荧光原位杂交技术在环境微生物生态学解析中的应用研究_孙寓姣
荧光原位杂交技术在基因检测中的应用研究
荧光原位杂交技术在基因检测中的应用研究荧光原位杂交技术（FISH）是一种生物学技术，用于检测细胞和组织中的基因、染色体和蛋白质。
FISH技术是一种高分辨率的技术，能够针对单个基因分子或染色体进行检测，从而提高了基因检测的准确性和可靠性。
FISH技术的普及率越来越高，已经成为现代分子生物学领域中不可缺少的技术手段之一。
1. FISH技术的原理FISH技术是利用DNA分子的互补配对原理，将携带有荧光标记的探针与靶标DNA序列进行高度特异性的杂交反应，从而实现对靶标DNA序列的检测。
FISH技术的探针可以是DNA、RNA或蛋白质，根据探针的种类和用途不同，FISH技术也可分为基于DNA的FISH、基于RNA的FISH和基于蛋白质的FISH等多种类型。
基于DNA的FISH是最为常用的一种FISH技术，其原理是将DNA探针与靶标DNA杂交并检测荧光信号强度，以便确定目标DNA序列的分布情况、质量和数量。
2. FISH技术的应用FISH技术在基因检测中的应用非常广泛，可以用于研究各种遗传疾病、染色体异常、癌症等疾病。
FISH技术还可以用于分子诊断、肿瘤学、遗传咨询和生殖医学等领域。
下面将介绍FISH技术在遗传病、染色体异常和癌症等方面的应用。
2.1 遗传病的FISH检测遗传病是由基因异常导致的疾病，FISH技术可以用于检测遗传病相关的基因突变或染色体异常。
例如，FISH技术可以用于检测布氏菌和伤寒杆菌等病原微生物的存在，从而确定感染者的诊断和治疗方案。
FISH技术还可以用于分析多种遗传性疾病的基因突变和染色体缺陷，例如：唐氏综合症、先天性心脏病等。
2.2 染色体异常的FISH检测染色体异常是指染色体数量和结构异常，FISH技术可以用于检测染色体异常和定位染色体断点。
例如，FISH技术可以用于检测癌症细胞中的染色体缺失、重复和易位现象，从而确定癌症的类型、分级和预后。
在生殖医学中，FISH技术还可以用于检测染色体异常和筛查遗传病风险。
用荧光原位杂交(FISH)技术鉴定赤潮甲藻的研究
用荧光原位杂交(FISH)技术鉴定赤潮甲藻的研究张宝玉;王广策;齐雨藻;邹景忠;曾呈奎【期刊名称】《高技术通讯》【年(卷),期】2005(015)011【摘要】探索了用荧光原位杂交(Fluorescence In Situ Hybridization,FISH)技术检测赤潮藻的可行性.用FISH技术鉴定了2株已知的赤潮甲藻--东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和塔马亚历山大藻(Alexandrium tamarense).荧光标记的DNA探针是东海原甲藻的核糖体转录单元内间隔区(ITS)序列.研究结果如下:(1)在荧光显微镜下观察与荧光探针杂交后的东海原甲藻细胞,在细胞顶端可见绿色的荧光,而作为对照的塔马亚历山大藻在与标记的探针杂交后没有产生绿色荧光,说明探针只与目标株东海原甲藻反应,不与对照组反应,表明根据ITS序列设计的探针是高度特异的,(2)材料固定后,经蓝光激发,均未产生细胞内源的叶绿素和甲藻素等色素荧光干扰杂交信号的现象,说明固定材料的方法正确.以上的结果表明,FISH 技术在鉴定赤潮微藻方面具有其它技术无法比拟的优越性:准确、快速、简单,将其应用到现场定性、定量检测赤潮微藻方面将具有很大的潜力.【总页数】5页(P101-105)【作者】张宝玉;王广策;齐雨藻;邹景忠;曾呈奎【作者单位】中国科学院海洋研究所,青岛,266071;中国科学院研究生院,北京,100089;中国科学院海洋研究所,青岛,266071;暨南大学水生生物研究所,广州,510632;中国科学院海洋研究所,青岛,266071;中国科学院海洋研究所,青岛,266071【正文语种】中文【中图分类】P7【相关文献】1.四种海洋藻华甲藻与红色赤潮藻的化学互感作用(allelopathy)初步研究 [J], 王欢;胡章喜;唐赢中2.基于现场调查和MODIS卫星遥感下东海原甲藻主导的混合甲藻赤潮生消规律研究 [J], 陈莉婵;杨萌萌;许永久;沈盎绿3.基于现场调查和MODIS卫星遥感下东海原甲藻主导的混合甲藻赤潮生消规律研究 [J], 陈莉婵;杨萌萌;许永久;沈盎绿4.常见桡足类对赤潮生物中肋骨条藻和东海原甲藻的摄食效应研究 [J], 陈雯雯;向舒;沈盎绿5.初析赤潮成因研究的围隔实验结果Ⅱ．浮游植物群落演替与甲藻赤潮 [J], 林昱;庄栋法;陈孝麟;唐森铭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
荧光原位杂交技术及其在植物学中的应用现状
荧光原位杂交技术及其在植物学中的应用现状荧光原位杂交是Langer在1982由原位杂交改善而来[1]，其基本原理为：根据核苷酸碱基互补配对原则，使荧光标记的探针序列与靶DNA序列进行杂交，然后用合适的检测方法将荧光信号检出，达到基因定位的目的。
因其具有灵敏度高、特异性强、定位准确、快速有效、安全直观等特点而被应用于很多领域。
自从1985年Raybm[2]首次将原位杂交技术应用于植物染色体研究后该技术便在植物学研究中得到了广泛的应用。
1 荧光原位杂交技术的发展与改进荧光原位杂交是在放射性同位素原位杂交的基础上改进而来的，Manning等[3]在1975年最早用非放射性的生物素通过细胞色素C与RNA分子链接，开创了非放射性标记，Rudkin等1977年在放射性同位素标记的基础上发明了用间接免疫荧光法检测目的DNA的非同位素原位杂交技术，Langer等在1982年成功地实现了首例用生物素标记探针的原位杂交，自此荧光原位杂交技术真正建立并不断发展改进。
