微生物基因组研究进展及其意义
近年来，病原微生物的基因组研究取得了飞速的进展。所谓基因组研究是指对微生物的全基因进行核苷酸测序，在了解全基因的结构基础上，研究各个基因单独或数个基因间相互作用的功能。由于过去人们大多从表型分析入手，寻找已知功能的编码基因，实际只了解微生物中极少数的基因，如链球菌的链激酶基因、结核杆菌编码的热休克蛋白基因等。还有大量未知基因未被发现。通过基因组研究，则从根本上揭示了微生物的全部基因，不仅可发现新的基因，还可发现新的基因间相互作用、新的调控因子等。这一研究将使人类从更高层次上掌握病原微生物的致病机制及其规律，从而得以发展新的诊断、预防及治疗微生物感染的制剂、疫苗及药品。此外，新发现的微生物酶及蛋白还可能有在工农业生产上的应用价值。因此，全球除已完成了70余株覆盖重要病毒科的病毒代表株全基因组研究外，据美国基因组研究所（The Institute for Genomic Research, TIGR）报道，目前已完成了19种微生物基因组测序，其中11种与人类及疾病相关（嗜血流感杆菌，生殖道支原体，肺炎支原体，幽门螺杆菌，枯草杆菌，伯氏疏螺旋体，结核杆菌，梅毒螺旋体，沙眼衣原体，普氏立克次体）。另外，还有40余种微生物已被登记正在进行测序，预计在1999～2000年完成〔1〕。
病毒基因组研究进展
病毒因其基因组小，是进行基因组研究最早的生物体。早在1977
年已完成了噬菌体DNA的全基因测序。存在于脊髓灰质炎疫苗中的SV40，是最早完成全基因测序的与疾病相关的病毒；此后，许多病毒均已完成了全基因测序，并根据序列的开放阅读框架（ORF）对编码蛋白进行了推导。已对相当一些病毒蛋白进行了重组表达，还对一些病毒基因编码的调控序列进行了研究。除一般大小的病毒已完成了基因组测序，对大基因组病毒，疱疹病毒科，如水痘病毒基因组为0.125Mb(Mega-basepair,兆碱基对)〔2〕。巨细胞病毒，基因组为0.229Mb〔3〕。我国已对痘苗病毒天坛株（约0.2Mb）进行了全基因测序，发现与国外的痘苗毒株序列有明显的差异〔4〕。我国还对甲、乙、丙、丁、戊、庚型肝炎病毒进行了国内毒株的全基因测序。近来还对国内2株发现的虫媒病毒毒株完成了全基因测序。我国从不同来源的标本中发现了不少乙肝病毒变异株，有的具有特殊的生物学特性〔5〕。对病毒基因中调控因子的分析，发现了与乙肝病毒增强子作用的新细胞核因子〔6〕。
因此，目前对病毒的基因组研究已进入了后基因组阶段，即从全基因水平研究病毒的生物学功能，同时发现新的基因功能。对于医学病毒学当前主要方向是研究病毒基因组中与致病及诱生免疫应答相关的基因，从而揭示和解决迄今尚未解决的问题，以达到控制或消灭一些重要病毒感染的目的。
建议目前可进行后基因组研究的领域为：
1．病毒持续性感染：基因组中与持续性感染相关的基因，基因变异或调控因子研究。已报道的乙肝病毒的前核心基因出现终止密码突变，
可逃逸机体对E抗原的免疫应答，有利于病毒持续感染〔7〕。
2．病毒与肿瘤的关系：已知EB病毒、人乳头状瘤病毒、乙肝病毒等均与肿瘤相关。对这些病毒的基因组或基因变异研究，有可能揭示部分致瘤的机理，如最近报道EB病毒LMP-1基因羧基端缺失30个碱基对，可能具有更高的致癌性〔8〕。
3．病毒变异株或新出现毒株的致病性改变：如近来发现肺出血性汉坦病毒〔9〕，对人致病的H5禽流感病毒以及复制性特别强的乙肝毒株〔10〕等，对嗜性改变的巨细胞病毒〔11〕从基因水平进行了研究。
4．病毒编码复制酶基因及其调控的研究：有些病毒具有独特的复制酶，如对人免疫缺陷病毒酶的研究导致开发出有效的抗病毒制剂。还有一些病毒（如丙型肝炎病毒）复制酶的编码基因虽已明确，但未能大量在体外表达，而且对这些酶在细胞内病毒复制中所起的作用也不清楚，延误了抗病毒制剂的开发，应抓紧进行研究。
5．病毒受体的研究：已知病毒受体多数是复合型，近来发现人免疫缺陷型病毒的受体除CD4外还有副受体〔12〕。受体是病毒入侵细胞的第一关，通过全基因组研究将更有利于发现复合的病毒受体。
综上所述，本世纪后期已从基因组水平研究病毒的功能〔13〕，因此，我们应注意将病毒基因的研究重点转移到研究病毒基因与细胞的相互作用中来，以开辟对病毒致病机理研究的广阔天地。
细菌基因组研究进展
广义的细菌包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体及放线菌，因此细菌的基因组研究也包括这些微生物。除放线菌外，细菌基因组大小为1至数个Mb。目前正在研究测序的细菌已超过40余种。与致病相关的主要细菌、真菌及寄生虫，参见表1。
表1 正在进行全基因组测序的主要细菌、真菌与寄生虫〔1，14〕
1．细菌全基因组测序的基本方法
由于细菌基因组一般在数百个kb至数个Mb，快速测序的策略用经典鸟枪法（shot gun）建立基因文库，然后随机克隆测序。第一个完成全基因测序的嗜血流感杆菌就是用此法完成的。鸟枪法的基本步骤为先将细菌的染色DNA机械地随机切割成一定相对分子质量范围的片段，分别构建大小两套文库。小片段（1～2kb）经末端修补处理后克隆入如pUC18质粒载体内；大片段（15～20kb）克隆入λ噬菌体载体中，然后进行大规模测序。以后则需进行序列的缺口填补。缺口填补是关键步骤，一般需用几种方法相互组合才能完成，花费的时间及精力很多。能否完成缺口填补有时会成为完成全基因组测序的关键。获得全基因组的资料后，还要利用计算机软件进行数据分析，推测ORF是否为真实的蛋白编码序列，检查功能位点，分析共有序列或特征序列（启动子，信号肽，保守基序conserved motifs）等。如不是私人公司支持的研究，全基因组的研究资料将在杂志或互联网络上发表，供科学界参考和使用〔15〕。
2．细菌基因组研究所提供的机遇和挑战
目前，微生物界正面临在下一世纪中如何发展的严峻问题。在20
