微生物多样性研究进展.doc

精选资料可修改编辑微生物物种多样性研究进展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，将地球上的生物分别归为细菌域(DomainBacteria)、古菌域(DomainArchaea)和真核生物域(DomainEukarya)，其中古菌在进化谱系上更接近真核生物，但在细胞构造上与细菌较为接近，同属原核生物而真菌与动物、植物等生物属于真核生物域。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。而多样的生境蕴藏着丰富的微生物多样性。特别是近年来微生物多样性的研究由传统的培养方法，逐渐转向以免培养的分子生物学技术为主，如DNA的指纹图谱、分子杂交、克隆文库测序、高通量测序(pyroseqencing)、稳定性同位素探测(stableisotopeprobing，SIP)、基因芯片(genechip)以及转录组学等技术。我国学者利用先进的分子生物学技术，极大地提高了我国微生物多样性的研究水平。1古菌多样性目前古菌域包括5个门：广古菌门、泉古菌门、奇古菌门、纳米古菌门和初古菌门。古菌主要生活在极端环境中，如海底、陆地热泉、火山口以及盐碱湖等，最近发现古菌也在土壤、湖泊以及动物肠道等中温环境中广泛存在。据Mora等(2011)的不完全统计，目前全世界已报道可培养的古菌有503种。我国在古菌多样性研究方面取得了重要进展，如在ISIWebofKnowledge数据库中检索结果表明，自1999年以来我国学者在国际微生物分类学界公认的权威期刊InternationalJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology(IJSEM，2000年前为InternationalJournalofSystematicBacteriology)和Extremophiles上发表了50篇古菌分类文章，总共报道了61种可培养的古菌新种。如Xu等(1999)从我国西藏盐碱湖底泥中分离到两种嗜盐碱古菌新种Natronorubrumbangense和N.tibetense，随后我国学者相继从新疆的盐湖、内蒙古碱湖、云南腾冲热泉、江苏和福建等地的盐场、山东胜利油田、青藏高原高寒湿地和柴达木盆地内陆咸、淡水湖，以及黑龙江大庆的盐碱地土壤等样本中分离得到了嗜/耐盐碱古菌、嗜热酸的硫化叶菌、产甲烷古菌、极端嗜热古菌新种。由于古菌常生活在极端环境中，仅凭常规的分离培养方法难以全面反映自然环境中古菌的多样性。因此，近年来我国学者利用免培养的分子生物学技术开展了大量的古菌多样性与功能研究。如利用克隆文库测序和SIP技术发现水稻根际土壤中具有丰富的古菌多样性，而且RC-I(RiceClusterI)古菌类群在稻田CH4的产生过程中起着重要的作用;通过克隆文库测序和实时荧光定量PCR技术发现我国南方红壤中存在丰富的氨氧化古菌(ammonia-oxidizingarchaea，AOA)，且施肥处理明显影响AOA的群落组成与丰度，并进一步利用SIP技术证实我国南方红壤中AOA的丰度与氨氧化速率呈显著正相关。Cao等(2012)分析北京、天津、山东、河南、湖南等5省市的4种土壤类型(褐土、棕壤、潮土、红壤)中16SrRNA基因序列表明，红壤中的古类型以Crenarchaeotagroup1.3和1.1c为主，而其他3种土壤类型中的古菌以Crenarchaeotagroup1.1b和1.1a为主。利用实时荧光定量PCR和克隆文库测序技术发现青海湖底泥中的古菌是原核微生物的优势类群，主要包括深海群体MBG-B，-C和