β多样性分析前的数据“来源”： 1）OTUs的丰度信息表； 2）OTUs之间的系统发生关系， 计算Unweighted Unifrac及Weighted Unifrac距离。 ?通过多变量统计学方法主成分分析(PCA，Principal Component Analysis)，主坐标分析(PCoA，Principal Co-ordinates Analysis)，非加权组平均聚类分析(UPGMA，Unweighted Pair-group Method with Arithmetic Means)等分析方法，从中发现不同样品（组）间的差异。
2. PCA & PCoA分析 ?主成分分析（PCA）是多变量统计学中最为人熟知的分析方法，它通过线性变换，将原始的高维数据投影至少量新合成的变量（即主成分），从而简化数据结构，展现样品的自然分布。 ?主成分分析不考虑原始变量之间可能存在的相互关系，并且是基于欧式距离评价样品之间的相似度。 ?多维尺度分析与主成分分析类似，但是它可以采用任何距离评价样品之间的相似度。主坐标分析（Principal coordinates analysis，PCoA）是经典的多维尺度分析方法。
3.UniFrac距离 ?由于微生物极其多样，不同微生物彼此之间的系统发育关系往往千差万别，仅仅将群落中不同微生物成员视为相互独立的变量显然并不合理。 ?因此，在比较不同群落样品之间的差异时，需要考虑两个群落成员之间的系统发育关系是否相似。 ?基于这个思想，计算微生物群落样品间距离的UniFrac距离应运而生，通过比较两个群落各自独有的微生物成员之间系统发育关系的远近，更为客观地反映两个群落样品之间的相似程度。
胃肠道微生物与人类健康 摘要胃肠道中的各种微生物存在着动态平衡，一旦打破这种平衡就可能会引起多种疾病。因此，胃肠道微生物与人类的健康生活息息相关。以下就胃肠道微生物的组成、影响因素以及饮食、胃肠道微生物与急性溃疡性结肠炎、急性坏死性胰腺炎、急性腹泻、慢性回肠末端炎、肠易激综合征、糖尿病、儿童孤僻症等急慢性疾病之间的联系进行详细地分析和阐述，从而引起人们对胃肠道微生物平衡的重视，也为预防和治疗这些疾病提供一个新的视角。关键词胃肠道微生物平衡：急性疾病：慢性疾病：预防和治疗 在正常情况下，肠道菌群、主与外部环境建立起一个动态平衡，而肠道菌群的种类和数量亦是相对稳定的，但它们易受饮食和生活环境等多种因素的影响而变动，引起肠道菌群失调，从而引发疾病或加重病情(1)。近20年的大量研究表明，人体内低度的、全身性的慢性炎症是肥胖、糖尿病、冠状动脉性心脏病、衰老和老年疾病以及很多癌症的重要诱发因素。最近有学者发现，饮食不当造成的肠道菌群结构失调可能是这些慢性炎症的根源（2）。由肠道菌群失调引发的疾病包括多种肠炎、肥胖、肠癌甚至肝癌。有数据显示，因肠道菌群失调而导致临床患病的概率约为2%-3%（1）。因此，饮食结构与人体肠道菌群之间存在一定的关系，并影响着人类的健康。以下我们拟队饮食结构或饮食中营养成分发生变化对人类肠道菌群的影响极其导致的人体健康变化进行探讨。 1 胃肠道微生物的组成 人体的消化道是一个通过食物与外部坏境频繁接触的器官，自口腔至直肠都有大量的微生物存在。从口腔接近中性的环境到胃的酸性环境（pH2.5-3.5）对多数微生物有破坏作用，此时每克消化道内容物中微生物的数量为10000，而且主要以革兰阳性的链球菌、乳杆菌和酵母菌为主。进入十二直肠后，由于消化液的增加（如胆汁、胰液)以及停留时间短，十二指肠的环境非常不利于各种微生物的生存，此时微生物的组成不稳定，仅以极低的限数存在（3）。进入空肠和回肠后，微生物的数量开始增加，而且种类也在不断增加。在小肠末端，除了乳酸菌，尤其是双歧杆菌的数量级增长外，其他一些革兰阳性兼性氧菌如大肠菌科的细菌以及专性厌氧菌群，如拟杆菌和梭杆菌也开始出现，甚至在回盲部之前严格厌氧微生物已开始出现，此后（即在盲肠之后）严格厌氧的微生物在数量上超出兼性厌氧的微生物100-1000倍，此时细菌的数量可达到10^12cfe/g（3）。