随着分子生物学技术的发展，FISH技术还衍生出了引物原位标记、间期核FISH、染色体原位抑制技术等，并且还发展出M- FISH、3D-FISH、Rx-FISH技术、CGH 以及近年来微阵列技术等这些更为完善的FISH技术。
1.1 FISH中探针的发展改进特异探针序列的正确选择是FISH技术中的一个关键，随着FISH技术发展，针对不同的研究对象和目的，探针的类型也有了许多改进，主要有以下几种：1）染色体特异重复序列探针：rDNA、端粒、着丝粒以及类似于α卫星、卫星Ⅲ等重复序列上重复元件可达106拷贝数，其杂交靶位点大于1Mb，杂交信号易于检测，常用于检测非整倍体；2）基因组探针：高等动物基因组DNA除过很小一部分的编码序列外有一些高频率的重复序列，进化上的保守性使其具有物种特异性，作为探针，可分析多倍体的起源、进化、基因组成等；3）单拷贝序列探针：针对靶片段中的单拷贝序列而选择的此类探针，通常是某个基因的DNA克隆、RFLP或RAPD标记或是用大的插入片段；4）染色体文库探针：此类探针由从基因组文库中的一条染色体或某一区域核酸片段组成，片段较小，因此被破坏的可能性小。
荧光原位杂交技术及其在微生物生态学中的应用_呼庆
第24卷第5期2004年5月生 态 学 报AC TA ECOLOGICA SIN ICAV o l.24,N o.5M ay ,2004荧光原位杂交技术及其在微生物生态学中的应用呼 庆,齐鸿雁*,张洪勋(中国科学院生态环境研究中心环境生物技术研究室,北京 100085)基金项目:国家“十五”科技攻关重点资助项目(2001BA903B)收稿日期:2003-10-21;修订日期:2004-01-10作者简介:呼庆(1977～),男,内蒙古呼和浩特市人,博士生,主要从事环境微生物分子生态学研究.*通讯作者Author fo r co rrespond ence 。
E-mail :qih y @Foundation item :th e National “Ten th F iv e-year Plan ”Key Techn ologies R &D Prog rame(No.2001BA903B)Received date :2003-10-21;Accepted date :2004-01-10Biography :HU Qing,Ph.D.candidate,mainly engaged in molecular ecology of environmental microorganism.摘要:综述了荧光原位杂交技术(fluor escence in situ h ybridization FIS H)在微生物生态学领域的各种应用,同时就其发展过程、原理及种类做了介绍。
关键词:荧光原位杂交;微生物生态;16Sr RN A;探针Fluorescence in situ hybridization (FISH )and its applications in microbial ecologyHU Qing ,QI Hong -Yan *,ZHAN G Hong -Xun (Environmental Biotechnolog y Lab .,Res earch Center for Ec o -envir onmentalSciences ,Ch ines e Acad emy of Sciences ,B eijin g 100085,Ch ina ).Acta Ecolog ica Sinica ,2004,24(5):1048～1054.Abstract :During r ecent y ears,molecular tech niques such as PC R and denaturing g radient g el electro pho r esis (D GG E)o r DN A sequencing hav e rev olutio nized all fields of micr obio lo gy ,a nd sensitiv e detectio n and ex act identifica tio n o f bacteria a re po ssible.Fluo rescence in situ hy bridization (F ISH)using 16Sr RN A pro bes do es no t rely o n PCR amplificatio n,a nd as such prov ides a useful complementa ry tech nique to DG GE for the ana ly sis of o rg anisms.Because of FI SH allo wing nucleic acid sequences to be exa mined inside cells witho ut a ltering the cell 's mo rpho lo g y o r the integ rity o f its v arious compar tments and pr oviding info r matio n abo ut number,spatial distributio n and cellular env ironment,it has beco me a po w erful too l fo r phylog enetic,eco lo gic,diag no