文档介绍：海洋环境基因组学在海洋生态研究中的应用
张英珊,郑凤英
山东大学威海分校海洋学院,山东威海 264209
摘要:海洋环境基因组学是功能基因组学的一个分支学科,它将基因组学的最新技术引入到海洋生态环境的研究当中,得到了许多有价值的研究成果,显示出巨大的发展潜力。文章总结了海洋环境基因组学所开展的工作和已取得的成果,指出目前海洋环境基因组学的工作主要集中在三个领域:海洋生物基因资源文库的建立与完善;海洋生物对环境胁迫的应激反应及生理机制的研究;探索不同生物种群的基因表达谱是否与生物地理分布相关联。并着重讨论了利用基因组学技术研究环境胁迫对海洋生物物种的分布、生物物种间的相互作用以及水生物疾病的影响。如海洋环境基因组学通过测定基因表达谱的变化,研究海洋生物对环境温度的生理响应,绘制出生物地理图谱;通过测定基因转录水平的变化,更深入地了解温度变化所造成的生理支出,从而预测热气候漂移可能给海洋生态环境所造成的影响。在水生物疾病的研究方面,海洋环境基因组学用DNA微阵列技术分析染病生物的基因表达谱,筛选出发生变化的基因表达,为理解病毒感染机制提供了大量信息。还可以深入研究环境胁迫因子与微生物种群群落的组成关系,并由此找到通过维持水体的微生态平衡来消除某些病害发生的环境条件。
关键词:海洋环境基因组学;环境胁迫;基因表达谱
中图分类号:Q948 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)01-0179-05
近年来,基因组学已发展成为大生物科学中的重要分支科学。基因组学包括以遗传图和物理图构建及DNA测序等研究内容为主的结构基因组学和在基因组水平上全面分析基因生物学功能(包括其生化功能、细胞学功能、发育学功能或生态学功能等)的功能基因组学。迄今为止,结构基因组学的研究已取得了相当的成就:从低等微生物到高等动植物中的许多物种的基因组都已被破译。因此,基因组研究的战略重点不可避免地从大规模测序转向功能基因组学的研究,使得生物学从单一基因或蛋白质的研究转向对多个基因或蛋白质同时进行系统研究,从而达到从基因组整体水平上对生物的活动规律进行阐述的目的。目前,在功能基因组学研究领域中已经衍生出了许多新的分支学科,环境基因组学就是其中之一。
近几十年来,海洋生态环境受到了很大的破坏,极大的影响到了海洋生物的生存。利用基因组学对海洋环境进行抢救性研究是环境学家所面临的巨大机遇和挑战,成为环境学研究的新热点,也由此产生了一门海洋生态学与环境基因组学的交叉学科____海洋环境基因组学。本文就这一全新领域的主要研究内容及热点进行综述。
1 海洋环境基因组学的概念与起源
海洋环境基因组学是以“环境”这一概念为核心,通过海洋生物全基因组功能分析信息,深入了解有关生物响应海洋环境的调控机制,研究海洋生物群落的组成多样性、生理生化以及生态功能的科学。
海洋环境基因组学的思想起源于1991年,γ噬菌体首次作为质体来获取自然界物种的DNA,使人们认识到从海洋微微藻(picoplankton)种群DNA的散弹枪基因库中获取的rRNA基因序列可能成为了解它们的最佳方法。但一直到1996年,当Jeff Stein和Ed Delony将基因组学的最新技术与海洋学的研究方法相结合测定环境样品时,环境基因组学才真正成为一个独立的研究领域, 并由此产生了第一个环境基因组库以美