世纪微生物学科为生命科学及人类的健康作出了卓越的贡献。全世界唯一被消灭的天花，痘苗的发展及应用起了关键作用。由于微生物基因组较小，将会超过其它生物更快地完成基因组的结构与功能分析，获得的信息将会首先被应用于药物、疫苗产品的开发和疾病的防治。例如最近对2株不同的幽门螺杆菌基因组分析和对比，发现1994年自美国分离的菌株199与1987年自英国分离的菌株26695，仅有（6～7）％的基因结构差异。这些不同基因的半数集中在一个高变区中。曾有学者认为，幽门螺杆菌可引起不同临床疾病但也可对人有利，其机理可能与菌的基因结构相关。目前的结果揭示应重点研究这些菌株特异区基因，同时应研究与定居基因表达相关的序列，此外还应考虑过去被忽视的机体因素在幽门螺杆菌致病中的地位〔16〕。通过对比幽门螺杆菌和最近完成全基因测序的空肠弯曲菌，发现两种菌仅有17％不同的基因序列。其中，幽门螺杆菌有独特的基因使之能在胃酸存在的条件下生存并分解尿素。弯曲菌则比螺杆菌有2倍多的起调控作用的基因。这些基因可能使弯曲菌能适应多种环境，如人肠腔、鸟肠道、牛奶中。因弯曲菌能在外环境中生存，在美国去年引起的腹泻患者达30万人〔17〕。又如至今未能在体外培养的梅毒螺旋体基因组为1 138 006bp，其毒力因子由一个12个潜在的膜蛋白家族和数个可能的溶血素组成。对比梅毒与引起Lyme病的螺旋体基因组，也发现了致病性的诸多基因〔18〕。结核杆菌基因组的分析也已完成，含4 411 529 bp，编码约4 000个基因。发现该菌有大量基因是编码脂类合成与分解酶，发现2个富含甘氨酸的新家族，可能是引起该抗原变异的来源〔19〕。即使尚未完成全基因组分析，国外已对肺炎链球菌、肠球菌和乳球菌的关键基因序列进行了开发研究〔20〕。最值得我们重视的是，这是个新领域，是可以进行创新研究的高起点。
3．如何迎接挑战
过去我国微生物界的老一代专家曾在学术上作出过卓越贡献。建国
以来老中青学者们在反细菌战、发展疫苗、建立诊断试剂等方面，为控制传染性疾病获得了大量成果。因此开展微生物基因组研究具有较强的实力。建议采取以下路线：
（1）选择我国特有的或对发展中国家影响大的微生物，进行基因组测序。由于我国经济实力有限，只宜选择少数微生物进行。尽量选择国外尚未进行过的微生物为对象。通过这项研究，可使我国微生物界有少数骨干掌握细菌基因组研究的策略和技术全过程，有利于今后基因组功能研究的开展。
（2）对于已公布的基因组要及时掌握，根据我国的需要进行序列分析，选择好有限目标对几种细菌作基因功能研究。应注意在基因功能研究中，学习与借鉴病毒基因功能研究的已有经验。微生物学家不仅要将分子水平研究与细菌的生物学特性互相联系，还要联系临床及流行病学科、药物学科、生化学科和免疫学科。此外还需要建立适用的细胞及动物模型，以保证基因研究有后劲。
（3）加强微生物界学者在细胞生物学、生物信息学以及生物大分子学方面的知识更新，以适应微生物学科将面临的革命性变化。估计今后的微生物诊断、治疗和预防都会有所改变，及早作好准备方可立于不败之地。
编者评述：科学家们预言21世纪在自然科学领域中，生命科学仍占主要地位。重点将是研究人类基因组，深入研究基因功能。微生物的基因组研究较之人类基因组研究要简单一些，但由于微生物种群繁多，搞清其基因组功能亦非易事。20世纪70年代国外已开展了这方面工作，这几年进展很快，在开展基因核苷酸序列研究中，我国也有不少结果在国际基因库登录。进一步将开展研究其功能。本文概括地介绍了微生物基因组的研究进展，特别是文章最后部分提出今后我国开展微生物基因组研究路线的建议，指出研究不仅要与国际研究接轨，更重要的是结合我国实际情况有所创新。微生物学科的发展将面临革命化的变革，应及早有所认识。闻玉梅教授的这篇文章给了我们启示。
安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日
微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、
微生物制药的研究进展 姓名：李青嵘 班级：生工102 学号：
摘要 本文通过对历史文献的检索，从微生物生产维生素，微生物生产多价不饱和脂肪酸，微生物生产抗生素，微生物生产抗癌物质，微生物生产医用酶制剂等五个方面综述了微生物制药的研究进展。 关键词：微生物，制药，发酵工程 1.前言 随着生物技术的迅猛发展，在医药领域的许多方面取得了巨大的进展.，其中采用微生物制药，具有生产工艺简单，生产成本低廉，产品产量高，产品纯度高，可大规模工业化生产等优势，同样得到了巨大的发展。从传统工艺，如利用发酵工程生产抗生素、酶制剂以及B-胡萝卜素等；到现今的利用转基因技术生产干扰素、胰岛素、生长因子等几十种新药和疫苗。本文着重综述了微生物的发酵工程在医药研究和生产中应用的最近进展，主要包括生产维生素、多价不饱和脂肪酸、抗生素、抗癌物质医用酶制剂等五个方面。 2.研究内容 2.1.微生物生产维生素 维生素是六大生命要素之一, 为整个生命活动所必需。β-胡萝卜素、VC、VE是目前应用最为广泛，效果最为显著的三种维生素，它们的作用分别是：β-胡萝卜素是强力抗氧化剂, 有抑制癌细胞增殖和提高机体免疫力等作用。V C 和V E 均是抗氧化剂, 前者可阻止、破坏自由基形成，还具有激活免疫系统细胞的活力，刺激机体产生干扰素以抵御外来侵染因子。至于VE可产生抗体，增强机体免疫力。目前，上述的“三素”以实现了微生物工业化生产。 目前，β-胡萝卜素主要是由三孢布拉霉菌生产，在1998年，陈涛等[1]已经针对三孢布拉霉菌的特点，优化发酵工艺，在3M3的发酵罐中发酵120h，生产的β-胡萝卜素产量已达到1146.5mg/L。虽然，传统的工艺生产β-胡萝卜素的产量高，生产周期比较短，但是传统的工艺复杂，成本过高，不利于大规模工业化生产。故,目前许多课题组专注于开发新的生产β-胡萝卜素的菌种或改进传统工艺。据近年所发表的期刊文献，目前，采用红酵母发酵生产β-胡萝卜素是一种工艺简单，成本低廉的方法，虽然在产量方面较传统方法的低很多，但是该方法仍具有很大的发展潜力。何海燕等[2]采用粘红酵母R3-35摇瓶发酵84h，生产的β-胡萝