stic and enviro nmenta l studies in micr obio lo gy.Fluo rescence in situ hy bridization ca n detect nucleic acid sequences by a fluor escently labeled pr obe that hybridizes specifically to its complementa ry ta rge t sequence within the intact cell .Its g ener al procedure in FISH a na ly sis ofmicr oo rg anisms is as follow s :(1)fix ation of the specimen ;(2)pr epa ration of th e sam ple ,possibly including specificpret reatment steps ;(3)hy bridization w ith the respectiv e pro bes fo r detecting the respectiv e tar ge t sequences ;(4)w ashing steps to r emov e unbound pr obes ;(5)mounting ,v isualization and documentatio n of r esults .Because F ISH g iv es a detailed picture of the micro envir oments without any selectiv e purificatio n o r amplificatio n steps ,ther e is a la rg e sco pe o f FISH applica tio ns .It ha s bee n ex tensiv ely used in the field of envir onmental micr oo rg anisms div e rsity such a s the inv estiga tio n o f micro bia l communities o f aqua tic ha bitats and soil ha bitats.M o st o bliga te mic ro bia l symbio nts a re as-y et uncultur ed.U sing the 16Sr RN A approa ch ,they can be identified and ph ylog ene tica lly ing different FI SH stra teg ies,bacte rial endo symbio nts w er e detected in many micro or ganisms.Po pulation analysis by F ISH has prov en par ticula rly useful fo r descriptio n o f the no rma l flo ra o r that o f mixed micro bia l infectio ns.This has been sho wn fo r medicine resea rch such as ora l cavity ,g astro -intestina l flo ra,respira tor y t ract infectio ns.It sh ould be pointed o ut that FISH is no t f ree o f bia ses a s with o ther mo lecula r methods.T he mo st st riking pr oblem is auto fluo rescence of micro org anisms themselv es.In additio n,accur acy and reliability of FIS H is highly dependent o n the specificity of the o lig o nucleo tide pro be.that FI SH as a pow er ful to ol will make mo r e co ntributionscommunities.Key words:fluo rescence in situ hy bridization;micro bial eco lo gy;16Sr RN A;pro be文章编号:1000-0933(2004)05-1048-07 中图分类号:Q93-3,Q938 文献标识码:A微生物是地球生物圈的重要组成部分。
厌氧颗粒污泥中微生物种群变化的分子生物学解析
厌氧颗粒污泥中微生物种群变化的分子生物学解析
孙寓姣;左剑恶;李建平;鲁颐琼
【期刊名称】《中国环境科学》
【年(卷),期】2006(026)002
【摘要】荧光定量-聚合酶链式反应(RTQ-PCR)与荧光原位杂交(FISH)技术对厌氧反应器内不同状态下颗粒污泥中微生物种群的数量变化与空间分布进行研究.结果发现,颗粒污泥中真细菌明显多于古细菌,但随着厌氧反应器有机负荷的提高,古细菌明显增加,其中产甲烷丝菌也明显增加;真细菌多分布生长在颗粒污泥的外层,而对环境条件敏感的古细菌多分布生长在内层,且随着反应器有机负荷的提高,这种层状分布的特点更为明显.
