核酸杂交技术在新新微生物生态学上的运用ξ.pdf

第 20 卷 　第 1 , 2 期 生 态 科 学 Vol20 　No 1 , 2 　 2001 年 　6 月 Ecologic Science Jun 　2001 　 核酸杂交技术在微生物生态学上的应用 1 2 2 黄立南 , 聂湘平 , 蓝崇钰 ( 1. 中山大学环境科学系 ,广东 广州 510275 ; 2. 中山大学生命科学学院 ,广东 广州 510275) 摘　要 : 由于自然界中大部分的微生物种类到目前为止仍不可培养, 传统基于培养和纯种分 离的技术在研究微生物生态时面临很大障碍。分子生物学的进展为诸多长期困扰微生物学研 究的问题提供了解决办法。核酸杂交技术已被证实在微生物系统分类和微生物生态等领域的 研究具有巨大潜力并已被广泛应用。综述核酸杂交技术的基本原理、实际应用及其主要优点 和局限性 , 以及提高其检测灵敏度和特异性的方法, 并对该技术的应用前景作了探讨。 关键词 : 核酸杂交 ; 微生物生态 中图分类号: Q78 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : (2001) 01 ,2 011506 微生物生态学上的进展更多地是依赖于其他的物理、化学技术 , 而不是宏观生态学本 身。由于对诸如被释放到自然环境中的基因工程微生物 (genetically engineered microorgan isms , GEMs) 等问题的关注 , 使科学家有必要对自然微生物生态系统进行准确而全面的研 究。然而 , 以往对微生物生态系统的研究大都不够全面且分散, 难以对自然界中微生物群 落的变化进行客观的评估。传统基于微生物培养和纯种分离的技术在研究微生物生态、描 述微生物群落的结构和多样性时面临巨大障碍 , 主要表现在 : ①对任何微生物类群进行描 述之前必须首先对之进行培养 , 或先前已被成功培养。然而 , 各种自然生境中的微生物 , 其中大部分的种类至今仍是不可培养的[1～3 ] 。通常 , 大部分能用显微镜观察到的微生物细 胞都是生活的 , 但它们并不会在培养基上发展成肉眼可见的菌落[4 ,5 ] 。②现有微生物分类 标准的主观性。就算某些新发现的微生物种可以被培养 , 但也常常与现行的分类标准体系 不相符 , 而已有的对各种微生物表型的描述也常常不能满足区分各种类群的需要。 核酸杂交技术为微生物生态学的研究提供了一种强有力手段 , 通过它可以获得众多传 统技术难以培养或鉴定的自然种群的 DNA 信息 , 在环境中跟踪特定的基因及其宿主微生 物 , 并且可以在同一时间研究多种的微生物。利用核酸杂交技术还可以研究基因组的组织 上的变化以及自然界中基因表达的调控等。 1 　技术原理 核酸杂交的主要步骤是核酸分子的变性和选择性退火。双链 DNA 或处于二级结构的 RNA 分子被变性回复到它们原来单链、线性的形式 , 从而使它们处于能与互补的核苷酸 链退火杂交的状态。双链 DNA 采用碱 (如NaOH) 或高温处理变性 , RNA 分子则通常是在 甲酰胺存在的情况下通过加热使之变性。互补的核苷酸链通常是外部加入的与母板 RNA 序列互补的 DNA 链或与母板 DNA 互补的 DNA 或 RNA 链。外部加入的互补链若事先被标 收稿日期 : ; 作者简介 : 黄立南 (