(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面， 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术（尤其 是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微 生物群
落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数 优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需 对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操 作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微
生物多样性 2012, 20 (5): 572–580 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2012.10129 Biodiversity Science http: //https://www.doczj.com/doc/38561856.html, —————————————————— 收稿日期: 2012-06-13; 接受日期: 2012-08-10 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(30930005) ? 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: guold@https://www.doczj.com/doc/38561856.html, 中国微生物物种多样性研究进展 郭良栋* (中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室, 北京 100101) 摘要: 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究, 并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种, 其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种, 而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。 关键词: 真核微生物, 原核微生物, 物种多样性, 培养方法, 分子技术 Progress of microbial species diversity research in China Liangdong Guo * State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 Abstract: Microbes with rich species and genetic diversity are widely distributed throughout various habitats in the world. China possesses a variety of climate zones, geographic environments, and complex ecosystems, which play a large role shaping the complex biodiversity of this country. Microbial diversity has been widely studied and well documented by Chinese scientists. For example, a total of ca. 14,700 eukaryotic microbe species have been recorded, including ca. 14,060 fungi, ca. 300 oomycetes, and ca. 340 slime molds. Within the Fungi, there have been 473 medicinal fungal species and 966 edible fungal taxa recorded. However, re-cent studies have documented much high species diversity of prokaryotic microbes using molecular tech-niques, which have greatly promoted the study level of microbial diversity in China. This review paper sum-marizes recent research progress of microbial (i.e., archaea, bacteria, fungi, oomycetes, and slime molds) di-versity in China based on traditional and molecular techniques. Key words: eukaryotic microbe, prokaryotic microbe, species diversity, cultivation method, molecular technique 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源, 在有氧或无氧条件下, 在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。