变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术在土壤微生物多样性研究中的应用

Ｎ 学研究 ，证实 了这种技术在研 究 自然 界微生物 群落的 仅有单一碱 基差异的 Ｄ Ａ片段都可被分开。 ． Ｇ Ｅ 遗传 多样性和种群差异方面具有 明显的优越性 。由于 １２ Ｄ Ｇ 技术的反应流程
Ｄ ＧＥ 具有可靠性强、重现性 高、方便快捷等优点， Ｇ
遗 传指纹技 术依据独特核 酸物质的分离提供微生
进展不大 。
双链 Ｄ ＮＡ 分子具有不 同的解链温度 。 当双链 Ｄ ＮＡ
尿素 、甲酞胺 ）的聚丙烯酰胺 近年来，随着分子生物学技术的不断发展 ，Ｄ Ａ Ｎ 片段在含有梯度变性剂 （ 因其解链的速度和程度 与其序列密切相 指纹 图谱技术被不断应用于 土壤微 生物多样性的检测 凝胶 中电泳时 ， ＮＡ 序 列迁 移到变 性凝胶的一定位 使得 人们从基 因遗传 水平上去更深入 、更广 泛地 关，当某一双链 Ｄ 认识土壤 中微生物的 多样性成为可 能。变 性梯度 凝胶 置，并达到解链温度时，即开始部分解链 ，部分解链的
关 键 词 ： 变 性梯 度 凝 胶 电泳 ： ＩＳｒ ＮＡ； Ｐ Ｒ： 土 壤 微 生 物 多 样 性 ６ Ｄ Ｃ
中图分类号 ： Ｑ ３ ． ９ ８１
土壤是微生物生活 的大本 营，蕴 藏着丰富的微生 短短的 １ ０年 内，已经成为微生物群落遗传多样性和动
物 资源 ，是微生物 的菌种库 ，也是微 生物研 究领域的
［－ １ ７８
，
电 泳 技 术 （ｅ ａ ｒ ｇ ｇａ ｉ ｔｇ ｌｅ ｃ ｏ ｈ ｒｓ ， ｄｎ ｔ ｉ ｒｄ ｎ ｅ ｌ ｔ ｐ ｏｅｉ ｕｎ ｅ ｅｒ ｓ
Ｄ Ａ 片段的迁移速度 随解链程度 的增大而减 小，从而 Ｎ
Ｎ 经过 Ｄ Ｅ ＧＧ ）是 由 Ｆｓｈｒ和 Ｌ ｒ ｎ９ １７ 年最先提 使不同序列 的 Ｄ Ａ 片段滞 留于凝胶 的不 同位置 ， ｉ ｅ ｃ ｅ ｍａ［于 ９９ １ 出的用于检测 Ｄ Ａ 突变 的一 种 电泳技 术 。１９ Ｎ ９ ３年 染色后凝胶形成为指纹带谱。理论上认为 ，只要选择的 Ｍｕｙｒ等【１ 次将 Ｄ ＧＥ 技术应 用于微 生物 生态 ｚｅ 加首 Ｇ 电泳条件如变性剂梯度、电泳时间、电压等足够精细 ，
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土 壤 （ｏｌ ，０ ８ ４ ３： ４ － ５ Ｓ ｉ ）２ ０ ， ０（）３ ４ ３ ０ ｓ
变性梯度凝胶电泳 （ Ｇ Ｅ 技术在土壤微生物多样性研究中的应用 Ｄ Ｇ ）
辜 运 富 。张 小 平 ， 涂 仕 华
（ 四川 农 业 大 学 资源 环 境 学 院微 生 物 系 。Ｉ １ 安 １ ￣／１ 雅 ６ ５ １ ； ２ 四 川省 农 业 科 学 院 土 壤 肥 料 研 究 所 。 成 都 ２ ０ ４ ６０６） １０ ６
Ｄ Ｇ 技 术之 所 以能 够检 测微 生物 群 落遗传 多 Ｇ Ｅ
样性 ，是 基于扩增片段序列 的不 同，将 片段大小相 同
Ｎ 双 Ｎ Ａ， 人们 多采用常规 的分 离纯化 培养技术来研究土壤里复 的 Ｄ Ａ 序 列分 开 。 链 Ｄ Ａ 分 子 中 ， Ｔ 碱 基 之
