微生物基因組技術(shù)的菌種選育新方法！
微生物基因組技術(shù)的菌種選育新方法！
⒈嗜酸氧化亞鐵硫桿菌及其活性的基因芯片撿測方法
嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans，以下簡稱A.f菌)，是生物冶金中的菌種，同時也是研究多的浸礦微生物。利用A.f標(biāo)準(zhǔn)菌株ATCC 23270全基因組3217個基因序列信息，構(gòu)建A.f標(biāo)準(zhǔn)菌株全基因組基因芯片有研究報道。通過對我國各個不同礦區(qū)的硫化礦進行播瓶試驗、柱浸試驗和堆浸試驗，篩選得到各種不同氧化活性類型的A.f菌。同時對樣品菌株和模式菌株進行基因組DNA和RNA的提取與純化并進行熒光標(biāo)記；取標(biāo)記量相等的樣品熒光標(biāo)記產(chǎn)物和模式菌熒光標(biāo)記產(chǎn)物混合后，與所構(gòu)建的A.f標(biāo)準(zhǔn)菌株全基因組基因芯片雜交12-18h；雜交后的芯片應(yīng)用激光共聚掃描儀，在分辨率1Oμm下進行掃描。通過上述實驗分析，在3217個基因中發(fā)現(xiàn)有967個基因為不同的菌株所*，其余的2250個基因為所有A.f菌共有；另發(fā)現(xiàn)320個高氧化活性菌特征基因，據(jù)此建立了“嗜酸氧化亞鐵硫桿菌及其活性的基因芯片檢測方法”國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 20929-2007)，并從廣西大廠、云南東川、思茅、廣東大寶山、梅州、湖北大冶、江西德興、甘肅白銀、湖南瀏陽七寶山等20多個典型礦區(qū)的酸性礦坑水、積液池或浸礦堆采樣120份，誦討上述分析從樣品中檢測出5株高活性A.f菌株，經(jīng)過對培養(yǎng)性狀、形態(tài)、生理生化特征和16S rDNA序列等分析，鑒定該菌株為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌。進一步的現(xiàn)場浸礦試驗發(fā)現(xiàn)，該菌浸礦75天后，其浸出率達到65.25%，標(biāo)準(zhǔn)菌ATCC 23270為37.54%，另一株低活性菌僅為24.86%。
⒉菌群快速檢測的浸礦微生物群落基因組芯片
將分離培養(yǎng)所獲得的純菌基因組DNA直接點樣于芯片片基上，制備出了浸礦微生物群落基因組芯片。該群落基因組芯片含有5個屬、15個種、50多個菌株。研究結(jié)果表明，在55℃、50%甲酰胺的雜交條件下，該芯片具有種間特異性，其靈敏度達到0.lng基因組DNA,并具有較好的定量性能該芯片可以同時檢測浸礦環(huán)境中多種微生物，利用這些信息為浸礦菌種的選育提供了基因指導(dǎo)。
⒊菌群結(jié)構(gòu)與功能快速分析的浸礦微生物功能基因芯片
所謂功能基因芯片，是以與生理活動相關(guān)的功能基因作探針?biāo)鶚?gòu)建的基因芯片。目前構(gòu)建的針對浸礦微生物群落結(jié)構(gòu)與功能分析的功能基因芯片，探針除含有功能基因外，還含有能反映微生物系統(tǒng)發(fā)育和分類地位的浸礦微生物165 rRNA基因。其中，從38種微生物和518個克隆中獲得825個與浸礦過程相關(guān)的功能基因序列629條，并設(shè)計出603個探針，從與浸礦體系相關(guān)的微生物及克隆子中獲得16S rRNA基因序列2003條，并設(shè)計出探針600條。該芯片能夠結(jié)合浸礦微生物16S rRNA和功能基因，能夠同時分析環(huán)境中有哪些微生物存在及這些微生物可能發(fā)揮的作用，從而利用這些信息有目的地篩選特定功能的浸礦微生物。
⒋菌群代謝分析的浸礦微生物宏基因組芯片
X.Guo等人利用德興銅礦浸礦體系中提取得到的環(huán)境總DNA構(gòu)建了一個宏基因組文庫，該宏基因組文庫中共包含7776個含有30～50kb大插入片段的克隆子。同時，為了從文庫中快速篩選含有目的基因的克隆子，利用該文庫構(gòu)建了一種宏基因組芯片。另一方面，研究者也通過芯片雜交從宏基因組文庫中篩選得到了一個新穎的固氮基因簇。通過進一步分析表明，該基因簇*不同于已知的任何一種固氮微生物中的基因簇，該基因簇很可能來自一種未知的酸性微生物中。在這些研究的過程中，對浸礦體系中的微生物群落遺傳和代謝過程有了更加深人的認識，為開展進一步的研究提供了很好的基礎(chǔ)。這項研究表明，宏基因組芯片作為一種高通量的基因組的工具來研究微生物群落的代謝多樣性具有潛在的應(yīng)用價值，這對篩選高效菌株具有重要意義。
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