好-稳定性同位素探测技术在微生物生态学研究中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第5期生态学报Vo1．26．No．520o6年5月ACTAECOLOGICASINICAM8y，2006稳定性同位素探测技术在微生物生态学研究中的应用葛源，贺纪正，郑袁明，张丽梅，朱永官(中国科学院生态环境研究中心系统生态国家实验室，北京100085)摘要：稳定性同位素标记技术同分子生物学技术相结合而发展起来的稳定性同位素探测技术(stableisotopeprobing，SIP)，在对各种环境中微生物群落组成进行遗传分类学鉴定的同时，可确定其在环

2、境过程中的功能，提供复杂群落中微生物相互作用及其代谢功能的大量信息，具有广阔的应用前景。其基本原理是：将原位或微宇宙(microcosm)的环境样品暴露于稳定性同位素富集的基质中，这些样品中存在的某些微生物能够以基质中的稳定(性同位素为碳源或氮源进行物质代谢并满足其自身生长需要，基质中的稳定性同位素被吸收同化进入微生物体内，参与各类物质如核酸(DNA和RNA)及磷脂脂肪酸(PLFA)等的生物合成，通过提取、分离、纯化、分析这些微生物体内稳定性同位素标记的生物标志物，从而将微生物的组成与其功能联系起来。在

3、介绍稳定性同位素培养基质的选择及标记方法、合适的生物标志物的选择及提取分离方法的基础上，举例阐述了此项技术在甲基营养菌、有机污染物降解菌、根际微生物生态、互营微生物、宏基因组学等方面的应用。关键词：稳定性同位素探测技术；微生物生态；微生物功能；应用文章编号：1000．0933(2006)05．1574．09中图分类号：Q93．3；Q938．1文献标识码：AStableisotopeprobinganditsapplicationsinmicrobialecologyGEYuan，HEJi-Zheng’，

4、ZHENGYuan-Ming，ZHANGLi-Mei，ZHUYong-Guan(StatekeyLaboratoryofSystemsEcology，ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences，ChineseAcademyofSciences，Be~iing100085，China)．ActaEcologicaSinica，2O06，26(5)：1574—1582．Abstract：Stableisotopeprobing(SIP)，acombinationof

5、isotopelabelingwithmolecularbiologicalapproach，isatechniquethatisusedtoidentifymicroorganismsinenvironmentalsamples，andatthesametime，toexaminemicrobialfunctionsduringthebiogeochemicalprocessesoperatinginvariousenvironmentalsystems．Themethodhasthepotentia

6、lforwideapplicationsinthefuture，sinceitcanprovideabundantinformationaboutmicrobialinteractionsandmetabolicfunctionsincomplexcommunities．TherationaleoftheSIPtechniqueisasfollows．Environmentalsamplesinsituorinmicrocosmareexposedtosubstrateslabeledwithstabl

7、eisotopes．Somemicroorganismsinthesesamplescanmetabolizethestableisotope-enrichedsubstratesastheircarbonornitrogenresourceforgrowth．Thestableisotopeassimilatedbythesemicroorganismsisthenusedtosynthesizecellularcomponentssuchasnucleicacids(DNAandRNA)andpho

8、spholipidfattyacids(PLFA)．Asaresult，themicrobialidentitycanbelinkedtotheirfunctionsbyextractingandanalyzingthesestableisotope-labeledbiomarkersinthemicrobialcommunities．Here，withintroductiontotherangeofstableisotopeenriche