如何將微生物群落與其功能聯(lián)系起來(lái)是環(huán)境微生物生態(tài)學(xué)研究中的一個(gè)重要課題。本課題的探索可以豐富人們對(duì)微生物功能多樣性的認(rèn)識(shí),在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)境和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。過(guò)去,具有特殊功能的微生物通過(guò)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)得到分離和鑒定,但只能在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)出總數(shù)量的0.1%-1%的微生物。有關(guān)微生物功能的大量信息尚不清楚。近年來(lái),穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)與分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合,發(fā)展了穩(wěn)定同位素探測(cè)技術(shù),可用于識(shí)別各種環(huán)境中的微生物群落成分,同時(shí)確定其在環(huán)境過(guò)程中的作用。它可以提供大量關(guān)于復(fù)雜群落中微生物相互作用和代謝功能的信息,從而使微生物群落與其功能密切相關(guān),具有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)然,穩(wěn)定的同位素標(biāo)記化合物是這項(xiàng)技術(shù)不可或缺的。

SIP技術(shù)的過(guò)程

SIP的基本工藝如下:?在原地或微觀暴露于穩(wěn)定的同位素標(biāo)記襯底物,這些樣品中的一些微生物可以利用襯底物中穩(wěn)定的同位素標(biāo)記化合物作為物質(zhì)代謝和自身生長(zhǎng)需要的碳或氮來(lái)源。然后,穩(wěn)定同位素可以吸收和吸收到微生物中,并參與某些物質(zhì)的生物標(biāo)記物的合成,如核酸(DNA和RNA)和磷脂脂肪酸(PLFA)(這也被稱為DNA穩(wěn)定同位素探測(cè),RNA穩(wěn)定同位素探測(cè)和PLFA穩(wěn)定同位素探測(cè))。最后,通過(guò)提取、分離和純化,分析了這些微生物穩(wěn)定的同位素標(biāo)記生物標(biāo)志物,以了解微生物在環(huán)境中的關(guān)系。圖中顯示了SIP方法的流程圖。1?[1]?.

無(wú)花果。1SIP方法流程圖(以DNA穩(wěn)定同位素探測(cè)為例)。

同位素標(biāo)記化合物在SIP中的應(yīng)用

在現(xiàn)有的SIP實(shí)驗(yàn)中,?13?c標(biāo)記化合物主要用作標(biāo)記物。主要有三類?13?c標(biāo)記復(fù)合矩陣:?13?公司?2?,?13?C-甲基化合物(例如?13?總經(jīng)理?4?,?13?總經(jīng)理?3?哦,?13?總經(jīng)理?3?及?13?總經(jīng)理?3?和?13?C-氫碳(例如?13?C-醋酸,?13?C-葡萄糖,?13?咖啡因,?13?C-萘,?13?C-苯?13?C-甲苯,?13?c-酚,?13?丙酸c)。選擇?13?C-矩陣可能取決于研究的目的。例如,?13?公司?2?主要用于研究水稻田植物微生物在陸地生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)、土壤碳周轉(zhuǎn)率、產(chǎn)甲烷機(jī)理和產(chǎn)甲烷菌等方面的相互作用。?13?C-甲基化合物主要用于研究甲基營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌(甲烷營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌、甲烷營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌、甲烷營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌)。?13?C-碳?xì)浠衔镏饕糜谘芯慷嗦嚷?lián)苯、多環(huán)芳烴和其他有機(jī)污染物的生物降解過(guò)程和機(jī)理。與此同時(shí),參與核酸、磷脂和脂肪酸大分子合成的其他穩(wěn)定同位素標(biāo)記化合物?體內(nèi)的?,例如?15?N,?18?哦,?2?有標(biāo)記的化合物,也有可能被用作SIP實(shí)驗(yàn)的標(biāo)記。尤其是,?15?N標(biāo)記化合物可用于研究各種微生物官能團(tuán)及其在氮生物地球化學(xué)循環(huán)中的相互作用。?[2]?.