微生物具有丰富的物种和遗传多样性, 并以高度的变异性适应不同的生境。作为生态系统中的重要组分, 微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。微生物与人类的生活休戚相关, 在直 接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时, 也为人类带来了巨大危害。 Woese 和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S 、真核生物的18S 基因)序列为依据, 提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物(Urkaryotes)之外的第三种生命形式——古菌(Archaea), 认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。随后Woese 等(1990)提出了三域(Domain)分类系统, 将
微生物制药研究进展和发展趋势 现如今,随着医学的不断进步发展,微生物药物的应用越来越广泛,最开始的微生物药品为沿用至今的抗生素类药物。然而,随着科学技术的不断完善,抗感染、抗肿瘤等微生物药物已经满足不了人们对药物的需求。医疗科学需要不断进步与发展,进而免疫调节剂、抗氧化剂等药物相继推出[1,2]。但是人们的生活在日益变化着,微生物也会跟随着人类的脚步而慢慢变化。因而,针对不同微生物的药物需要不断进行改进与创新,才能确保人们在生产发展过程中的药物需求,保证人类的健康发展。本文探讨微生物在现实生活中的应用问题,综述了微生物制药研究进展,对微生物的制药前景进行了展望。 1 微生物制药概述 微生物的制药技术是属于工业微生物技术的最主要的组成部分。而人们使用最早的药物就是抗生素类药物,随着医疗技术的不断推陈出新,抗氧化剂、受体拮抗剂等药物的活性远远超过了抑制某些微生物生命活性的范围。而微生物药物是属于微生物的代谢产物,因此在微生物药物的生物合成机制、筛选的研究程序及生产工艺等方面,与抗生素药物都有着相似的特点。而微生物药物就是微生物产生的具有生理活性的次级代谢产物,微生物药物的生产技术实则为微生物制药技术,需要技术操作人员对微生物的制药工程掌握熟练,达到理论知识与实践操作的结合。 2 微生物制药的研究进展与展望 生物制品的研究进展 生物制品是人工免疫中用于预防、治疗和诊断传染病的来自生物体的各种制剂的总称。而生物制品一般分为免疫血清、细胞免疫制剂、免疫调节剂、疫苗等。免疫血清微生物药物的使用,在血清学实验中具有重要的检验价值,最突出的便是“肥达反应”,并且这一检验技术在临床上的应用较为广泛,为临床的正确诊断提供时效性价值。还可以利用免疫血清对人工进行人工被动免疫,可以使机体即刻获得免疫力,从而达到治疗效果及预防疾病的目的。但是,免疫血清的抵抗性并非机体所产生,维持的时间较短,需要不断进行改进。疫苗的药物功能也是对疾病进行预防,特别是对流感病毒的治疗与预防,但是疫苗长时间的接种,流感病毒的型号会不断更换,因而疫苗对于某些特点的流感病毒或细菌也会逐渐失去药物性质。 抗生素的研究进展
微生物多样研究中的—β多样性分析概述
一、β-多样性分析介绍 1. β（Beta）Diversity： 是对不同样品/不同组间样品的微生物群落构成进行比较分析。 ?β多样性分析前的数据“来源”： 1）OTUs的丰度信息表； 2）OTUs之间的系统发生关系， 计算Unweighted Unifrac及Weighted Unifrac距离。 ?通过多变量统计学方法主成分分析(PCA，Principal Component Analysis)，主坐标分析(PCoA，Principal Co-ordinates Analysis)，非加权组平均聚类分析(UPGMA，Unweighted Pair-group Method with Arithmetic Means)等分析方法，从中发现不同样品（组）间的差异。
2. PCA & PCoA分析 ?主成分分析（PCA）是多变量统计学中最为人熟知的分析方法，它通过线性变换，将原始的高维数据投影至少量新合成的变量（即主成分），从而简化数据结构，展现样品的自然分布。 ?主成分分析不考虑原始变量之间可能存在的相互关系，并且是基于欧式距离评价样品之间的相似度。 ?多维尺度分析与主成分分析类似，但是它可以采用任何距离评价样品之间的相似度。主坐标分析（Principal coordinates analysis，PCoA）是经典的多维尺度分析方法。
3.UniFrac距离 ?由于微生物极其多样，不同微生物彼此之间的系统发育关系往往千差万别，仅仅将群落中不同微生物成员视为相互独立的变量显然并不合理。 ?因此，在比较不同群落样品之间的差异时，需要考虑两个群落成员之间的系统发育关系是否相似。 ?基于这个思想，计算微生物群落样品间距离的UniFrac距离应运而生，通过比较两个群落各自独有的微生物成员之间系统发育关系的远近，更为客观地反映两个群落样品之间的相似程度。