研究表明，未成年人的肠道菌有7个门的细菌组成（4）。这种构成是肠道微生物群与其宿主（人）共同并且双向进化的结果。其中，宿主因自然选择压力要求肠道微生物群趋于稳定。这些压力包括宿主在生理方面的存活压力、外界生存条件形成的肠道环境压力等(5)。因此，人体成年后肠道中菌群的门类正常情况下都是相对稳定的，只是优势菌“种”存在个体差异。 2 食物中破坏胃肠道菌群平衡的因素 一些致病性微生物的摄入可能引起肠道菌群失衡，并致人体患病。目前，发现能引起食源性胃肠道疾病的致病菌有10种左右。另外，病毒也能引起肠道菌失衡。 残留在动植物产品中的兽药、抗生素、苯酚、对甲酚、吲哚等化学物质，也会对人体肠道的平衡长生影响，还会对肠道定植菌的屏障功能产生影响，从而引发肠道菌群失衡。Jeong等（5）研究表明，环丙沙星对大肠杆菌、芽孢杆菌均有一定的抑制效果。而梭杆菌和乳酸菌对黄霉素最为敏感，真菌和梭杆菌对奥奎多司最为敏感（奥奎多司为光谱抗菌药，对革兰阳性菌和格兰阴性菌中众多细菌
水生动物肠道微生物研究进展 作者：张美玲杜震宇 来源：《华东师范大学学报（自然科学版）》2016年第01期 摘要：动物体消化道栖息着一个数量庞大、种类繁多的微生物群落，肠道微生物与宿主生理代谢的相互关系已成为国际生物学界研究的热点之一.然而与高等动物相比，水生动物这方面的研究尚处于起步阶段.本文从水生动物肠道共生微生物形成的影响因素、水生动物肠道微生物的组成特点、肠道微生物对宿主的影响以及肠道微生物生态学研究策略方面综述了近年来国内外研究取得的进展，阐述了消化道微生物分子生态学研究在水生动物营养代谢、免疫及发育调控中的意义和发展前景. 关键词：肠道微生物；水生动物；益生菌；免疫调节；营养代谢 中图分类号：Q938.1 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2016.01.001 0引言 动物体消化道内栖息着一个数量庞大的微生物群落，约含1000～5000种微生物，并由此在宿主肠道内形成了一个复杂的微生态系统（micro-ecosystem）.目前已知，消化道菌群与宿主及消化道环境（如食物、体温、pH值等）三者之间构成了相互作用与依赖的“三角”关系，共同参与营养物质的消化、吸收及能量代谢的过程，在高等动物中，已有很多研究阐明肠道微生物参与宿主营养代谢或免疫调节.新近的研究工作发现，人体肠道内的拟杆菌具有独特的碳水化合物结合结构域，可以有效地提高细菌对于膳食纤维的结合能力，增强其降解多糖的效率，帮助宿主利用膳食中的多糖类物质，人体肠道内的柔嫩梭菌（Fae-calibacterium prausnitzii）通过分泌特定的代谢物阻断NF-κB的激活及IL-8的产生，从而抑制肠道炎症疾病的发生，随着对肠道微生物功能解析工作的逐步深入，现在学界已逐渐认识到，在动物生理学尤其营养代谢研究中，必须充分考虑肠道细菌的作用。当前，高等动物肠道微生物与宿主生理代谢的相互关系与调控机制已成为国际生物学和医学的研究热点之一.然而水生动物肠道微生物与宿主生理的关联与调控研究尚处于起步阶段。相比于陆生脊椎动物，水生动物处于更为复杂的生态环境之中，其肠道微生物结构和陆生动物相比具有更大的多样性和复杂性，这也给水生动物肠道微生物研究带来了挑战。尽管如此，国内外仍有一些学者对水生动物肠道微生物进行了初步研究，并取得了较好的进展。 1水生动物肠道微生物结构形成的影响因素 与其它动物相类似，目前的研究表明水生动物的遗传背景、饲养环境、饲料组分均可以显著影响其肠道微生物的结构组成.关于宿主的遗传背景对肠道微生物的影响目前在国内外均有报道，研究发现处于不同生长环境中的斑马鱼肠道存在一个核心菌群，而生活在同一淡水环境
伤寒与细菌性痢疾 1 【单选题】（B）是细菌性痢疾的主要传播渠道。 A、唾液 B、食物 C、水源 D、体液 2 【单选题】通过（B）传播有可能会感染伤寒沙门氏菌。 A、空气 B、水源 C、唾液 D、接触 3 【单选题】伤寒可能首先出现的症状是引起（A）出血和穿孔。 A、肠道 B、胃 C、肾 D、肺 4 【判断题】采用抗生素治疗后，伤寒病死率可以降低到1%以下。（对）
