現代生物化學與分子生物學在植物微生物生態學中的應用①

雒國興

（朔州職業技術學院 山西朔州 036002）

近年，全球生態環境問題受到社會各行各業的重視，我國植物微生態學以及生物學的發展十分迅速，運用以往微生物系統技術進行研究已經無法跟隨時代的步伐，因此，需要鉆研出科學、先進的技術對微生物系統進行更深入的探索。應用分子生物學以及現代生物化學技術能沖破傳統植物微生物生態學科技術的局限，拓展微生物各種信息的獲取渠道。

1 植物微生物生態學研究方向

植物微生物生態學的主要研究內容是植物微生態系統，其主要研究的對象為植物各組織細胞內的微生物的構成、演變、更替、基本功能、微生物與其宿主之間的效能。植物微生態學的研究結果表明，植物中的莖部、根部、穗、葉部中富含眾多的與植物密切相關的微生物群落，因此，研究植物微生態系統具有非常高的科研價值[1]。

2 現代生物化學提供的技術

剖析、區別微生物的脂質脂肪酸以及蛋白質的特質是現代生物化學技術在植物微生物生態學領域研究中的主要作用。

2.1 蛋白質體學研究技術

組成一切生命的物質基礎成分是蛋白質。因此，要研究植物微生物生態學需要應用蛋白質體學（proteomics）研究技術從蛋白質的變化以及組成方面入手。蛋白質體學在20世紀90年代初正式啟動，并且于2003年生命科學研究步入了后基因組時代。蛋白質體學研究技術主要經過剖析植物的蛋白機體的改變，進而影響植物的整體變化，揭示蛋白質功能與細胞生命活動的基本規律以及生存模式，更深一層的解析寄生于植物體內的微生物的作用[2]。

2.2 脂質分析技術

脂質分析技術對于生命科學的研究具有非常重要的意義。脂質分析技術主要分析方向是研究PLFA（磷脂脂肪酸）和其他種類的脂肪酸間的比例以及在種類不同的微生物群體中的數量。其根本原因是PLFA（磷脂脂肪酸）作為微生物細胞膜的關鍵構成成分，PLFA占總體的比例和其總體數量可以展示出微生物系統的構成結構[3]。目前的PLFA（磷脂脂肪酸）分析方法普遍應用于環境微生物領域研究。脂質分析技術具有較強的敏銳度、簡單的操作性以及準確的分辨能力，能基于植物生理代謝質量對于微生物群落進行評測。生命科學研究人員能跟蹤微生物系統磷脂脂肪酸的構成情況以及數量，進而分析出不同的生物系統的組成與更替[4]。

2.3 BIOLOG技術

20世紀80年代末期美國研發出BIOLOG技術，其最初應用于純種微生物的鑒定。目前的BIOLOG技術可以鑒定出霉菌、酵母菌、細菌等2 000多種病原微生物以及環境微生物。BIOLOG技術能保證微生物正常生命活動不受影響且無需分離微生物系統的情況下對其生活狀態進行分析、研究與提純，能迅速的繪制出具有超高分辨度的生活狀態圖譜，清晰地呈現研究數據。

3 現代分子生物學

物種都具有獨特性，由于組成每個物種的基因不同，因此各個物種的機體反應也不盡相同。在植物微生物生態學領域研究采用科學、合理剖析微生物基因，可以幫助研究人員更加清晰地了解微生物系統。現代分子生物學可以提供研究植物微生物生態學相關的基因技術。

3.1 16S rDNA基因克隆文庫

建立16S rDNA（16S ribosomal DNA identification）基因克隆文庫是研究植物微生物生態學領域的常規研究辦法。16S rDNA的操作方法需要首先將區分出的微生物基因進行擴充進而得到更多的16S rDNA，再通過解析擴充的基因類型的特征并且加以標記、記錄、編號；再次，和構建的16S rDNA基因克隆文庫的相關庫內信息進行比較與解析，將種類不同的基因與其特征進行記錄與分析，進一步得到植物微生物系統的復雜性以及特征；最后完善和更新16S rDNA基因克隆文庫，進而全方位地顯示出微生物的特質。

3.2 限制性片段長度的多態性技術

限制性片段長度的多態性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）又可以表示為PCRRFLP分析。限制性片段長度多態性作為一種能作用于DNA分子水平的多態性監測技術，其作用原理是通過印跡技術、探針、限制性內切酶、雜交技術、核酸電泳技術的綜合性運用。這種技術已經在微生物群落研究領域普及。PCR-RFLP分析技術是通過PCR擴充后，運用限制酶對微生物的基因進行切割，得到不同的基因碎片，再利用探針監測DNA的復雜性以及分析出現堿基因變異的具體位置，隨后通過標記和記錄限制性內切酶切割位置DNA序列，基于DNA切割酶位點分析植物微生物的基因特征，最后運用探針和分割的DNA進行雜交，進而剖析DNA之間區別并判斷生物系統特質以及基因的研究方法。

3.3 擴增rDNA限制性分析

擴增rDNA限制性分析具有很強的特征解析能力與高效的特點，這種研究方法能不受宿主與微生物純度等因素的影響。擴增rDNA限制性分析可以分析出各種植物微生物的系統構成以及新陳代謝模式與進化方式。這種方法可以選擇擴充微生物基因段的本能，運用限制性切割酶擴充的基因段，獲取目標基因段，將得到的數據與克隆數據庫進行比較解析，制作出特點圖表，將不同的微生物系統rDNA進行順序排列，剖析出生物的生理情況和特征。

4 結語

在植物微生物生態學系統研究中應用現代生物化學與分子生物學技術突破了傳統植物微生物生態學技術的局限，能準確的挖掘出植物微生物種類的多元化、各種組成的部分特質以及遺傳的多樣化，并且可以對研究樣本進行客觀準確的剖釋。但是，目前現代生物化學與分子生物學這2個領域在實際解決問題中的主要研究方向不同，現代生物化學技術主要可以評測生物群落構成，而微生物群落基因水平則需要分子生物學技術進行鑒定。因此，要將現代生物化學與分子生物學技術有機利用，才能更加全面的了解植物微生物生態學，為植物微生物生態學的研究提供更加有力的科學依據。