微生物药物研究进展与发展趋势 摘要：微生物药物作为广泛使用的临床药物具有重要的地位。尤其是在抗感染、抗肿瘤、降血脂和抗器官移植排异方面具有不可替代的作用。自1929年青霉素被发现后20世纪4年代以来，已有上百种抗生素先后用于临床的细菌感染治疗、肿瘤化疗、降血脂以及器官移植康排异反应。总体上，由于微生物药物特别是抗生素的广泛应用使人类的寿命延长了15年。广义的微生物药物即由微生物发酵获得的药物现约占全球医药生产总值的50%。 1功能基因组学研究为创新微生物药物提供更多的药物靶标。 随着人类基因组学和微生物学要就的深入，近期将有5000个功能基因或蛋白被认为是潜在的药物靶标，是20世纪末已经确定的药物靶点的10倍以上，这为微生物新药的筛选与发展奠定了更广阔的基础。具不完全统计，截止2009年，世界范围内已有2500种以上的病毒，582种细菌，100多种的真菌的基因组完成测序。与此同时，蛋白基因组学研究正在兴起，2002-2005年我国科学家领衔的“人类肝脏蛋白组学计划”，鉴定和发现了一大批有重要功能的蛋白质，构建了大规模的蛋白中数据库，系统测定了一部分人类重大疾病相关的蛋白质结构，全面系统的解析出108个独立蛋白质三维结构，发现了一批潜在的药物作用靶标，制备了国际上最大规模的蛋白质单克隆抗体库。 作为病原微生物来讲，功能基因组研究成果为微生物必须基因和治病基因的确定提供了前提。对于一般的病毒来讲，其整个基因组可
以编码10个左右的蛋白基因，其中有4~6个功能蛋白可作为药物靶标，如再加上特定的病毒的细胞辅助蛋白，可有10个以上的药物靶标。真菌的基因组在2、5-81、5mb，作为真核生物，其许多蛋白质是保守的，在生物的进化当中被保留下来，另一些蛋白在进化中被遗弃了，并代之以新的蛋白基因。通过与人类功能基因的比较，找出真菌必需的和与人类有差异的基因与蛋白，对医疗上重要真菌基因组的分析有可能抗真菌药物靶标。 2高通量药物筛选在微生物药物早期发现的应用，加速了苗头化合物的获得。 从土壤微生物中筛选抗生素，是现代规模化药物筛选的开端，随着高通量技术的发展，利用微生物发酵产物粗提品的药物筛选，由于重复性较差，活性成分纯化的难度大，限制了创新微生物药物筛选的速度和成功率，也是大的药物公司更倾向于利用组合化学制备的大规模化合物库的高通量药物筛选。虽然筛选效率大大提高，但得势不得利，其获得新的化学实体的数量并没有显著提高，而且随着新药标准的提高，新的化学实体反而成下降趋势。因此，天然药物作为创新药物的筛选资源再度受到重视。而微生物次级代谢产物的相对于动植物次级代谢产物来讲，具有更易开发利用，不不破坏生态环境，可通过发酵大量获得和易于采用生物技术等优点。高通量微生物药物筛选模型已达150种，年筛选量已由“十五”期间的20万样次，发展到“十一五”期间的100万样次。就微生物药物的筛选规模和水平来讲，我国的创新微生物药物筛选已达到国际先进水平。
变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE） 普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳只能通过片段大小不同在同一浓度的胶上电泳迁移率不同而分离不同的DNA片段，对于片段大小接近或相同的DNA片段无法做到有效地分离；DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis) 即变性梯度凝胶电泳，是利用DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化，从而将片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。 DGGE作为一种成熟的分子生物学技术被广泛应用于环境科学（土壤、海洋、河流、冰川、淤泥等）、医学（各种疾病治疗前后，病变部位微生物的差异）、人体（鼻咽、口腔、黏膜、肠道）等领域进行微生物多样性分析。 实验流程图： 实验结果 实验结果包括以下内容 1 引物设计 以下是DGGE中常用的引物，我们将根据客户的不同需求，进行针对性的引物设计。 引物序列（5’-3’）
细菌 16S V3 区扩 增引物 357-F-GC CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGG GCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG 518r ATTACCGCGGCTGCTGG 引物 序列（5’-3’） 真核 18S V1-3区扩增引物 Euk1A CTGGTTGATCCTGCCAG EukA516r-GC CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCA CGGGGGGACCAGACTTGCCCTCC 2 基因组DNA 抽提电泳检测图 针对客户的样本来源不同，我们针对性优化不同的基因组抽提方法，已达到提取效果最佳。 说明：1-8为样本所抽提基因组DNA，上样量3uL；M 为1kb Marker 上数第一条带为8 kb，中间的亮带为3kb，浓度为30ng/uL，其余为10 ng/uL。 3 目的片段PCR 检测 说明：1-8为样本，负为负对照（说明我们的实验没有污染，这对分子实验是至关重要的），上样量为5uL；M 为DL2000 Marker，上样量3uL。其中亮带为20ng/uL，其余为10 ng/uL。 Reconditioning PCR： 第一轮PCR 产物将会作为新的模板再进行少数循环的第二轮PCR 扩增，这叫做“Reconditioning PCR”。由于在“ Reconditioning PCR”的过程中引物和模板之
