現(xiàn)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究技術(shù)在植物微生物生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用

蔡博瑩

（河南師范大學(xué) 河南新鄉(xiāng) 453000）

現(xiàn)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究技術(shù)在植物微生物生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用

蔡博瑩

（河南師范大學(xué) 河南新鄉(xiāng) 453000）

隨著生物學(xué)的不斷發(fā)展、進(jìn)步，植物微生物生態(tài)學(xué)也日益受到研究者的關(guān)注，這是因?yàn)槲⑸锵到y(tǒng)會(huì)影響人們生活的生態(tài)環(huán)境，而世界各國都在致力于保護(hù)人類生活的環(huán)境。所以植物微生物生態(tài)系統(tǒng)的研究是一件必不可少的工作。而植物微生物生態(tài)學(xué)的研究依賴于現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)所提供的技術(shù)。本文淺要分析這兩項(xiàng)生物技術(shù)給植物微生物生態(tài)學(xué)的研究提供的一些科學(xué)方法，以及分析該研究發(fā)展方向。

現(xiàn)代生物化學(xué) 分子生物學(xué) 植物微生物生態(tài)學(xué)

1 前言

隨著生態(tài)環(huán)境問題得到更多的關(guān)注、生物學(xué)的發(fā)展，植物微生物生態(tài)學(xué)也獲得快速發(fā)展。而且傳統(tǒng)的研究微生物系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)無法滿足研究者對(duì)其的探索要求，這就要求使用更加先進(jìn)的研究技術(shù)來輔助研究者對(duì)微生物系統(tǒng)的探索?，F(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，能夠解決傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)研究帶來的困難問題，為研究者提取、分析微生物系統(tǒng)提供了可靠的研究工具；為植物微生物生態(tài)學(xué)的健康發(fā)展提供了技術(shù)支持。

2 植物微生物生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容

植物微生物生態(tài)學(xué)研究方向是探索植物體內(nèi)微生物種類、微生物系統(tǒng)的生理狀態(tài)、基因特點(diǎn)，重點(diǎn)分析植物中生活的微生物是由什么組成的、具備什么功能、其的進(jìn)化動(dòng)態(tài)方向，以及一個(gè)微生物群內(nèi)部之間的生存關(guān)系和微生物群與植物寄主間有什么樣的生存模式。根據(jù)現(xiàn)有的微生物生態(tài)學(xué)的研究成果得知，植物的根、莖等細(xì)胞內(nèi)有很多的微生物，其與植物間有互利互惠的關(guān)系。所以研究微生物生態(tài)系統(tǒng)對(duì)這門學(xué)科具有很高研究價(jià)值。

3 現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)所提供的研究技術(shù)

植物微生物生態(tài)學(xué)是生物學(xué)的一個(gè)分支，其的研究可以利用現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)，輔助自身的研究。而且微生物生態(tài)學(xué)的研究需要提取植物中大量所寄宿的微生物，傳統(tǒng)的分離技術(shù)不能夠滿足其的要求。下文介紹現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)為其所提供的技術(shù)支持。

3.1 現(xiàn)代生物化學(xué)提供的技術(shù)支持

現(xiàn)代生物化學(xué)為植物微生物生態(tài)學(xué)的技術(shù)主要用于分離、分析微生物脂質(zhì)脂肪酸和蛋白質(zhì)特點(diǎn)。

3.1.1 脂質(zhì)分析技術(shù)

脂質(zhì)分析技術(shù)主要分析磷脂脂肪酸（PLFA）在不同的微生物群中的數(shù)量和在細(xì)胞膜上PLFA與其他脂肪酸的比例。這是因?yàn)镻LFA是微生物細(xì)胞膜上的重要成分，其的數(shù)量和所占比例能夠反映微生物系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。研究者可以追蹤微生物系統(tǒng)中PLFA組成情況和數(shù)量，分析不同微生物系統(tǒng)構(gòu)成和演替。

3.1.2 BIOLOG技術(shù)

BIOLOG技術(shù)是一種操作簡易，且在不破壞微生物正常生活時(shí)，對(duì)微生物系統(tǒng)的生活狀態(tài)具有很強(qiáng)的分析能力的研究技術(shù)。其不需要把從植物中分離出的多種微生物系統(tǒng)進(jìn)行提純，具備高分辨能力地分析多種微生物系統(tǒng)新陳代謝的特點(diǎn)，并能夠快速地繪制其的生活狀態(tài)圖譜，呈現(xiàn)研究數(shù)據(jù)。

3.1.3 蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)

蛋白質(zhì)是生物主要成分。所以研究蛋白質(zhì)的組成和變化對(duì)植物微生物生態(tài)學(xué)的研究有很大的幫助。這里使用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)進(jìn)行研究。蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)是通過分析植物蛋白機(jī)理變化對(duì)植物帶來的變化，進(jìn)一步分析寄宿在其體內(nèi)微生物對(duì)自身的影響。這是因?yàn)槲⑸锛乃拊谥参镏?，其的變化一定程度上?huì)影響到植物蛋白質(zhì)正常生理狀態(tài)。所以在分析蛋白質(zhì)變化就是在探究微生物對(duì)植物的影響，尋找植物和微生物間生存模式。