【总页数】5页(P183-187)
【作者】孙寓姣;左剑恶;李建平;鲁颐琼
【作者单位】清华大学环境科学与工程系,北京,100084;清华大学环境科学与工程系,北京,100084;清华大学环境科学与工程系,北京,100084;清华大学环境科学与工程系,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】X703.5
【相关文献】
1.柠檬酸废水厌氧颗粒污泥微生物菌群结构解析 [J], 曾涛涛;廖伟;谢水波;荣丽杉;李仕友;蒋小梅;马华龙
2.利用分子生物技术对厌氧颗粒污泥中微生物种群结构的研究 [J], 左剑恶;邢薇;孙寓姣
3.钾矿胁迫堆肥对土壤中钾的降解及其微生物种群变化的影响 [J], 王梦亮;张建栋;王俊宏;刘滇生
4.脑卒中后抑郁患者大便标本检测中的微生物种群变化分布分析 [J], 李延红;周启宇;李盼盼;孙士宾;靳智凯;席子明
5.ⅠⅡ-ASBR中厌氧颗粒污泥的微生物组成及特性 [J], 徐宏英;李亚新;岳秀萍;王慕华;苏槟楠
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荧光原位杂交技术的应用研究
荧光原位杂交技术的应用研究荧光原位杂交技术（Fluorescence In Situ Hybridization，FISH）是现代生命科学中一种重要的分子生物学手段。
它可以帮助研究者对细胞中的DNA和RNA进行高精度检测，以获得关于基因组结构、功能和调节的深入了解。
本文将介绍荧光原位杂交技术的基本原理、发展历程以及应用研究。
一、基本原理荧光原位杂交技术是一种显微镜下的遗传分析技术，它主要基于特异性碱基互补配对的原理。
在荧光原位杂交技术中，研究者会将荧光标记的探针与待检测的细胞或组织样本中的DNA或RNA特异结合，通过观察荧光信号来获得相应序列的位置和数量信息。
荧光探针通常由DNA或RNA突出部分构成，这些突出部分可以与待检测的DNA或RNA序列中互补的碱基配对，从而形成探针/样本复合物。
探针上的荧光标记可以是染料、荧光蛋白或其他发光分子，通过荧光显微镜观察，可以直接观察到目标序列的位置和数量，实现高精度监测和检测。
二、发展历程荧光原位杂交技术的最早形式可以追溯到20世纪70年代，当时科学家们使用辐射性同位素标记的DNA探针进行了首次的原位杂交试验。
这种方法虽然可以标记目标序列，但同时也带来了核辐射的问题，因此尽快走出这种标记方法是一个亟需解决的问题。
随着荧光分子标记的引入，20世纪80年代以来，荧光原位杂交技术得到了迅速发展。
最早的荧光分子标记是荧光酮（Fluorescein），后来逐渐出现了更为明亮和稳定的有机荧光染料和荧光蛋白标记方式。
这些标记可以分别标记不同的DNA或RNA序列，并可以在同一样本中同时检测多个目标序列。
近年来，随着图像分析技术的提升，荧光原位杂交技术得到了更为广泛的应用。
特别是在医学和生物技术领域，成为了检测癌症、罕见病、生物组织细胞变异、微小RNA的定量研究等的首选手段。
三、应用研究由于荧光原位杂交技术可以高精度、高灵敏度、高特异性地监测不同DNA或RNA序列，因此其在生命科学研究中得到了广泛的应用。
荧光原位杂交技术(FISH)及其在环境微生物学中的应用
收 稿 日期 ：２ ０ — ０ ０ ； 回 日期 ： ０ ０ １ — ８ ００１—９ 悔 ２０ —２０
未 污 染的 河 口 水 体 湾
活性 污泥 沉积 物 土壤
按 ＣＦ 测 定的百 分 比 Ｕ
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基金项 目：国家走出青年科学基叠， （９ ２ ０ ７ 豇日 ３ ９ ５ ０ ）和
０ Ｉ Ｈ ｉ ｈ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ １ ｉｒ ｂ ｏＯ Ｔ ｒ ｔｏ ｕ ｅ ｆＦ Ｓ ｎ ｔ ｅ ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｅ ｏ ｉｌ ｇｆ＆ ｅ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｍ ｎ
Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｏｅｃｎ ｔ ｙ ｒ ｉ ｔ ｎ（ＩＨ）ｄｔｃ；ｎｉ ｎ ｎａ ｍｉ ｏ ｉｏｙ ｙｗｏ ｄ ： ｕｒｓｅｔｎｓｕｈｈｉ ｚ ｉ ＦＳ ； ｅｅｔｅｖｒ ｍｅｔｌ ｃ ｂｏ ｇ ｌ ｉ ｉ ｄａｏ ｏ ｒ ｌ 微生物 对整 个 生态系统具 有重要 的影 响 微 生 物链 中的初 级生产者 ，同时在 自然界 的元 素转 化 中 微生物 也是 一个 不可缺 少 的成 员 ，因此 ，了解和 检 测微 生物 的种类 和作 用具有十分 重要 的意 义 检测 微生物 的常规 方法是培 养法，不同类 群的微生物 需 要 特殊 的培养基 这 种方法不 但费 时费力 ，而且 绝 大多数 细菌不 能或很难 培养 。据 统计通 常环境 中可
・
研 究与 应 用 ．
荧光原位杂交技术在环境微生物生态学解析中的应用研究_孙寓姣
荧光原位杂交技术在环境微生物生态学解析中的应用研究孙寓姣1,2 王 勇1 黄 霞1(1.清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084;2.哈尔滨工业大学环境生物技术研究中心,哈尔滨150090)摘 要 近年来,诸多国家在环境微生物领域先后开展了分子生物学研究方法的建立和生物学评价工作。