【判断题】任意一种细菌与志贺氏菌结合都可以感染伤寒。（错） 1.2 霍乱与破伤风 1 【单选题】下列选项中，哪些不是霍乱可能引起的结果？（D） A、酸中毒 B、腹泻 C、反射性呕吐 D、血压上升 2 【单选题】下列不是关于破伤风杆菌说法的是（A）。 A、经飞沫传播感染 B、棒槌状 C、广泛分布与环境、土壤 D、厌氧细菌 3 【单选题】霍乱从1817年到1923年在世界范围内流行了（A）次。 A、6次 B、5次
C、4次 D、3次 4 【判断题】几乎不引起局部炎症症状，煮沸即可使之失活是破伤风感染。（错）5 【判断题】分泌外毒素，造成末端神经系统急性中毒的症状是破伤风感染。（错） 1.3 梅毒与幽门螺杆菌 1 【单选题】梅毒在不治疗的情况下，死亡率约达（D）。 A、50% B、30% C、40% D、20% 2 【单选题】由幽门螺杆菌引起的病症，（C）是十二指肠溃疡。 A、95% B、85% C、90% D、80%
3 【单选题】梅毒根据现有资料推测，（B）是其原发地。 A、亚洲 B、美洲 C、欧洲 D、大洋洲 4 【判断题】 梅毒病毒可能通过胎盘直接传染给胎儿。（对） 5 【判断题】存在于胃的上半部分幽门附近的病菌是幽门螺杆菌。（错） 1.4 黑死病 1 【单选题】通过（A）传播最容易得结核病。 A、空气 B、食物 C、水源 D、唾液 2
变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE） 普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳只能通过片段大小不同在同一浓度的胶上电泳迁移率不同而分离不同的DNA片段，对于片段大小接近或相同的DNA片段无法做到有效地分离；DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis) 即变性梯度凝胶电泳，是利用DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化，从而将片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。 DGGE作为一种成熟的分子生物学技术被广泛应用于环境科学（土壤、海洋、河流、冰川、淤泥等）、医学（各种疾病治疗前后，病变部位微生物的差异）、人体（鼻咽、口腔、黏膜、肠道）等领域进行微生物多样性分析。 实验流程图： 实验结果 实验结果包括以下内容 1 引物设计 以下是DGGE中常用的引物，我们将根据客户的不同需求，进行针对性的引物设计。 引物序列（5’-3’）
细菌 16S V3 区扩 增引物 357-F-GC CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGG GCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG 518r ATTACCGCGGCTGCTGG 引物 序列（5’-3’） 真核 18S V1-3区扩增引物 Euk1A CTGGTTGATCCTGCCAG EukA516r-GC CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCA CGGGGGGACCAGACTTGCCCTCC 2 基因组DNA 抽提电泳检测图 针对客户的样本来源不同，我们针对性优化不同的基因组抽提方法，已达到提取效果最佳。 说明：1-8为样本所抽提基因组DNA，上样量3uL；M 为1kb Marker 上数第一条带为8 kb，中间的亮带为3kb，浓度为30ng/uL，其余为10 ng/uL。 3 目的片段PCR 检测 说明：1-8为样本，负为负对照（说明我们的实验没有污染，这对分子实验是至关重要的），上样量为5uL；M 为DL2000 Marker，上样量3uL。其中亮带为20ng/uL，其余为10 ng/uL。 Reconditioning PCR： 第一轮PCR 产物将会作为新的模板再进行少数循环的第二轮PCR 扩增，这叫做“Reconditioning PCR”。由于在“ Reconditioning PCR”的过程中引物和模板之