， 杂 的微生物多样性 ，但 是这 些方法 都存在着诸多不可 间有 ２ 个氢键 ，而 Ｇ Ｃ 碱基之 间有 ３个氢键连接 ， Ａ， ， 避 免 的缺陷 性【 １ ４ ，只能 够培 养 出 自然 界里 ０１ ～ — ． ％ 因此， Ｔ 碱基对对变 性剂的耐受性要低 于 Ｇ Ｃ碱基 １％ 的微生物【，因此 有关 土壤微 生物 的多样性 研究 对 。由于这 ４种碱基 的组成和排列差异 ，使不同序列 ０ ６ １
通讯 作者 （ｕ ｄ ｂ ｉａ． ｕ ｎ ａｍ ｗｓ＠ｓ ｕ ｄ ） ｃ ｅ ｃ 作 者简 介 ：辜运 富 （９ ７＿ ，男 。四川广 汉人 ，博 士研 究生 ，主要 从事 土壤 微生 物生 态研 究 。Ｅ ｍ ｉ ｇｎ ｙ＠ｙｈ ｏ ｏ ｎ １７－ ） ． ａｌ ｕｇ ｆ ａｏ ｍｃ ： ｔ
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第 ３期
辜 运 富 等 ： 变 陛梯度 凝胶 电泳 （ Ｇ Ｅ Ｄ Ｇ ）技术在土壤微 生物多样性研 究 中的应用
３５ ４
ｉ ＰＲ ｍｅ Ｃ Ｒ — Ｃ ）、降落式 Ｐ Ｒ Ｃ 物群 落多样性 的图案或轮廓 ，Ｄ ＧＥ 技术作为一种遗 ｔ — Ｃ ）、逆转录 Ｐ Ｒ （Ｔ Ｐ Ｒ Ｇ ｔ ｃｄ ｗ — Ｃ ） ｏ Ｃ ｎｓ ｄＰ Ｒ 。 ｅ 传指纹图谱技术 ，它 的基本操作 步骤包括 ：①样 品预 （ ｕ ｈ ｏ ｎ Ｐ Ｒ 以及巢式 Ｐ Ｒ（ｅｔ — Ｃ ） Ｄ ＧＥ Ｇ 处理 ；② 样 品 Ｄ ＮＡ （ Ｒ Ａ）提取 及纯化 ；③ １Ｓ １２ ３ 变性 聚丙烯酰胺 凝胶 的制备及 电泳 或 Ｎ ６ ．．
一
态分 析的强有力工具【１ ｌ，被广泛用于土壤特殊微生物
块“ｌ ｋｂ ｘ 。土壤微生物 多样性 是生物 多样性研 生理 类群， 自然环境条件 下土壤 微生物多样性变化 ， ｂａ ｏ ” ｃ
究的一个重要领域，研究土壤里 的微生物群落结构 演 污染 土壤 ，不同种 植制度 下的土 壤 以及 转基因植物 、 替规律、微生物 种群 动态变化对于丰 富现有微生物菌 微生物介入 的土壤微生物 多样性等方面 的研究 。
摘
要 ： 应用 变性梯 度凝 胶电泳 （ ＧＧＥ）谱图分析技术对土壤微生物多样性进行描述 ，可 以克服传 统微生物 分离纯化 Ｄ
培养方法和显微技术 的局限性 。本文介绍 了变性梯度凝胶 电泳指纹 图谱分析方法及其在土壤微生物 多样性 中的应用 。包 括对 土 壤特殊微生物生理类群，自然环境条件下微生物多样性变化 ，污 染土壤微生物 的多样性 ，不同种植制度下的土壤微生物 多样 性， 转基因植物、微生物 介入 的土壤微生物多样性等方面的研 究。
种 资源 ，保持地球上微 生物物 种的多样性及 土壤的可 持续利用都具有重要意义 ，是 当今国 内外关注和 研究
的 热 点 问题 之 －［ 。 １
１ Ｄ Ｇ Ｇ Ｅ指纹 图谱 技术 简介
１ １ ＤＧ Ｅ 技术的基本原理 ． Ｇ
定量和 定性的描 述土壤微生物多样性是微生物生 态学的难题之一【。长期 以来，囿于研究方 法的限制 ， ３ １