分子生物学技术在水环境微生物研究中的应用.docx

分子生物学技术在水环境微生物研究中的应用李博伟(中国石化北京化工研究院燕山分院北京 102500)摘要：简述了核酸杂交技术、聚合酶链式反应(PCR)扩增技术、分子指纹技术和克隆基因文库技术四种分子生物学技术；概述了四种技术在海洋、湖泊、河流和其它水生态系统中微生物多样性的研究进展，研究内容大致可分为三个方向：一是人类活动对水环境微生物多样性的影响；二是种群结构和污染之间的规律；三是菌株的筛选和利用，使人们可以在水环境保护、治理过程中变得的更加高效、有的放矢。关键词：分子生物学技术水环境微生物多样性Molecular Biology Techniquesand their Applications on Analyzing Water EnvironmentalMicrobial Diversity Abstract: Research progressof molecular biology technique in water environment microbial diversity is summarized. The molecular biology technique includes nucleic acid hybridization, polymerase chain reaction (PCR) amplification, molecular fingerprint and clone gene library technology, and the water environment includes the oceans, lakes, rivers and other water ecological systems. The research content can be divided into three aspects: the influence of human activities on water environmental microbial diversity; the relationship between community structure and pollution; the utilization and screening of bacterial strain. It makesthe environmental protection and water treatment more efficient and targeted.Key words: molecular biology techniquewaterenvironmentalmicrobialdiversity分子生物学技术为我们研究微生物的多样性、菌种鉴定和定量分析提供了全新的技术手段，其高速的发展大大提高了我们对复杂微生物体系的分析能力，使我们能够在环境体系与微生物之间建立起一种对应关系。近年来研究人员根据每种技术的特点，在不断完善分析方法的基础上努力降低其分析局限性，使分子生物学技术在水环境微生物多样性研究中的应用领域取得了巨大的进步。微生物作为生态系统中的分解者，在水体修复和自净过程中的作用极为关键，但同时，当环境恶化时我们也可以看到水华、赤潮等现象背后微生物在从中作祟，由此可见，微生物在环境保持和治理过程中存在两面性，人们赖以生存的水环境与微生物之间存在着微妙的关系，相互依存互相影响。本文综述了近年来应用于各种水环境下微生物多样性的分子生物技术，通过研究人们可以在水环境保护、治理过程中变得的更加高效、有的放矢。1 分子生物学技术分子生物学是研究细胞的物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象之间关系的学科，利用遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等对微生物进行解析。上世纪70年代末至90年代初，基于不同的机理涌现出了大量的分子生物学技术，其中用于研究水环境微生物种群的技术大致可以分为四类：核酸杂交技术，聚合酶链式反应(PCR)扩增技术，分子指纹技术和克隆基因文库技术。核酸杂交技术的发展起源于上世纪70年代，基于核酸碱基互补配对的原理，用特异性的探针与待测样品的DNA或RNA形成杂交分子的过程。衍生技术：Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、原位杂交(ISH)、荧光原位杂交(FISH)、芯片技术等。PCR扩增技术的发展起源于上世纪80年代末，其原理为基于目标基因设计一对引物，以目标基因为模板精确地扩增核酸序列。PCR扩增技术的发明对分子生物学技术产生了重大影响，1993年Kary Mullis因在该领域做出的巨大贡献曾获得了当年的诺贝尔化学奖，随后PCR衍生技术大量出现，包括：定量/实时PCR(Q/RT-