一些不依靠纯培养的微生物群落的分析方法已得到广泛应用和发展。
荧光原位杂交(FISH )技术,具有细胞在测定过程中不被破坏、形状不改变、特异性强、能够真实反映在自然环境下微生物的情况及分布等特点,在环境微生物群落探测分析中已逐渐被广泛应用。
该技术利用带有荧光标记的特异性寡核苷酸探针,与细胞内相应的靶核糖体结合,能将微生物探测、鉴定到属和种的水平。
运用于硝化细菌、除磷细菌和丝状微生物等废水处理中常见的特征性微生物种群和群落生态学研究中,颇为高效。
该技术的应用避免了传统培养方法进行鉴定和计数的局限性,在环境微生物生态学解析中具有较高应用价值。
关键词 分子生物学 荧光原位杂交 寡核苷酸探针 环境微生物 微生物生态学Application of fluorescence in situ hybridization inanalysis of environmental microbial ecologySun Yujiao 1,2 Wang Yong 1 Huang Xia 1(1.Environmental S imul ation and Poll u tion Control S tate Key Joint Laboratory ,Department ofEnvironmen tal Science and Engineering ,Tsinghua Univers ity ,Beijing 100084;2.Environmental Biotechnol ogy Research Office ,Harbin Industry University ,Harbin 150090)A bstract Recently ,molecular biology methods are established and biology evaluation are carried out inenvironmental microbiology field in many countries .Some methods to analy se microbiological community w ithout traditional culture -based methods are used ex tensively .Fluorescence in situ hybridization (FISH )technology can exactly reflect the natural colo nial morphology of culturable and unculturable org anisms .In FISH method ,especial probes are used to hybridize w ith targeted rRNA in cells ,and the exact identification of bacteria can be attained to genus and species level .Nitrifying bacterium probes ,phosphate -removing bac -terium probes ,and filamentous bacterium probes are often used in microbiology morphology ,count ,spatial distribution studies .FISH technology avoids the localization of bacterial traditional culture -based methods ,and has a g reat potential in environmental microbial ecology analy sis .Key words molecular biology ;fluorescent in situ hybridization (FISH );oligonucleotide probes ;envi -ronmental microorganism ;microbial ecology 资助项目:国家“863”高技术研究发展计划项目(2002AA601220)收稿日期:2003-08-22;修订日期:2003-10-09作者简介:孙寓姣(1975～),女,博士研究生,主要从事环境微生态学研究。
荧光原位杂交技术在微生物群落结构研究中的应用
术 在 应 用 中存 在 的 问题 ， 对 其 应 用 前 景 进 行 了展 望 。 并 关键 词 荧 光 原 位 杂 交 １ Ｓｒ Ｎ ６ Ｒ Ａ 寡 核 苷 酸 探 针 微 生 物 群 落 结 构
维普资讯
净
水
技 术
Ｖｏ． ５ ． ０６ １２ Ｎｏ １ ０ ２
ＷＡ ＲＰ ＴＥ ＵＲＩ Ｉ ＴＩ Ｃ Ｆ ＣＡ ＯＮ ＴＥ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
荧光原位杂交技术在微 生物群落结构研究 中的应用
李华芝 李 秀艳 徐 亚 同
（ 东师 范大 学资 源 与环境 学 院环境 科 学 与技 术 系 上 海 ，０ ０ ２ 华 ２０６ ）
分 析 以及多 种 细胞遗 传 学研 究方 面得 到应用 。１ ８ ９８
