CARD-FISH技術(shù)及其在微生物生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用

路 璐

(西華師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，四川 南充 637009)

遺傳和代謝多樣性豐富的微生物在生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中起著主導(dǎo)作用，也是目前微生物生態(tài)學(xué)的重要研究對(duì)象。然而，絕大多數(shù)微生物種類(lèi)尚不能通過(guò)傳統(tǒng)的純培養(yǎng)方法進(jìn)行分離，目前估測(cè)的每升海洋水體和每噸土壤中分別含有2×106和4×106種微生物類(lèi)群，而已分離出的純菌僅約4 800種[1]。因此，人們對(duì)環(huán)境中微生物的種類(lèi)及其生理代謝功能的認(rèn)識(shí)還十分有限。為了盡量在原位環(huán)境下研究這些難培養(yǎng)微生物，在過(guò)去的幾十年中，以非培養(yǎng)為基礎(chǔ)的分子生物學(xué)技術(shù)手段，如聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction，PCR)、變性梯度凝膠電泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis，DGGE)、高通量測(cè)序技術(shù)等的迅速發(fā)展，已經(jīng)能夠在群落水平探知微生物的多樣性及其生理代謝功能，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了在傳統(tǒng)研究技術(shù)手段下以往無(wú)法發(fā)現(xiàn)的微生物種類(lèi)及功能[2-6]，這些分子生物學(xué)技術(shù)已成為目前研究環(huán)境微生物的主要途徑。然而，以DNA測(cè)序?yàn)榛A(chǔ)的分析方法，仍存在很大缺陷。比如， PCR及全基因組擴(kuò)增(whole gemome amplification, WGA)在擴(kuò)增過(guò)程中，對(duì)不同豐度和種屬的微生物存在一定的擴(kuò)增偏差[7-8]，會(huì)導(dǎo)致所測(cè)結(jié)果與實(shí)際環(huán)境中相差甚遠(yuǎn)。同時(shí)，即使是具有相似 16S rRNA 基因組成的類(lèi)群也不一定具有相同的代謝功能[9]，豐度較高的微生物也不一定發(fā)揮更重要的生態(tài)功能[10]。更重要的是，微生物發(fā)揮功能的基本載體是細(xì)胞，脫離了單個(gè)細(xì)胞，單純的DNA/RNA和蛋白質(zhì)僅僅是不同化學(xué)物質(zhì)的簡(jiǎn)單堆積。因此，在細(xì)胞水平研究原位條件下微生物的系統(tǒng)發(fā)育水平及生理代謝是探究大多數(shù)難培養(yǎng)微生物生態(tài)功能的最好解決方法之一。……