微生物生态学分子微生物生态学研究热点.ppt
微生物生态学研究热点与进展,报告内容,微生物基因组学 微生物群落结构与多样性,1、微生物基因组学,环境微生物学的研究热点,已经完成全基因组测序的环境修复修复相关的：Shewanella oneidensis,去除铬、铀等环境有毒金属；Dehalococcoides ethenogenes,清除有机溶剂造成的污染；Geobacter sulfurreducens,帮助转化铀和其它一些放射性金属物质;Pseudomonas putida,在土壤有机污染物的生物修复中潜力巨大，该菌株甚至还能促进植物生长并具有抗植物病害作用；Deinococcus radiodurans，地球上最耐辐射的的生物，耐受的辐射剂量150万拉德，是人类耐受1000-3000倍；Desulfovibrio vulgaris,帮助修复铀和铬等重金属污染；Caulobacter crescentus,应用于低营养水环境的生物修复；Alcanivoraxborkumensis,海洋石油消除。,Dehalococcoides ethenogenes,清除有机溶剂造成的污染；,Pseudomonas putida KT2440,在土壤有机污染物的生物修复中潜力巨大，该菌株甚至还能促进植物生长并具有抗植物病害作用；,Alcanivoraxborkumensis,海洋石油消除。,Caulobacter crescentus,应用于低营养水环境的生物修复；,Geobacter sulfurreducens,帮助转化铀和其它一些放射性金属物质,Desulfovibrio vulgaris,帮助修复铀和铬等重金属污染；,Shewanella oneidensis去除铬、铀等环境有毒金属；,Deinococcus radiodurans，地球上最耐辐射的的生物，耐受的辐射剂量150万拉德，是人类耐受1000-3000倍；,2、生物多样性及微生物群落结构是研究的热点,目前，自然界中95%-99%的微生物种群不能被分离和描述。,土壤微生物多样性仍是一个谜,现代分子生物学技术打开了“土壤黑箱”,基于 DNA的微生物群落结构分析方法,The application of genomics and derivative technologies yields insight into ecosystems.The use of genomics,functional genomics,proteomic and systems modeling approaches allows for the analysis of community population structure,functional capabilities and dynamics.,基于16S rRNA基因的分类微阵列 高通量的分析微生物群落结构，成为检测复杂环境微生物群落结构的重要工具。lab-on-a-chip：这种 lab-on-a-chip被设计成可以分离各种微生物细胞、裂解后纯化DNA 或 mRNA，这个研究领域对于更深理解微生物的群落结构具有重要影响。,分析复杂环境微生物群落结构的方法的最近进展：,任何微生物培养技术和培养基都不能完全再现全部微生物的自然生存环境，使用免培养技术和基因组技术，直接分离土壤系统中群落水平的未培养微生物DNA样品并建立相应的生态基因组库，通过高通量筛选技术进行大规模的新的重要功能基因的研究，鉴定参与污染物降解与转化、各种抗酸、抗盐、抗湿、抗旱及抗（耐）重金属毒害等抗逆特殊功能基因。,未培养微生物资源的开发利用越来越受到关注,生 物 圈,种类丰富多样的微生物,分离培养,大规模发酵培养,宏基因组筛选,获得产物,通过构建宏基因组表达文库，通过基于序列或酶活力筛选文库获得目的基因。缺陷：超高通量的筛选或者需具有选择标记的分析方法。进展：底物诱导基因表达筛选 substrate-induced gene expression screen(SIGEX)。构建 GFP表达载体，通过 fluorescence-activated cell sorting(FACS)来筛库.宏基因组DNA克隆到gfp上游，首先排除组成表达的克隆，不发荧光的克隆在底物上生长，来筛选诱导表达gfp的克隆，这种筛选方法利用代谢基因被底物诱导表达的特性。,Screening metagenomic expression libraries,Shotgun sequencing 与基因组（Metagenome）,目前已经完成测序的宏基因组：Tyson等通过宏基因组鸟枪法测序了北加州废弃黄铁矿一个酸性（pH4.0）环境中微生物群落基因组的760万个碱基（Nature,2004），在此环境基因组中发现了2个近似完整的细菌和古细菌的基因组以及其它微生物的部分基因组。百慕大群岛附近海水微生物群落基因组的10.45亿碱基，包含了至少1800细菌种类的基因组，148个以前未报道过的细菌类型，并鉴定了120万个未报道的基因（Science，2004）。,通过宏基因组测序策略（metagenomics sequencing strategy），整合生物信息学理论与方法。,模拟原位生态条件的培养技术,Isolating“Uncultivable”Microorganisms in Pure Culture in a Simulated Natural EnvironmentSCIENCE VOL 296 10 MAY 2002,Accessing the uncultivated microbial majority through cultivation-based approaches,主体为一个垫圈，两侧用0.22um的滤膜封住，允许环境中的化学物质通过，但不允许细胞通过。在鱼缸底部倒上一层海底沉积物，其上放置扩散室，加入天然海水至刚好漫过扩散室，使海水不断循环。,