姓名：崔靖璞学号：2010212802 专业：生物科学 微生物多样性研究进展 摘要：微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16SrDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望，同时本文也介绍几种微生物多样性的研究实验方法。 关键词:微生物多样性聚合酶链式反应基因芯片平板纯培养 微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示与研究技术的发展和创新是密不可分的,研究技术的进步是微生物多样性研究向前发展的重要推动力量.近年来,随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等技术的发展,微生物多样性研究技术也在吸收其他学科先进技术的基础上不断向前发展.各种研究方法的发展使得这种状况有了很大改观.现代分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用克服了微生物培养技术的限制,能对样品进行较客观的分析,较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性.目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:16SrDNA 测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。 1核酸探针杂交技术 核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种分子生物学技术.该技术快速、灵敏、具有高度特异性,近年来被广泛应用于微生物多样性的研究中.用于微生物多样性研究的探针主要有三类:双链DNA、单链DNA和RNA以及寡核苷酸探针,杂交方式主要有荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、全细胞杂交(whole-cell hybridization)、数量印迹杂交(quantitative dot blot)及生物芯片(biochip).对于环境微生物样品解析而言,最有意义的核酸杂交技术是原位杂交技术,在原位杂交技术中,应用最广泛的是荧光原位杂交技术。
制药废水处理技术研究进展 艳制药1092 1091604211 摘要本文概述了制药废水的主要类型，制药工业废水的特点，并且针对这些特点主要介绍了制药废水处理中采用的生物处理技术，物化处理技术以及新型处理法。通过详细介绍可以从中看出不同处理技术存在的优缺点。通过分析不同方法对废水处理的有效程度，从而进行综合制药废水工程化。其中包含了对此项工程的建设，通过了解水质及废水处理工程技术改造状况来进行设计。鉴于对水资源的珍惜，对废水再生回用工程进行了介绍。最后对制药废水处理技术进行了展望。 关键词制药废水 ,废水处理技术，废水处理工程 Title Advances in the Treatment Techniques of Pharmaceutical Wastewater shenyan Abstract This paper summarizes types of pharmaceutical wastewater, the characteristics of pharmaceutical wastewater, and aimly introduces the adoption of biological treatment technique, physical-chemical treatment and new treatment method. Through detailed presentations, merits and demerits of different treatment techniques will show up . The effectiveness of wastewater treatment can be analyzed by complementary experiment of wastewater treatment, thereby engineering of comprehensive pharmaceutical wastewater will be implemented. That contains the project construction then through the understanding of water and wastewater treatment engineering technology condition for design. In view of cherishing water resource, wastewater recycle system is introduced. At last, it presents the prospects of the treatment techniques of pharmaceutical wastewater. Key words Pharmaceutical Wastewater, Treatment Techniques of Wastewater, Wastewater Treatment Projects
第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。
