土壤微生物群落结构研究方法进展.PDF

DOI:10.13758/ki.tr.2004.05.004 土 壤 (Soils), 2004, 36 (5): 476~480 土壤微生物群落结构研究方法进展① 张瑞福 崔中利 李顺鹏 （南京农业大学农业部农业环境微生物工程重点开放实验室 南京 210095 ） 摘 要 分离培养技术在土壤微生物的研究中有很大的局限性，因为土壤中的微生物大部分还处于不能被 分离培养状态。随着微生物研究技术的发展尤其是分子生物学技术的发展，一系列不依赖于培养的技术在土壤微 生物研究中得到广泛应用。本文介绍了生物标志物法、SCSU、DNA 复性分析、DGGE、TGGE、ARDRA、T-RFLP 、 SSCP、PAPD 和ERIC-PCR 图谱分析等方法在土壤微生物群落结构研究中的应用。 关键词 微生物群落结构； 不依赖培养； 研究方法 中图分类号 Q 938 土壤是一个极为复杂的生态体系，土壤微生物 群落动态分析上的应用十分广泛。磷脂是构成生物 学一直被认为是研究中的“黑匣子” （black box ）。许 细胞膜的主要成分，约占细胞干重的5%[3] 。在细胞 多研究已经证实，通过传统的分离方法鉴定的微生 死亡时，细胞膜很快被降解，磷脂脂肪酸被迅速代 物只占环境微生物总数的0.1 % ~ 10 %[1, 2] 。传统的土 谢掉，因此它只在活细胞中存在，十分适合于微生 壤微生物研究方法如分离计数法、显微镜法往往会 物群落的动态监测。另一个重要因素是脂肪酸具有 过低估价土壤微生物的群落结构组成，虽然使用电 属的特异性，特殊的甲基脂肪酸已经被作为微生物 子显微镜或荧光抗体染色法可以对土壤微生物形态 分类的依据。磷脂脂肪酸谱图分析法首先将磷脂脂 [4] 多样性进行观察，但是这两种方法并不能描述出土 肪酸部分提取出来 ，然后用气相色谱分析，得出 壤微生物的群落结构组成方面的信息，也无法描绘 PLFA 谱图。群落的微生物结构发生变化，即可以通 出不同群体的生理差异。随着微生物研究技术的发 过谱图的变化得到快速有效的监测。甲基脂肪酸酯 展尤其是分子生物学技术的发展，土壤微生物学家 是细胞膜磷脂水解产物，该法利用 MIDI 系统（一 开发出一系列的研究土壤微生物群落结构的方法。 种气相色谱分析系统）分析出全细胞的FAME 谱图。 Wilkinson SC[5]等人用PLFA 谱图法找出了微生物群 1 生物标志物（Biomarker）法 落与树木根系的关系。 使用生物标志物来定量描述土壤微生物的群落 Haack[6]等人通过试验验证了 FAME 谱图法分 结构组成是最常用的方法之一。这种生物标志物通 析土壤微生物群落的可行性，还同时进行了生物量、 常是微生物细胞的生化组成成分或是细胞外分泌产 分类结构实验，结果表明FAME 谱图法能够监测土 物。当测定土壤中这些化合物时，首先使用一种合 壤微生物群落细微变化。为人们提供了一个监测土 适的提取剂直接把其从土壤中提取出来，然后对提 壤微生物群落结构的常规方法。 取物进行纯化后用合适的仪器加以定量测定。用这 Yao Huiying[7]等应用PLFAs 分析了8 个不同肥 种方法来定量描述土壤微生物的群落结构组成的优 力水平和种植历史的中国红壤的微生物群落结构， 点是既不需要把微生物的细胞从环境样中分离，同 发现PLFAs 总量与土壤有机C 、总N 、微生物量C 时又能克服由于对微生物培养而导致不同微生物种 和基础呼吸呈显著正相关，种植历史和植被类型对 群可能会发生选择性生长