宏基因组学在微生物学研究中的应用
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到各个 领域 ， 包括海 洋 、 土壤 、 热液 口、 热泉、 人体 口腔 及 胃肠 道 等 ， 并在 医药 、 替 代 能源 、 环 境修 复 、 生 物技
直至发展 到免培养技术 ，即直接从样 品中提取总
Ｄ Ｎ Ａ， 并用 这些 Ｄ Ｎ Ａ来分析物种 的多样性 ， 也可描述 个群体不 同物种 间的关 系。 早期 Ｄ Ｎ Ａ的方法是通过
基 因的总和 ， 包含细菌基 因组和真菌基 因组 ， 所 获得的 基 因是包含了可培养的和还不能培养 的微生 物的总基 因１ ２ － － ３ １ ， 是 目前一种新 的微生物研究 方法 。 宏 基因组 学其 显 著的特征在于获得环境微生物基 因组 的方 法是 非传
杂 交或 者聚合 酶 链式 反应 （ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍ ｅ ｒ ａ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，
制， 维 持树势 。 ３ ． ４ 禁止使 用除草 剂
明显变化 。 轻者 削弱树势 ， 造成早衰 ； 严 重的 ， 造 成树体
死亡 。 而且 ， 除草剂残 留时间较长 ， 污染 土壤 ， 影 响核桃
的安全品质 。因此 ， 在核桃生产 中 ， 禁止使用化学 除草
剂。
参考文献 ：
…】 卿厚 明， 罗仁 仙． 渭北核 桃 生产五 项关键技 术 卟 陕 西林 业科技 ， ２ ０ ０ ９ （ ０ ６ ） ． 【 ２ 】 卿厚 明． 宜君核桃 ［ Ｍ 】 ． 西北农林科技 大学出版社。 ２ ０ ０ ５ （ ０ ３ ） ． 作者简介 ： 卿厚 明（ １ ９ ６ ６ － ） ， 男， 汉族 ， 本科 ， 林业 高级工程 师。 长期从 事林业实用技 术试验研 究与推 广， 研究方向： 核桃 产业 化配套技 术。
２ ０ １ ５年 第 ｌ ０期
现代 园艺
宏基 因组 学在微生物学研究中的应用
任春光 ， 龙云川 ， 刘 曼， 贺红早
（ 贵州省生物研究所 ， 贵州贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ ９ ）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要 ：宏基 因组 学是 近年来发展起 来的 一门新兴 学科 ，是 一种免培养 的微 生物 。能够直接 从环境 中提取全部微 生物基 因组 ＤＮＡ． 通过 构建宏基 因组文库并适 当筛选． 得到 目的基 因及 生物活化物质 ， 最大限度地挖掘微生物资源的新型研究方法。本 文综 述 了宏基 因组学的研 究方法及其近 几年 来在食 品科学领域和微 生物 活性物质 筛选的应 用进展 ，同时探讨宏基 因组学在其他领域
能培养的微生物 ，一个全新 的理念宏基 因组 学应运而 生 ，宏 基因组 学技术 克服了相关 培养技术 的困难和限 制 ，跳 过传统培养 而直接从环 境样 品中提取 总 Ｄ Ｎ Ａ， 通 过构建宏基因组文库 、筛 选来获得新 的功能基因和
２ 宏基 因组 学发 展
早期对微生 物群落的研究 ，主要是根据微 生物 的 生理 特性 ，通过原 位染色标记技术来确定微 生物群落
之后 可用它来识 别群体特定酶 区域 的功能基 因探 针。
统培养方 法 ， 通过基 因筛选 和序列分析等手段 ， 来 研究 环境微生物 的功 能活性 、 多样性 、 种群结构 、 进化关 系 ， 以及它们 与环境 之间的关 系 ，获得新 的酶及生 物活性
物质 ， 可极大 地拓展微生物 基因资源 的利用空 间 ， 研究
的 应 用前 景 。
关冀词 ： 宏基 因组学； 微 生物 ； 基 因组 文库 ； 文库筛选
一
直 以来 ，自然环境 中微生物 鉴定识别 的唯一途
其功 能和彼此 之间的关 系和相互作用 ，并揭示 其 内在
规律 。
径 就是用传 统的方法进行分离培养 ，这不但 阻碍了人
们认 识微生物世界的视野 ，还限制 了生物 资源的开发 和利用 。 随着分子生物学技术 的快速 发展 ， 为 了研究不
Ｐ ｃ Ｒ ） 扩增特异 的靶基 因 探索 目标群体 的 Ｄ Ｎ Ａ Ｉ ６ － ￣ ， 这 些研究手段通常能在一个较广泛的层 面上描述 生物多
样性 。
最早宏基 因组分析实验 ，只用来研究荧光原 位杂