质粒：是细菌染色体外的遗传物质，为双股闭合环状DNA可独立与染色体外并自行复制，也可整合到染色体上。中介体：细菌细胞膜向细胞浆内陷，并折叠形成囊状物称为中介体。菌毛：许多革兰氏阴性菌和少数革兰氏阳性菌菌体表具有的数量众多比鞭毛细、短、直，类似毛发样的丝状物，称菌毛。荚膜：某些细菌的细胞壁外包裹着一层排列有序且不易被洗脱的粘性物质，厚度约200nm，称为荚膜。芽孢：很多革兰氏阳性菌在一定条件下，胞浆脱水浓缩，在菌体内部形成具有多层膜包裹的圆形或卵圆形的小体，称为芽胞。热原质：或称致热源，是细菌合成的一种注入人或动物体内能引起发热反应的物质，及细胞壁的脂多糖。噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。转化：受体菌直接摄取供体菌的游离DNA片段并整合到自己的基因中，从而获得新的遗传性状，成为转化。转导：以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移至受体菌内，使受体菌获得新的性状，称为转导。溶原性转换：溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体，从而新的遗传性状，称为溶原性转换。接合：是指细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质从供体菌转移给受体菌，使受体菌获得新的遗传性状。消毒:消除和杀灭物体上或环境中的病原微生物或其他有害因子，但并不以能杀死全部非病原微生物的方法。灭菌：杀死物体上所有微生物的方法，包括杀死芽胞。要求比消毒高，以杀死芽孢为指标。毒血症：产生外毒素的病原菌只在局部生长繁殖，病原菌不能进入血流，但其产生的外毒素进入血循环，达到感靶器官，引起组织损伤，产生特殊的毒性症状。菌血症：病原菌侵入血流后，但未在其中生长繁殖，只是短暂、一过性地经过血液循环到达体内适宜部位再繁殖致病。败血症：病原菌侵入血流后，在其中大量生长繁殖并产生毒性物质，引起全身中毒症状。 17.脓毒血症：化脓性细菌侵入血流后，在其中大量繁殖，通过血流扩散到机体其他组织或器官，产生新的化脓性病灶。外毒素：是多数革兰氏阳性菌和少数革兰氏阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质。内毒素：是革兰氏阴性菌细胞壁的脂多糖，当菌体死亡漰解后释放出来。结核菌素试验：是应用结核菌素进行皮肤试验，来测定机体对结核分枝杆菌是否能发生迟发型超敏反应的一种试验。汹涌发酵：产气荚膜梭菌在牛乳培养基中分解乳糖产酸，使酪蛋白凝固；同时产生大量气体（H2 和CO2）将凝固的酪蛋白冲成蜂窝状，气势凶猛，称汹涌发酵现象。原体：衣原体中小而致密的颗粒结构，称为原体。始体：衣原体在宿主细胞内生长繁殖，具有特殊的发育周期，其中大而疏松的颗粒结构，称为始体。包涵体：某些病毒感染细胞后，在细胞核或细胞质出现嗜酸性、嗜碱性、大小数量不同的圆形、卵圆形的斑块状结构，称为包涵体。顿挫感染：病毒进入非容纳细胞的感染过程称为顿挫感染。缺陷病毒：因病毒基因组不完整或发生严重改变，是病毒不能复制出完整的子代病毒，此类病毒称为缺陷病毒。干扰现象：两种病毒同时或先后感染同一种细胞时，一种病毒的增殖抑制另一种病毒增殖的现象。抗原漂移：是由于基因突变累积所造成的变异幅度小的流感病毒抗原变异。抗原转换：是甲型流感病毒抗原变异的一种形式，其变异幅度大，属质变，导致新亚型的出现。菌群失调：在为生态环境中正常微生物群的种群发生了定量或定性的异常变化称为菌群失调。正常菌群：把那些在人体各部位正常寄居而对人无害细菌称为正常菌群。双相真菌：医学上某些重要真菌的营养体在宿主体内和人工培养基上形成酵母菌型和霉菌型两种不同类型的菌体。 33.假菌丝：酵母菌进行出芽生殖时，子细胞不立即分离而以狭小的面积相连的细胞串。培养基：由人工方法配制而成，专供微生物生长繁殖的混合营养物制品。肥大反应：用已知伤寒沙门菌菌体O和鞭毛h抗原，以及甲、乙副型伤寒沙门菌h抗原和受检者血清进行试管或微孔板凝集试验，测定受检者血清中有无相应抗体及其效价的试验。细菌的生化反应：由于不同种类的细菌所具有的酶系统不同，对营养物质的代谢能力亦不同，因此代谢产物各异。检测细菌对各种培养基的代谢作用和代谢产物，借以区别和鉴别细菌的种类的生化试验。共栖：两种生物生活在一起，一方受益，另一方不受益也不受害。互利共生：两种生活在一起
第26卷第10期 2006年10月生 态 学 报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.10Oct.,2006 污染土壤微生物群落结构多样性及 功能多样性测定方法 陈承利,廖 敏3 ,曾路生 (污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,浙江大学环境与资源学院,杭州 310029)基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(2002C B410804);国家自然科学基金资助项目(40201026) 收稿日期:2005206227;修订日期:2006205220 作者简介:陈承利(1982～),男,浙江平阳,硕士,主要从事土壤环境化学与环境生态毒理学研究.E 2mail :clchen1982@1631com 3通讯作者C orresponding author.E -mail :liaom in @https://www.doczj.com/doc/38561856.html, or liaom inzju1@1631com Found ation item :The project was supported by National K ey Basic Research Support F oundation of China (N o.2002C B410804)and National Natural Science F oundation of China (N o.40201026) R eceived d ate :2005206227;Accepted d ate :2006205220 Biography :CHE N Cheng 2Li ,M aster ,mainly engaged in s oil environmental chem istry and ecotoxicology.E 2mail :clchen1982@1631com 摘要:土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量。