ａ ｎ ｔ ｎ ｏ ａ ｔ ｐ ｅ ｅ ｔａ ｄ ｆ ｔ ｒ ｐ ｌ ａ ｉｎ ， ｎ ｅ ｓ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｅ ｐ ｃｅ ｂ ｕ ｈ ｓｔ ｃ ｎ ｌｇ ． ｍｉ ａｉ ｆｐ ｓ ， ｒ ｓ ｎ ｎ ｕ ｕ ｅ ａ ｐ ｉ ｔ ｓ ａ ｄ ｐ ｒｐ ｃ ｉ ｓ ｗ ｒ ｘ ｅ ｔ ｄ ａ ｏ ｔ ｉ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｃ ｏ ｖ ｔ ｅ Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｆ Ｓ ｙ ｒｓ Ｉ Ｈ １ Ｓ ｒ ＮＡ ｏｉ ｏ ｕ ｌ ｏ ｉｅ ｐ ｏ ｅ ｍｉｒ ｂ ａ ｏ Ｒ ６ ｌ ｎ ｃｅ ｔ ｒ ｂ ｇ ｄ ｃ ｏ ｉ ｃ ｍｍｕ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｎ ｔ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｙ
对 于一些 培养条 件要 求较苛 刻 或未被 培养 的细 菌往
境 中监 测和 鉴定 不 同 的微生 物个 体 ．同时对微 生物 群 落进 行评 价 。 目前 ，ＩＨ 技 术广泛 应 用 于微生 物 ＦＳ
荧光原位杂交技术在植物多倍体起源与进化研究中的应用
植物多倍化是一种普遍存在的生物学现象，自然界中约95%的蕨类植物[1]和70% ~ 80%的双子叶植物均为多倍体[2]，同时约50% ~ 70%的被子植物在其进化史中至少经历过一次多倍化进程[3]。
多倍化是植物进化和多样化的重要原动力[4–5]，一些重要的经济作物， 如小麦(Triticum aestivum )、燕麦荧光原位杂交技术在植物多倍体起源与进化研究中的应用付文炎1,2, 刘义飞1, 黄宏文1*(1. 中国科学院华南植物园， 中国科学院植物资源保护与可持续利用重点实验室， 广州 510650； 2. 中国科学院大学，北京 100049)摘要： 多倍化是植物物种形成与多样化的重要原动力。
研究植物特别是一些重要经济作物和园艺植物多倍体的起源与进化，不仅对于揭示多倍体形成过程中性状变异的分子机制具有重要意义，而且可为植物遗传资源的保护与利用提供理论和技术支持。
作为连接基因组序列片段到染色体组的桥梁，荧光原位杂交技术长期被广泛用来研究多倍体形成与进化过程中相关特异基因或序列的表达定位、外源染色体检测和鉴定、基因组结构变异等科学问题。
因此，在简单介绍荧光原位杂交技术发展历史和植物多倍体主要类型的基础上，主要总结了荧光原位杂交技术在植物多倍体起源与进化相关研究上的应用。
关键词： 荧光原位杂交； 基因组原位杂交； 多倍化； 染色体变异doi: 10.3969/j.issn.1005–3395.2014.03.014Applications of Fluorescence in situ Hybridization (FISH/GISH) to Study the Origin and Evolution of Plant PolyploidsFU Wen-yan 1,2, LIU Yi-fei 1, HUANG Hong-wen 1*(1. Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences , Guangzhou 510650, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China)Abstract: Polyploidization is a driving force to the plant speciation and diversification. The researches about the origin and evolution of plant polyploids, in particular crop or horticultural plant polyploids can not only give insights of the molecular mechanism underlying trait variations, but also improve the conservation and utilization of valuable polyploid germplasm resources. The developing of fl uorescence in situ hybridization (FISH/GISH) technique recently provides a bridge between the sequences of a genome and the corresponding chromosomes. The uses of FISH and GISH can help to understand the processes of gene expressions, exotic chromosomal invasions and genomic structural variations related to polyploidy. Thus, the history of the developments of fluorescence in situ hybridization technique and the main types of plant polyploids were brie fly introduced. Furthermore, the recent progresses of the applications of FISH and GISH on the researches of the origin and evolution of plant polyploids were reviewed.Key words: FISH; GISH; Polyploidy; Chromosomal variation收稿日期： 2013–08–28 接受日期： 2013–10–22基金项目： 国家自然科学基金项目(30900119)； 中国科学院植物资源保护与可持续利用重点实验室青年基金项目(211006)资助作者简介： 付文炎(1988 ~ )，女，硕士研究生，从事植物细胞遗传学与基因组学研究工作。