交（ ｌ ｆ ｕ ｏ ｒ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｆ Ｉ Ｓ Ｈ ） 未检 测 到且 未 报道 过的 Ｄ Ｎ Ａ菌群 ， 只限定在 １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ的标记 基因 ，
重 点是整形修 剪和病虫 害 防治技术 的应 用到位 。
在生产 中 ， 通 过修剪 （ 冬剪为 主 ） ， 主要 “ 短截疏 密 ” ， 控 制过量结果 ， 有效调节生殖生长和 营养生长 ， 使之基本 达到平 衡 ； 也可 以减少落果 、 避免无 效 消耗 ， 提高核桃 商 品率和坚果等级 ， 为实现 长期稳 产 、 连年丰产提供保 障。同时 ， 加 强核桃 病虫害 的监测 ， 做 到早 发 现 、 早控
一
术、 农业 、 生物 防御 等各方 面显示 了重要 的价值【 １ ． ３ １ 。 １ 宏 基 因组学 的概 念 １ ９ ９ ８年 ，科学家 Ｈ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｓ ｍａ ｎ等首 次提 出 了宏 基 因组 （ ｍ ｅ ｔ ａ ｇ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ） 的概 念 ， 宏基 因组 学又 称为环 境基 因组 学 ， 或者群落基 因组学 ， 它是指环境 中全部微生物
生长发育 。 ３ ． ３ 加 强 树 体 管 理
早期 的宏基 因组学分析主要针对于细菌 和真菌 ，直至 ２ ０ ０ ２年 ， Ｂ ｒ ｅ ｉ ｔ ｂ ａ ｒ ｔ 等应 用宏基 因组学方 法分 析海水 中 的微生物种群 ， 发现噬菌体是海水 中的主要病 毒 ， 这一 叶、 芽及幼嫩器官 ， 均会抑制光合作用 ， 干扰呼 吸作用 ， 影响 细胞 分裂 、 伸 长或分化 ， 破坏树 体水 分平 衡 ， 阻碍 有机物的运输和影响氮的代谢 等 ， 使其体 内、 体 外发生
的分类 。 可依 据其菌落的形态特征 、 不同的生长媒介和 代谢产物等来 区分不 同微生物的菌群 。但此种 方法有 很大 的局 限性 ，它 只可检测到那些在实验 室生长条件 下容易生长 的有机体 ，但对于研究非培养 的微 生物有
很 大的限制 。
生 物活性物质 。宏 基因组学的产生和快速发展 已渗透
直至发展 到免培养技术 ，即直接从样 品中提取总
Ｄ Ｎ Ａ， 并用 这些 Ｄ Ｎ Ａ来分析物种 的多样性 ， 也可描述 个群体不 同物种 间的关 系。 早期 Ｄ Ｎ Ａ的方法是通过
基 因的总和 ， 包含细菌基 因组和真菌基 因组 ， 所 获得的 基 因是包含了可培养的和还不能培养 的微生 物的总基 因１ ２ － － ３ １ ， 是 目前一种新 的微生物研究 方法 。 宏 基因组 学其 显 著的特征在于获得环境微生物基 因组 的方 法是 非传
杂 交或 者聚合 酶 链式 反应 （ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍ ｅ ｒ ａ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，
制， 维 持树势 。 ３ ． ４ 禁止使 用除草 剂
明显变化 。 轻者 削弱树势 ， 造成早衰 ； 严 重的 ， 造 成树体
死亡 。 而且 ， 除草剂残 留时间较长 ， 污染 土壤 ， 影 响核桃
的安全品质 。因此 ， 在核桃生产 中 ， 禁止使用化学 除草
剂。
参考文献 ：
…】 卿厚 明， 罗仁 仙． 渭北核 桃 生产五 项关键技 术 卟 陕 西林 业科技 ， ２ ０ ０ ９ （ ０ ６ ） ． 【 ２ 】 卿厚 明． 宜君核桃 ［ Ｍ 】 ． 西北农林科技 大学出版社。 ２ ０ ０ ５ （ ０ ３ ） ． 作者简介 ： 卿厚 明（ １ ９ ６ ６ － ） ， 男， 汉族 ， 本科 ， 林业 高级工程 师。 长期从 事林业实用技 术试验研 究与推 广， 研究方向： 核桃 产业 化配套技 术。
２ ０ １ ５年 第 ｌ ０期
现代 园艺
宏基 因组 学在微生物学研究中的应用
任春光 ， 龙云川 ， 刘 曼， 贺红早