为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等。回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法。 关键词:污染土壤;微生物多样性;分子生物学;BI O LOG;P LFA ;PCR ;DNA 文章编号:100020933(2006)1023404209 中图分类号:Q143,Q938,S154 文献标识码:A Methods to measure the microbial community structure and functional diversity in polluted soils CHE N Cheng 2Li ,LI AO Min 3,ZE NG Lu 2Sheng (MOE K ey Laboratory ,Environmental Remediation and Ecosystem H ealth ,College o f Environmental and Resources Sciences ,Zhejiang Univer sity ,Hangzhou ,310029,China ).Acta Ecologica Sinica ,2006,26(10):3404～3412. Abstract :S oil m icroorganisms ,such as bacteria and fungi ,play im portant roles in prom oting soil quality and im proving plant health and nutrition ,thus in fluencing terrestrial ecosystems.Increasing anthropogenic activities ,such as spraw ling urbanization ,agricultural development ,pesticides utilization ,and pollutions from all sources ,can potentially affect soil m icrobial community com position and diversity ,leading to deterioration of soil quality and fertility.H owever ,it is yet to be determ ined how these changes in m icrobial diversity can in fluence surface and ground ecosystems.T o that end ,there is an acute need for reliable and accurate methods to study the community structure and tax onomy of soil m icroorganisms.W ithout the development of effective methods for studying the m icrobial diversity ,distribution ,and behavior in polluted soil ,a thorough understanding of m icrobial diversity ,as well as its im pact on soil health ,cannot be achieved. The determ ination of species diversity depends on several factors including the intensity of each species ,the total number of species present ,species evenness ,and the spatial distribution of species.M ethods to measure m icrobial community structure and functional diversity in polluted soils can be classified into tw o groups ,i.e.,biochem ical 2based techniques and m olecular biological 2based techniques.T ypically ,diversity studies include the relative com parisons of communities across a gradient of stress and disturbance.W ith current techniques ,it is difficult to study true diversity due to lack of know ledge on com position and the techniques to determ ine the accuracy of the extraction or detection methods.T raditionally ,the analysis of soil m icrobial