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荧光原位杂交技术在环境微生物生态学解析中的应用研究孙寓姣1,2 王 勇1 黄 霞1(1.清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084;2.哈尔滨工业大学环境生物技术研究中心,哈尔滨150090)摘 要 近年来,诸多国家在环境微生物领域先后开展了分子生物学研究方法的建立和生物学评价工作。
一些不依靠纯培养的微生物群落的分析方法已得到广泛应用和发展。
荧光原位杂交(FISH )技术,具有细胞在测定过程中不被破坏、形状不改变、特异性强、能够真实反映在自然环境下微生物的情况及分布等特点,在环境微生物群落探测分析中已逐渐被广泛应用。
该技术利用带有荧光标记的特异性寡核苷酸探针,与细胞内相应的靶核糖体结合,能将微生物探测、鉴定到属和种的水平。
运用于硝化细菌、除磷细菌和丝状微生物等废水处理中常见的特征性微生物种群和群落生态学研究中,颇为高效。
该技术的应用避免了传统培养方法进行鉴定和计数的局限性,在环境微生物生态学解析中具有较高应用价值。
关键词 分子生物学 荧光原位杂交 寡核苷酸探针 环境微生物 微生物生态学Application of fluorescence in situ hybridization inanalysis of environmental microbial ecologySun Yujiao 1,2 Wang Yong 1 Huang Xia 1(1.Environmental S imul ation and Poll u tion Control S tate Key Joint Laboratory ,Department ofEnvironmen tal Science and Engineering ,Tsinghua Univers ity ,Beijing 100084;2.Environmental Biotechnol ogy Research Office ,Harbin Industry University ,Harbin 150090)A bstract Recently ,molecular biology methods are established and biology evaluation are carried out inenvironmental microbiology field in many countries .Some methods to analy se microbiological community w ithout traditional culture -based methods are used ex tensively .Fluorescence in situ hybridization (FISH )technology can exactly reflect the natural colo nial morphology of culturable and unculturable org anisms .In FISH method ,especial probes are used to hybridize w ith targeted rRNA in cells ,and the exact identification of bacteria can be attained to genus and species level .Nitrifying bacterium probes ,phosphate -removing bac -terium probes ,and filamentous bacterium probes are often used in microbiology morphology ,count ,spatial distribution studies .FISH technology avoids the localization of bacterial traditional culture -based methods ,and has a g reat potential in environmental microbial ecology analy sis .Key words molecular biology ;fluorescent in situ hybridization (FISH );oligonucleotide probes ;envi -ronmental microorganism ;microbial ecology 资助项目:国家“863”高技术研究发展计划项目(2002AA601220)收稿日期:2003-08-22;修订日期:2003-10-09作者简介:孙寓姣(1975～),女,博士研究生,主要从事环境微生态学研究。
