文档介绍：基因工程菌在矿物加工方面应用的研究进展
摘要:基因工程菌在矿物加工方面的应用主要是浸矿方面,总结了一些先进分子生物学技术
在浸矿微生物鉴定和浸矿微生物基因工程育种两方面的应用情况。
关键词:基因工程菌生物浸矿浸矿微生物鉴定基因工程育种
目前,越来越多的分子生物学技术被应用到浸矿微生物的研究中。PCR技术以其快速、简便、灵敏、特异性好等特点广泛应用于基因工程、环境检测、临床检验等研究领域,它是生物学界的一次重大革命。如今,在PCR技术的基础上,已发展出很多可应用于浸矿微生物检测的先进分子生物学技术。
一、浸矿微生物鉴定上的应用
随着分子生物学技术的发展,蛋白质与基因水平的鉴定方法逐渐成为微生物鉴定的主要手段,其鉴定结果更具有说服力。目前,对于浸矿微生物的鉴定研究也以该水平上的鉴定方法为主,以常规的细胞形态生理生化鉴定手段为辅。
+ CmoL%含量测定和DNA/DNA杂交
大体来说,亲缘关系相近的种,其G+CmoL%含量接近;反之,G + CmoL%含量接近的两个种,其亲缘关系却不一定接近。一般来说,同一种微生物,其种内各菌株间的G+CmoL%%~ %,差值过小(低于2%),则没有分类学上的意义;若差值在5%以上,可认为是2个不同的种;若相差超过10%,则可考虑它们属于不同的属。因此,G+ CmoL%值的用途主要在于排除不确切的分类单元,而不是用它去建立一个新的分类单元[1、2]。
DNA/DNA杂交是将待测的不同来源的DNA在体外加热使其解链,并在合适条件下使互补的碱基重新配对,然后测定杂交百分率。此值越高,说明两碱基顺序的同源性越高,即其间的亲缘关系越近[1、2]。
这两种方法已经成为了细菌分类鉴定中的基本方法,是描述细菌分类单元中种属的一项基本标准。在浸矿微生物鉴定研究中也得到了广泛的应用,如Paul R Norris等[3]对多种来源的几株嗜酸性中等嗜热的革兰氏阳性的亚铁离子和硫化矿氧化细菌进行了鉴定。他们采用了SDS-凝胶电泳(SDS-PAGE)测定了全细胞蛋白质
,同时提取了细胞的DNA进行了G + CmoL%含量的测定与DNA/DNA杂交试验。结合16S rRNA序列分析结果,鉴定了浸矿菌株。
由此可见,这两种方法并非是浸矿微生物鉴定过程中具有确定性意义的方法,但作为基本的方法,它们在鉴定过程中是不能被忽视的。

DNA探针是依据已知菌株的部分基因序列,人工构建限制性核苷酸片段,进行标记加入到菌群基因DNA提取物中,发生反应,从而使菌株得到鉴定的一种方法。
Yates J R等[4]在1984年率先提出了利用基因探针鉴定不同菌种,并从浸出液过程中分离出硫杆菌属菌株。这些探针能够区分不同种属以及菌株,灵敏度很高,能检测到浓度低于104的细菌量。
MarkHernandez等[5]对腐蚀污水管道的嗜酸性菌群进行了研究。他们对其中的几种菌株进行了限制性核苷酸探针识别。所用探针分别为氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌为Thio820;亚铁氧化钩端螺旋菌为Lept581;嗜酸性菌属某个未确定菌种为Acdp821,这些探针都是根据相应菌株的16S rRNA序列确定的。同时,作者还应用了全细胞荧光原位杂交法(FISH法)来鉴定了腐蚀污水管道的嗜酸性菌群。结果表明,该菌群中存在氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌,但未鉴定出亚铁氧化钩端螺旋菌和嗜酸性菌属的菌株。
Bond P L和Banfield J F[6]采用了16S rRNA主体基因序列库中的数据来构建了7个限制性核苷酸探针对酸型矿坑水中的微生物种群进行了原位荧光杂交检测。该探针已经被用于测定微生物的含量和分布情况,包括新的和未经过培养的菌种。并可以在酸型矿坑水中确定微生物的主体分布情况。
由以上研究情况可知,使用合适的探针对于经过培养的细菌菌群与未经培养的环境样品进行特异性反应而鉴定浸矿微生物是一种非常有效的方法。
rRNA和16S rDNA基因序列分析
16S rRNA为原核生物核糖体小亚基的重要组分,其序列非常保守,因此它在微生物间同源性关系的研究中占有重要的地位。根据大肠杆菌16SrRNA中的保守区域序列设计引物,利用PCR技术来扩增待测微生物的16S rRNA序列,再通过相关的分子生物学软件与已知微生物的16S rRNA序列进行比对
,可以计算待测微生物的进化距离,分析待测微生物的进化地位。目前, 16S rRNA分析在浸矿微生物的鉴定中得到了广泛的应用。16S rDNA是编码原核生物16S rRNA的基因,长度约为1 500 bp,其序列包含10个可变区和与之相同的11个恒定区,可变区的变异程度与细菌的系统发育密切相关。16S rDNA分析在浸矿微生物的研究中也得到了广泛的应