肠道微生物与人类健康 很多人认为，显微镜下才能看到的微生物和人们的生活关系不大，即便有关也不是我们需要了解的。但事实上，微生物和人类健康有着密不可分的关系。在我们身体的表面和内部，尤其是在肠道里，不为人知地“居住”着许多微生物。在人体内，渺小的微生物最有“发言权”。 我们体内有2公斤重的细菌，但是其中只有大约20%可以被培养和研究。绝大多数的“人体房客”至今还不为人所知，它们对人体的健康也还不被理解。 1、基本概念及综述 1.1 肠道微生物的定义：是一类生长在动物肠道中的微生物，它们构成了一个独特、多变的生态系统。这是在已发现的生态系统中细胞密度最高的系统之一。该系统中积聚着大量的微生物，同时细菌与宿主细胞之间紧密地接触在一起。 人类肠道微生物：即生长在人体内的肠道微生物。 1.2 肠道微生物的类别：分为两种，第一种称为正常菌群，第二种称为过路菌群，又称为外籍菌群。 正常菌群：数量是巨大的，约为1014左右，在长期的进化过程中，通过个体的适应和自然选择，正常菌群中不同种类之间，正常菌群与宿主之间，正常菌群、宿主与环境之间，始终处于动态平衡状态中，形成一个互相依存，相互制约的系统，因此，人体在正常情况下，正常菌群对宿主表现不致病。 过路菌群：是由非致病性或潜在致病性细菌所组成，来自周围环境或宿主其它生境，在宿主身体存留数小时，数天或数周，如果正常菌群发生紊乱，过路菌群可在短时间内大量繁殖，引起疾病。 1.3 肠道微生物的分布：在人类胃肠道内的细菌可构成一个巨大而复杂的生态系统，一个人结肠内就有400个以上的菌种。从口腔进入胃的细菌绝大多数被胃酸杀灭，剩下的主要是革兰氏阳性需氧菌。小肠微生物的构成介于胃和结肠的微生物结构之间。近端小肠的菌丛与胃内相近，但常能分离出大肠杆菌和厌氧菌。远段回肠，厌氧菌的数量开始超过需氧菌，其中大肠杆菌恒定存在，厌氧菌如类杆菌属、双歧杆菌属、梭状芽孢杆菌属，都有相当数量。在回盲瓣的远侧，细菌浓度急剧上升，结肠细菌浓度高达1011～1012 CFU/mL（CFU即colony forming unit，菌落形成单位），细菌总量几乎占粪便干重的1/3。其中厌氧菌达需氧菌的103～
姓名：崔靖璞学号：2010212802 专业：生物科学 微生物多样性研究进展 摘要：微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16SrDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望，同时本文也介绍几种微生物多样性的研究实验方法。 关键词:微生物多样性聚合酶链式反应基因芯片平板纯培养 微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示与研究技术的发展和创新是密不可分的,研究技术的进步是微生物多样性研究向前发展的重要推动力量.近年来,随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等技术的发展,微生物多样性研究技术也在吸收其他学科先进技术的基础上不断向前发展.各种研究方法的发展使得这种状况有了很大改观.现代分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用克服了微生物培养技术的限制,能对样品进行较客观的分析,较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性.