分类学洪凤美

分类学

放线菌的分子分类

专业：农学系生物技术

班级：07级（1）班

姓名：洪凤美

学号：0701024102

分类学

放线菌的分子分类

摘 要 在放线菌分类学研究中,最初是根据形态特征、生理生化特征等表观分类学特征进行研究。随着分子生物学的飞速发展,放线菌的分类鉴定亦从传统的表型分类进入到各种基因型分类水平。分子分类在放线菌分类研究中起到越来越重要的作用,目前放线菌的分子分类研究主要包括: G + Cmol %测定、DNA杂交、核酸结构分析以及DNA指纹图谱分析等方面。

关键词 放线菌,分子生物学,分子分类

从1875年Cohn发现放线菌至今已有100多年的历史,放线菌分类学作为微生物分类学的分支学科得到了长足的发展,经历了经典分类,化学分类,分子分类和多相分类4个时期。随着科学技术的快速发展,尤其是分子生物学、细胞化学、分子遗传学以及生物信息学的发展,放线菌分类研究也从传统的表观型跨越到了分子水平。1981年Stackebrandt等根据16S rRNA基因相似性,核酸杂交的结果,描绘了放线菌和其他生物之间的系统发育树,用分子生物学手段对传统放线菌分类体系进行了补充和发展,标志着放线菌分类学分子分类(Molecular taxonomy)时期的开始。而随着分子生物学和遗传学研究的深入开展,分子分类在放线菌分类学研究中起到越来越重要的作用。本文就目前放线菌分子分类中常用的方法及其优缺点等进行简述。 1 DNA碱基组成分析

DNA碱基组成比例(G + C mol% )是典型的基因指征之一,一般认为G + Cmol %在种内不超过3% ,在属内不超过10% ,相差低于2%时没有分类学意义。放线菌属于高GC含量的生物,放线菌的G +Cmol %变化最多不超过30%。G + Cmol %分析已成为放线菌鉴定的基本方法,作为描述放线菌分类单位的特征之一。但值得注意的是G +Cmol%含量的分析主要用于分析不确定的分类单元,而不是用它去建立一个新的分类单元。 2 基于核酸杂交的分析

2. 1 DNA-DNA同源性分析

DNA-DNA 同源性常用于亲缘关系密切的微生物种内相似性描述。它在检测错分菌株以及新描述的菌株划归已有分类单元时非常有用。DNA的杂交值可反映出两基因组间序列的相似性;已经证明,每错配1% ,杂交热稳定性降低1% ～2. 2%。1987 年,国际系统细菌学委员会规定,DNA同源性≥70%或杂交分子的热解链温度差≤5 ℃为细菌种的界限。在放线菌分类中,DNA-DNA分子杂交已被确定为建立新种的必要依据之一。目前DNA-DNA分子杂交的方法主要有固相膜杂交、液相复性速率法等。

2. 2 DNA-rRNA 同源性分析

在进化中, rRNA 分子的功能几乎保持恒定,而且其分子排列顺序在有些部位变化非常缓慢,保留了祖先的一些序列,即其序列比DNA更保守。因此DNA同源程度很低的2种微生物在DNA-rRNA杂交中有时会表现出很高的同源性。这使得rRNA在分类研究和系统发育上具有DNA-DNA杂交所不可比拟的优越性。一般来说DNA-DNA杂交反映种及亚种水平的信息, 而DNA-rRNA杂交反映的是属与属以上水平的信息。 3 基于核酸结构的分析

3. 1 核酸一级结构的分析

3. 1. 1 16S rRNA / rDNA基因序列的分析

在漫长的进化中, rRNA的结构有较好的保守性,因此一些特征核酸序列,成为了属种鉴定的分子基础。其中位于原核细胞核糖体小亚基上的16S rRNA长约1 540 bp,结构和碱基排列复杂度适中,较易于进行序列测定和分析比较,因此广泛被用作细菌之间种属鉴定的依据。该技术目前在放线菌分类中常被用于放线菌种属的初步鉴定,但是值得注意的是仅根据该指标并不能确定菌株的种属,必须结合其他的分类指标。

3. 1. 2 16S～23S rRNA 转录间区序列的分析

16S～23S rRNA 转录间区序列( 16S～23S rRNAIntergenic Spacer Regions, ISR)的进化速率比16SrRNA大10 倍,在细菌的不同属种中拷贝数、碱基排列顺序以及内含的tRNA基因的数量和种类均不同,其序列大小比16S rRNA 更具直接测序优势,通过PCR后电泳显示ISR多样性和序列分析可鉴别细菌属与种。但是16S～23S rRNA的不同拷贝之间大小比较相近且不易区分,需要采取有效的手段,以确保能够扩增出所有的拷贝。

3. 2 RNA二级结构的分析

1981年,Woese等以E. coli的16S rRNA基因为研究对象,初步推断出了16S rRNA 基因二级结构模型,揭示其具有比一级结构更大的保守性,并且具有很多一级结构没有的特征,如茎环结构等,这些特征有很强的种属

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特异性。近年来RNA二级结构的研究逐渐为分类学家所关注,已有分类学家利用16S rRNA的二级结构进行种属,甚至更高分类级别的修正和分析 。但是由于RNA二级结构模型仍不是十分完善,该项指征在放线菌分类学领域还没有得到普遍推广,相信随着相关研究的不断深入, RNA二级结构会作为一个新的分类指标,成为系统分类的一个重要补充。

4 基于DNA指纹图谱的分析

4. 1 PCR2RFLP分析

DNA限制性片段长度多态性分析(Restric-tion Fragment Length Polymorphism, RFLP) 是上世纪末兴起的一种DNA分析技术。人们将PCR技术与RFLP分析结合,即利用PCR技术扩增普遍存在于菌株中的保守基因区域,再用特异的限制性内切酶对得到的基因片段进行酶切、电泳和图谱分析。

目前16S rDNA PCR-RFLP已是细菌分类中应用最广的快速分群方法,张海涛等曾应用该法有效地对海绵中放线菌进行了种属分群 …… 此处隐藏：2273字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……