现代生物化学与分子生物学在植物微生物生态学中的应用①

雒国兴

（朔州职业技术学院 山西朔州 036002）

近年，全球生态环境问题受到社会各行各业的重视，我国植物微生态学以及生物学的发展十分迅速，运用以往微生物系统技术进行研究已经无法跟随时代的步伐，因此，需要钻研出科学、先进的技术对微生物系统进行更深入的探索。应用分子生物学以及现代生物化学技术能冲破传统植物微生物生态学科技术的局限，拓展微生物各种信息的获取渠道。

1 植物微生物生态学研究方向

植物微生物生态学的主要研究内容是植物微生态系统，其主要研究的对象为植物各组织细胞内的微生物的构成、演变、更替、基本功能、微生物与其宿主之间的效能。植物微生态学的研究结果表明，植物中的茎部、根部、穗、叶部中富含众多的与植物密切相关的微生物群落，因此，研究植物微生态系统具有非常高的科研价值[1]。

2 现代生物化学提供的技术

剖析、区别微生物的脂质脂肪酸以及蛋白质的特质是现代生物化学技术在植物微生物生态学领域研究中的主要作用。

2.1 蛋白质体学研究技术

组成一切生命的物质基础成分是蛋白质。因此，要研究植物微生物生态学需要应用蛋白质体学（proteomics）研究技术从蛋白质的变化以及组成方面入手。蛋白质体学在20世纪90年代初正式启动，并且于2003年生命科学研究步入了后基因组时代。蛋白质体学研究技术主要经过剖析植物的蛋白机体的改变，进而影响植物的整体变化，揭示蛋白质功能与细胞生命活动的基本规律以及生存模式，更深一层的解析寄生于植物体内的微生物的作用[2]。

2.2 脂质分析技术

脂质分析技术对于生命科学的研究具有非常重要的意义。脂质分析技术主要分析方向是研究PLFA（磷脂脂肪酸）和其他种类的脂肪酸间的比例以及在种类不同的微生物群体中的数量。其根本原因是PLFA（磷脂脂肪酸）作为微生物细胞膜的关键构成成分，PLFA占总体的比例和其总体数量可以展示出微生物系统的构成结构[3]。目前的PLFA（磷脂脂肪酸）分析方法普遍应用于环境微生物领域研究。脂质分析技术具有较强的敏锐度、简单的操作性以及准确的分辨能力，能基于植物生理代谢质量对于微生物群落进行评测。生命科学研究人员能跟踪微生物系统磷脂脂肪酸的构成情况以及数量，进而分析出不同的生物系统的组成与更替[4]。

2.3 BIOLOG技术

20世纪80年代末期美国研发出BIOLOG技术，其最初应用于纯种微生物的鉴定。目前的BIOLOG技术可以鉴定出霉菌、酵母菌、细菌等2 000多种病原微生物以及环境微生物。BIOLOG技术能保证微生物正常生命活动不受影响且无需分离微生物系统的情况下对其生活状态进行分析、研究与提纯，能迅速的绘制出具有超高分辨度的生活状态图谱，清晰地呈现研究数据。

3 现代分子生物学

物种都具有独特性，由于组成每个物种的基因不同，因此各个物种的机体反应也不尽相同。在植物微生物生态学领域研究采用科学、合理剖析微生物基因，可以帮助研究人员更加清晰地了解微生物系统。现代分子生物学可以提供研究植物微生物生态学相关的基因技术。

3.1 16S rDNA基因克隆文库

建立16S rDNA（16S ribosomal DNA identification）基因克隆文库是研究植物微生物生态学领域的常规研究办法。16S rDNA的操作方法需要首先将区分出的微生物基因进行扩充进而得到更多的16S rDNA，再通过解析扩充的基因类型的特征并且加以标记、记录、编号；再次，和构建的16S rDNA基因克隆文库的相关库内信息进行比较与解析，将种类不同的基因与其特征进行记录与分析，进一步得到植物微生物系统的复杂性以及特征；最后完善和更新16S rDNA基因克隆文库，进而全方位地显示出微生物的特质。

3.2 限制性片段长度的多态性技术

限制性片段长度的多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）又可以表示为PCRRFLP分析。限制性片段长度多态性作为一种能作用于DNA分子水平的多态性监测技术，其作用原理是通过印迹技术、探针、限制性内切酶、杂交技术、核酸电泳技术的综合性运用。这种技术已经在微生物群落研究领域普及。PCR-RFLP分析技术是通过PCR扩充后，运用限制酶对微生物的基因进行切割，得到不同的基因碎片，再利用探针监测DNA的复杂性以及分析出现碱基因变异的具体位置，随后通过标记和记录限制性内切酶切割位置DNA序列，基于DNA切割酶位点分析植物微生物的基因特征，最后运用探针和分割的DNA进行杂交，进而剖析DNA之间区别并判断生物系统特质以及基因的研究方法。

3.3 扩增rDNA限制性分析

扩增rDNA限制性分析具有很强的特征解析能力与高效的特点，这种研究方法能不受宿主与微生物纯度等因素的影响。扩增rDNA限制性分析可以分析出各种植物微生物的系统构成以及新陈代谢模式与进化方式。这种方法可以选择扩充微生物基因段的本能，运用限制性切割酶扩充的基因段，获取目标基因段，将得到的数据与克隆数据库进行比较解析，制作出特点图表，将不同的微生物系统rDNA进行顺序排列，剖析出生物的生理情况和特征。

4 结语

在植物微生物生态学系统研究中应用现代生物化学与分子生物学技术突破了传统植物微生物生态学技术的局限，能准确的挖掘出植物微生物种类的多元化、各种组成的部分特质以及遗传的多样化，并且可以对研究样本进行客观准确的剖释。但是，目前现代生物化学与分子生物学这2个领域在实际解决问题中的主要研究方向不同，现代生物化学技术主要可以评测生物群落构成，而微生物群落基因水平则需要分子生物学技术进行鉴定。因此，要将现代生物化学与分子生物学技术有机利用，才能更加全面的了解植物微生物生态学，为植物微生物生态学的研究提供更加有力的科学依据。