目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:16SrDNA 测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。 1核酸探针杂交技术 核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种分子生物学技术.该技术快速、灵敏、具有高度特异性,近年来被广泛应用于微生物多样性的研究中.用于微生物多样性研究的探针主要有三类:双链DNA、单链DNA和RNA以及寡核苷酸探针,杂交方式主要有荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、全细胞杂交(whole-cell hybridization)、数量印迹杂交(quantitative dot blot)及生物芯片(biochip).对于环境微生物样品解析而言,最有意义的核酸杂交技术是原位杂交技术,在原位杂交技术中,应用最广泛的是荧光原位杂交技术。
2020肠道微生物与免疫的研究进展 人体正常的肠道微生物数量达1012~1014,其平均质量约为1.5 kg[1-2],约6~10个类群(3 000种)微生物组成[2-3]。婴儿在出生之后不久就有微生物在肠道定植,直到肠道微生物达到一个稳定的共生群[4]。肠道微生物对于宿主是有益的,在过去10年的研究中,已经发现肠道微生物在人体发育、肠道屏障、免疫调节、物质代谢、营养吸收、毒素排出，以及疾病的发生、发展等方面发挥着巨大的作用。肠道菌群的紊乱可能导致肥胖、肝硬化、糖尿病、心血管疾病，以及孤独症等各种疾病的发生。肠道微生物的主要功能是帮助宿主代谢,使能量和营养物质更好地被利用,为肠道上皮细胞提供营养,增强宿主免疫功能,帮助寄主抵抗病原菌[5]。最近，大量的研究表明,肠道微生物的代谢功能是非常重要的,并且效率远远超过肝的代谢功能。例如肠道微生物不仅可以影响视网膜的脂肪酸组成和眼睛晶状体、骨骼的密度、肠道血管的形成[6];而且可以提供必需的营养物质(生物素、维生素K、丁酸等)和消化食用纤维素[7]。肠道微生物同脊柱动物已经一起进化了几千年,因此，免疫系统正常功能(抵抗细菌病原体)的实施需要依靠肠道微生物。同时,肠道微生物是刺激“黏膜免疫系统”(mucosal immune system)和“全身免疫系统”(systemic immune system)成熟的重要因子[8-9]。许多实验研究发现肠道微生物的组成及代谢产物对免疫和炎性反应有很重要的影响。如果肠内部免疫系统
崩溃就会引起慢性肠炎疾病,例如克罗恩病和溃疡性结肠炎[10],然而,由于共生肠道微生物的多样性和很难断定哪种细菌是共生菌还是条件致病菌,所以对于肠道微生物定植反应的免疫调控是复杂的。近几年,肠道菌群与免疫的研究受到越来越多人们的关注。因此,本文就肠道微生物与免疫系统的关系做一综述。 1 肠道微生物群相关的疾病 近年来,大量肠道微生物与肠道生理功能关系的研究表明,肠道微生物在宿主健康与疾病方面有重要的作用[11],通过对炎性反应动物模型的研究已经确定肠道微生物与肥胖、糖尿病、过敏和哮喘等疾病的发展和变化有重要关系[12]。目前,已经有许多实验发现肠道微生物与肥胖和糖尿病有关,其中一个最新的研究表明，在遗传或者饮食诱导的肥胖小鼠肠道内Akkermansia muciniphila(一种存在于黏液层的黏液素降解菌,在健康情况下,它占肠道微生物菌群总数量的3%~5%)菌急剧减少,在饮食诱导的肥胖小鼠肠道内A. muciniphila的丰度比对照组小鼠低100倍,在饮食诱导的肥胖小鼠口服A. muciniphila后发现小鼠的体质量降低和身体指数得到改良;进一步研究发现,A. muciniphila可以降低胰岛素耐受性,控制脂肪储存、脂肪代谢、甘油酯和葡萄糖的稳态[13]。另一个研究通过比较Ⅱ型糖尿(T2D)和正常70岁欧洲妇女的肠道微生物组成,发现在有糖尿病的群体中,4个乳酸
第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。