E -mail :w -yong02@mail .tsinghua .edu .cn 在传统微生物学研究中,对于自然环境内微生物的认识和了解主要基于常规的培养基培养方法,如显微计数法、活菌计数法(CFU 法)和最大可能数法(M PN 法)等等。
但是通过研究,人们逐步认识到,自然环境中绝大多数(99%以上)的微生物种类是不能通过人工培养获得的[1,2],这就给微生物的分析和研究工作带来了极大的障碍。
目前,微生物学和环境科学研究工作者们,都一直在寻找和探索一些新的分析方法来解决这些问题。
随着近代分子生物学技术的发展,不依靠纯培养的微生物群落结构的分析方法已得到广泛发展和应用。
近年来,针对目前传统微生物分析方法存在的问题,在环境微生物领域,国际上诸多国家先后开展了分子生物学研究方法的建立和生物学评价工作[3,4],更精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性。
目前在微生物生态学研究中常用的方法有:核第5卷第11期环境污染治理技术与设备Vol .5,N o .112004年11月Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control Nov .2004酸探针杂交技术、DNA直接测序、rRNA序列同源性分析方法和梯度凝胶电泳方法等,使微生物生态学研究有了重大突破。
1988年,Giovannoni[5]将原位杂交技术引入了细菌学的研究中,他首先用放射性标记rRNA寡核苷酸探针显微探测细菌。
随着安全性较强的荧光技术的发展,1989年,DeLong首先用荧光标记的寡核苷酸探针来探测独立的微生物细胞。
此项技术即荧光原位杂交(fluo rescent in situ hybridization,FISH)技术,由于它安全、方便、实用,从而在环境微生物监测中得到广泛应用。
通过在环境样品上直接原位杂交,不仅可测定不可培养微生物的形态特征及丰度,而且可原位分析它们的空间及数量分布。
德国慕尼黑大学的Amann教授[6]在环境微生物FISH技术研究中,进行了大量深入详尽的工作。
Wagner[7～10]、Manz[11]及Luxmy[3],在此方面特别是在污水处理中对微生物的种群原位监测投入了大量的精力,对不同城市污水处理厂混合液样品的微生物种群进行荧光探针原位检测,发现beta-亚纲的变形细菌所占比例最高,其次是Cy-tophaga-flavobacterium菌群和高G+C含量的革兰氏阳性细菌,而gamma亚门的变形细菌所占比例较低,在10%以下。
最近,随着这些研究工作的开展,一些分子生物学研究分析技术,其中特别是简便、实用的FISH技术,正在环境科学研究工作中逐渐被广泛应用。
本文将在简述FISH技术基本原理的基础上,对FISH技术在废水生物处理微生物生态学检测中的应用研究状况进行介绍。
1 FISH技术简介1.1 FISH技术的主要原理细菌细胞内核糖体数量达104～105,核糖体RNA(rRNA)有特异区和高度保守区,对物种的进化有指示性作用,被称为微生物体内的“活化石”。
核糖体内的16S-rRNA的序列是最理想的用于基因分类的靶序列。
因为16S-rRNA分子结构上高度保守,只有某些位置有少量核苷酸序列的改变,而这些位置的改变具有种属特异性。
另外,它信息较多,且长度适中,约1500bp。
所以根据16s rRNA序列的保守性和特异性可设计所需要的不同分类级别的寡核苷酸探针。
所谓核酸探针是指,能识别特异核苷酸序列的带标记的一段单链DNA或RNA分子,只与被检测的特定核苷酸序列结合,不与其他系列结合。
对微生物探测的FISH技术中使用的16(～23)S-rRNA寡核苷酸探针,一般是进行了荧光标记20bp左右的特异性核苷酸片段上。
利用该探针与固定的组织或细胞中特定的核苷酸序列进行杂交。
分子杂交是DNA的变性和与带有互补的同源单链退火配对形成双链结构的过程。
而上述过程并不需要DNA或RNA的提纯、扩增等繁琐步骤,实用性较强。
1.2 FISH技术主要步骤该技术主要操作步骤[6]包括:(1)活性污泥的预处理:革兰氏阳性细菌用50%乙醇溶液,革兰氏阴性细菌用4%多聚甲醛处理;(2)样品在载玻片上固定并用乙醇脱水;(3)寡核苷酸探针杂交:一般在46℃下杂交1～3h;(4)样品清洗:用48℃水浴的清洗液及冰浴的超纯水清洗;(5)封片观察。
通常要结合使用一些通用的寡核苷酸探针对微生物样品进行区域界定及不同分类级别的区分。
如EUB338探针是细菌的通用探针,DAPI染色可作背景来界定生物体细胞的区域。
并结合其他特异性探针,选择不同颜色的荧光标记,同时,进行荧光原位杂交。
2 FISH技术在废水生物处理微生物生态学检测中的应用 微生物是废水生物处理过程中的作用主体,通过新陈代谢过程,具有分解和矿化有机物的能力。
处理系统中微生物的一般存在方式为活性污泥和生物膜。
研究并阐述活性污泥及生物膜微生物生态系统的组成、结构与功能,对于进一步了解微生物种群之间的相互关系,以及微生物群落结构与处理效率的相关性及其工程调控,进一步提高微生物对有机污染物的降解能力,提高废水的生物处理效率具有重要的理论和实用意义。
传统的培养法由于具有客观的局限性,不适合对污泥生态结构及物种组成进行全分析。
FISH能够克服传统方法上微生物分离培养的困难,同时,也避免了其他分子生物学方法的烦杂的过程,可准确快捷地反映出各种处理系统中微生物群落的原位分布,是研究环境微生物群落结构的较佳工具。
原位杂交技术相关研究结果充分证明了上述观点:原位杂交发现氨氧化菌Nitrospir-spira广泛分布在各种环境中,而Nitrosomonas却很少在环境中监测到,而实验室传统培养得出的结果却相反。