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微生物群落结构的研究一直是微生物生态学和环境科学研究的热点内容,除了依靠传统的微生物培养方法外,经常采用的一种研究手段是通过直接提取群落中样品总的DNA或RNA,利用荧光实时定量技术通过设计物种特异性的引物来定量群落中不同物种的含量。在该研究手段中,特异性引物的设计占有举足轻重的地位,如何设计更加特异的引物,以及对设计的引物进行合理的评估等,都是首先需要解决的问题。 本课题以古井贡酒中大曲和窖泥的微生物群落为研究对象,研究内容包括两个方面: 首先根据自行设计的特异性算法开发一款搜索特异性序列搜索的软件Sequence-Analysis,用其对古井大曲和窖泥微生物群落物种的16S rDNA序列进行计算,设计特异性引物,然后通过分子生物学试验验证引物的扩增情况。 其次尝试分别利用物种全基因组信息、物种特异性基因、以及非16S等基因三种方案设计物种特异性引物,然后对引物扩增后凝胶电泳结果进行统计分析,从引物扩增的成功率和引物特异性扩增的成功率两个方面来评估三种引物设计方案的优劣。 本课题中,针对古井微生物群落以全基因组,特异性基因以及非16S等基因三种方案为模板总共设计了130对引物,根据PCR扩增后凝胶电泳结果统计利用全基因组,特异性基因以及非16S等基因设计引物的扩增成功率分别为36.14%,44.74%,33.33%,引物的特异性扩增成功率分别为26.50%,31.58%,33.33%。从结果上来看,利用特异性基因法设计的物种特异性引物的成功率要明显的高于直接利用全基因组法设计的特异性引物。而在引物的特异性扩增上,利用特异性基因法与非16S等基因法成功率基本持平,都要高于直接利用全基因组设计的引物。 通过本课题的研究,在进行微生物群落特异性引物的设计时,我们建议优先选择物种特异性基因进行设计,对于没有特异性基因的物种,选择全基因组序列进行设计,对于特异性基因和全基因组序列都不存在的物种,如果要研究其群落丰度的话,可以尝试通过查找其非16S等基因序列进行特异性引物的设计。