（ 贵州省生物研究所 ， 贵州贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ ９ ）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要 ：宏基 因组 学是 近年来发展起 来的 一门新兴 学科 ，是 一种免培养 的微 生物 。能够直接 从环境 中提取全部微 生物基 因组 ＤＮＡ． 通过 构建宏基 因组文库并适 当筛选． 得到 目的基 因及 生物活化物质 ， 最大限度地挖掘微生物资源的新型研究方法。本 文综 述 了宏基 因组学的研 究方法及其近 几年 来在食 品科学领域和微 生物 活性物质 筛选的应 用进展 ，同时探讨宏基 因组学在其他领域
能培养的微生物 ，一个全新 的理念宏基 因组 学应运而 生 ，宏 基因组 学技术 克服了相关 培养技术 的困难和限 制 ，跳 过传统培养 而直接从环 境样 品中提取 总 Ｄ Ｎ Ａ， 通 过构建宏基因组文库 、筛 选来获得新 的功能基因和
２ 宏基 因组 学发 展
早期对微生 物群落的研究 ，主要是根据微 生物 的 生理 特性 ，通过原 位染色标记技术来确定微 生物群落
之后 可用它来识 别群体特定酶 区域 的功能基 因探 针。
统培养方 法 ， 通过基 因筛选 和序列分析等手段 ， 来 研究 环境微生物 的功 能活性 、 多样性 、 种群结构 、 进化关 系 ， 以及它们 与环境 之间的关 系 ，获得新 的酶及生 物活性
物质 ， 可极大 地拓展微生物 基因资源 的利用空 间 ， 研究
的 应 用前 景 。
关冀词 ： 宏基 因组学； 微 生物 ； 基 因组 文库 ； 文库筛选
一
直 以来 ，自然环境 中微生物 鉴定识别 的唯一途
其功 能和彼此 之间的关 系和相互作用 ，并揭示 其 内在
规律 。
径 就是用传 统的方法进行分离培养 ，这不但 阻碍了人
们认 识微生物世界的视野 ，还限制 了生物 资源的开发 和利用 。 随着分子生物学技术 的快速 发展 ， 为 了研究不
Ｐ ｃ Ｒ ） 扩增特异 的靶基 因 探索 目标群体 的 Ｄ Ｎ Ａ Ｉ ６ － ￣ ， 这 些研究手段通常能在一个较广泛的层 面上描述 生物多
样性 。
最早宏基 因组分析实验 ，只用来研究荧光原 位杂
交（ ｌ ｆ ｕ ｏ ｒ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｆ Ｉ Ｓ Ｈ ） 未检 测 到且 未 报道 过的 Ｄ Ｎ Ａ菌群 ， 只限定在 １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ的标记 基因 ，
重 点是整形修 剪和病虫 害 防治技术 的应 用到位 。
在生产 中 ， 通 过修剪 （ 冬剪为 主 ） ， 主要 “ 短截疏 密 ” ， 控 制过量结果 ， 有效调节生殖生长和 营养生长 ， 使之基本 达到平 衡 ； 也可 以减少落果 、 避免无 效 消耗 ， 提高核桃 商 品率和坚果等级 ， 为实现 长期稳 产 、 连年丰产提供保 障。同时 ， 加 强核桃 病虫害 的监测 ， 做 到早 发 现 、 早控
一
术、 农业 、 生物 防御 等各方 面显示 了重要 的价值【 １ ． ３ １ 。 １ 宏 基 因组学 的概 念 １ ９ ９ ８年 ，科学家 Ｈ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｓ ｍａ ｎ等首 次提 出 了宏 基 因组 （ ｍ ｅ ｔ ａ ｇ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ） 的概 念 ， 宏基 因组 学又 称为环 境基 因组 学 ， 或者群落基 因组学 ， 它是指环境 中全部微生物
生长发育 。 ３ ． ３ 加 强 树 体 管 理
早期 的宏基 因组学分析主要针对于细菌 和真菌 ，直至 ２ ０ ０ ２年 ， Ｂ ｒ ｅ ｉ ｔ ｂ ａ ｒ ｔ 等应 用宏基 因组学方 法分 析海水 中 的微生物种群 ， 发现噬菌体是海水 中的主要病 毒 ， 这一 叶、 芽及幼嫩器官 ， 均会抑制光合作用 ， 干扰呼 吸作用 ， 影响 细胞 分裂 、 伸 长或分化 ， 破坏树 体水 分平 衡 ， 阻碍 有机物的运输和影响氮的代谢 等 ， 使其体 内、 体 外发生
的分类 。 可依 据其菌落的形态特征 、 不同的生长媒介和 代谢产物等来 区分不 同微生物的菌群 。但此种 方法有 很大 的局 限性 ，它 只可检测到那些在实验 室生长条件 下容易生长 的有机体 ，但对于研究非培养 的微 生物有
很 大的限制 。
生 物活性物质 。宏 基因组学的产生和快速发展 已渗透