3.2 現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)提供的技術(shù)支持

每個(gè)物種都會(huì)有自己獨(dú)特的基因，基因的組成和機(jī)理反應(yīng)其的特點(diǎn)。所以對(duì)植物微生物生態(tài)學(xué)的研究需要采取辦法對(duì)微生物基因的分析，這有助于研究者更加了解微生物系統(tǒng)?，F(xiàn)代分子生物學(xué)為其提供了可靠的研究基因的技術(shù)。

3.2.1 限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)

限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)是利用多種切割酶對(duì)微生物DNA進(jìn)行切割，獲得不同基因片段，再用探針分析堿基因發(fā)生變異的位置和所檢測(cè)DNA的多樣性的一種研究辦法。首先限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)能夠準(zhǔn)確地判斷變化的堿基所產(chǎn)生的位置，再利用限制性內(nèi)切酶切割DNA序列和標(biāo)記切割的位置。從DNA切割酶的位點(diǎn)分析微生物的基因特性。接著是利用DNA探針與切割的DNA進(jìn)行雜交，分析多種DNA的差別，判斷微生物系統(tǒng)的基因和特性。

3.2.2 擴(kuò)增r DNA限制性分析

擴(kuò)增r DNA限制性分析的研究不受寄主和微生物純度的影響，具有很強(qiáng)的高效率的特點(diǎn)分析能力。其能夠?qū)Χ喾N植物中微生物系統(tǒng)的組成、新城代謝形式和進(jìn)化進(jìn)行分析。首先其能夠具備選擇擴(kuò)增微生物DNA段的能力，再使用限制性切割酶把擴(kuò)增的DNA段，得到需要研究的DNA段，收集數(shù)據(jù)再與克隆數(shù)據(jù)庫對(duì)比分析，獲得不同微生物系統(tǒng)的r DNA的排列順序，繪制其的特征圖，進(jìn)而能夠分析微生物的特性和生理狀態(tài)。

3.2.3 16S rDNA基因克隆文庫

16S r DNA基因克隆文庫就是在長期的植物微生物生態(tài)學(xué)研究過程中建立的一個(gè)關(guān)于微生物DNA的數(shù)據(jù)庫。這種研究辦法首先把分離的微生物的基因進(jìn)行擴(kuò)增獲得多種16S rDNA；再分析所擴(kuò)增的基因種類并標(biāo)上序號(hào)和記錄其的特性；接著與所建立的16S r DNA基因克隆文庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，記錄各種類型基因的特點(diǎn)，進(jìn)一步分析獲得植物微生物系統(tǒng)多樣性和特性。接著在更新現(xiàn)有的16S rDNA基因克隆文庫，使得這個(gè)數(shù)據(jù)庫不斷完善，更加全面地反應(yīng)微生物的特點(diǎn)。

4 總結(jié)

傳統(tǒng)的分離技術(shù)已經(jīng)很難滿足植物微生物生態(tài)學(xué)的研究的需求。而現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)能夠利用其的研究領(lǐng)域?yàn)槠涮峁┛尚械难芯哭k法，并且能比較精確地分析微生物的各組成物質(zhì)的特點(diǎn)，進(jìn)而獲得其的生理特性。植物微生物學(xué)的快速發(fā)展得益于這兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)支持。

但是目前這兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)所提供的技術(shù)都是有自己的研究側(cè)重點(diǎn)，沒有一個(gè)比較綜合研究植物微生物生態(tài)學(xué)的辦法。例如現(xiàn)代生物化學(xué)側(cè)重對(duì)細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)的分析。而分子生物學(xué)則重點(diǎn)研究微生物基因的組成特點(diǎn)。這樣所得到的研究數(shù)據(jù)，只能是比較片面地了解微生物系統(tǒng)。

綜上所述，植物微生物生態(tài)學(xué)的發(fā)展需要朝著綜合化研究手段方法的方向發(fā)展。希望在這兩個(gè)領(lǐng)域提供的技術(shù)支持下，尋找更加科學(xué)的研究辦法，并更加了解微生物系統(tǒng)的生活狀態(tài)。使得植物微生物生態(tài)學(xué)研究更加具有科學(xué)理論依據(jù)。

［1］左山，劉洋，鄒媛媛，劉琳，劉家熙.現(xiàn)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究技術(shù)在植物微生物生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用［J］.生物技術(shù)通報(bào)，2011（04）：72-76.

［2］林輝鋒.不同水分條件下化感水稻根際功能微生物研究［J］.福建農(nóng)林大學(xué)，2011（04）：120-154.

Q1

A

1674-2060（2016）01-0019-01