微生物多样性研究进展
湖泊微生物多样性研究进展
一、湖泊微生物多样性的研究进 展
在过去的几年里，关于湖泊微生物多样性的研究主要集中在物种多样性、分 布特征和生态功能等方面。通过对不同湖泊的调查和研究，科学家们发现湖泊微 生物多样性受多种因素的影响，如湖泊的水质、气候、地理位置等。同时，不同 地区的湖泊微生物多样性也呈现出独特的特征。
例如，对国内太湖的研究发现，太湖微生物群落主要由蓝藻、绿藻、硅藻等 构成，其中蓝藻为优势种群。而在太湖的不同区域，微生物的分布和丰度也存在 明显的差异。研究者还利用高通量测序技术，对太湖微生物群落结构进行了深入 分析，发现不同季节和不同水深度的微生物群落结构也存在差异。
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营养盐也是影响湖泊微生物多样性的重要因素之一。在营养盐丰富的湖泊中， 各种微生物都能够得到充足的养料供应，因此其多样性也相对较高。而在贫营养 盐的湖泊中，由于养料供应不足，只有部分适应性强的微生物才能够得以生存， 因此其多样性相对较低。
三、湖泊微生物多样性的保护意 义
湖泊微生物多样性的保护具有重要的意义和价值。首先，湖泊微生物多样性 是维持湖泊生态系统稳定的重要基础。微生物在湖泊生态系统中扮演着分解者、 生产者和消费者的角色，对湖泊中的有机物分解、能量流动和物质循环起着至关 重要的作用。维护湖泊微生物多样性的稳定有助于保持湖泊生态系统的平衡和稳 定。
此外，国外的科学家也对湖泊微生物多样性进行了深入研究。例如，在对美 国东北部一个浅水湖泊的研究中，研究者发现该湖泊的微生物群落结构受到营养 盐、温度和光照等多种因素的影响。同时，该湖泊的微生物多样性也受到气候变 化的影响，如过去十年中湖泊微生物多样性的变化与气候变化密切相关。
二、湖泊微生物多样性受到的影 响因素
湖泊微生物多样性研究进展
目录
01 一、湖泊微生物多样 性的研究进展
生物多样性生态学的研究进展和展望
生物多样性生态学的研究进展和展望生物多样性是生态学中一个极其重要的问题，其对人类的生存和环境的均衡发展有着至关重要的影响。
在过去的几十年里，人类的活动越来越增强，环境破坏越来越严重，这给生物多样性保护带来了越来越大的挑战。
技术发展和科学研究的进步为生物多样性生态学研究提供了新的机遇，同时也带来了新的挑战。
本文将对生物多样性生态学的研究进展和展望进行简要介绍。
一、生物多样性的定义生物多样性，又称生物多样性，是指所有生命形式的多样性，包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。
在生态系统中，各种物种相互依存、相互作用，构成了一个复杂而系统的整体。
生物多样性研究的目的就是为了更好地理解生态系统的功能和演化过程，以及人类活动对其的影响和后果。
二、生物多样性生态学的研究方法生物多样性生态学是生物多样性研究的一个重要分支，它在研究中主要采用两种方法：实验研究和观察研究。
实验研究主要针对生态系统中的生态过程和目标物种，通过设计实验设备和实验方案来模拟生态过程或对目标物种进行操作处理，以研究物种的生长、繁殖、竞争和适应等特征，进而推断出生态系统的功能和演化规律。
观察研究主要采用实地定位和取样的方法，以实际观察和描述物种的分布、数量和生境等要素，并采集植物、动物和微生物等生物材料进行分析，以研究生态系统的物种组成、群落结构、物种互动和演化规律。
生物多样性生态学的研究方法包括基于遗传学、分子生物学、群落生态学、生态系统生态学等不同学科领域的理论和技术手段。
三、生物多样性生态学的研究进展1.生态系统功能和演化规律的研究生物多样性生态学研究的最重要的领域是生态系统功能和演化规律的研究。
生态系统功能是生态系统为维持生命特征和生态过程而独特的各种结构和功能特征，包括物种组成、生物量、营养循环、物质输送、生境特征和能量流动等要素。
演化规律是生态系统在时间和空间的维度上对各种环境压力和干扰的反应过程，包括均衡状态、比例效应、群落和生态过程的动态性、生态系统的可持续性等。
微生物学领域的最新研究进展
微生物学领域的最新研究进展微生物是指在人类视线之外，以单细胞形式存在于地球上的微小生物。
微生物学研究微生物的形态、结构、生理、生态、遗传、分子和细胞生物学等方面，是现代生命科学的一个重要领域。
随着科学技术的进步，微生物学的研究也在不断深入，日新月异。
本文将对微生物学领域的最新研究进展进行综述。
一、微生物与人体健康微生物与人体健康密不可分，人体内存在巨量的微生物，称为人体微生物群。
它们与人体的生理、病理过程密切相关。
最近的研究表明，人体微生物群与人类健康有着重要的关联。
以肠道微生物为例，肠道是一个由不同物种微生物组成的生态系统，直接影响人体的健康状况。
一些微生物可以产生肝素、维生素和其他小分子有益物质，参与免疫反应调节，促进人体健康。
而肠道中的一些微生物也可能参与某些疾病的发生发展，如肠癌、炎症性肠病等。
二、微生物的多样性研究微生物群落是由不同种类的微生物组成的。
过去，基于文化技术的微生物多样性分析方法导致低估菌群多样性。
但是，基于新的文化无依据方法，如16S rRNA测序技术等，最近的研究表明，微生物多样性比以前期望的要高得多。
对微生物的多样性研究对于理解生态系统的演化、生物多样性及其应用具有重要意义，同时也为开发新的抗菌药物和保健品提供了基础。
三、微生物的应用研究微生物具有广泛的应用前景，在环保、食品、医疗和工业生产等方面有着广泛的应用。
例如，一些微生物在环保方面有着巨大的作用。
通过代谢作用将有机废物转化为有用物质并产生二氧化碳和水，实现回收利用，减少废弃物的污染程度。
此外，微生物在医疗领域的应用也非常重要，如指南柱菌等微生物可制备多种抗生素，治疗多种疾病。
四、微生物的基因和代谢研究随着基因测序和生物信息学技术的发展，对微生物的基因和代谢进行的研究也日益深入。
例如，一些微生物在合适的条件下可以利用碳源进行生物发酵，产生大量有用物质，如生物柴油、酒精等。
这些微生物的代谢机制及其调控机制的深入研究将对现代生物工程的发展做出巨大的贡献。
植物根际微生物多样性与生态功能的研究进展
植物根际微生物多样性与生态功能的研究进展植物根际微生物是指与植物根系密切联系并生活在根际环境中的微生物群体。
它们是一种极为复杂的生态系统，在保持植物健康、促进植物生长发育、增强植物对逆境的抵抗等方面发挥着重要作用。
长期以来，研究者们对植物根际微生物的多样性与生态功能进行了不断的探索和研究，取得了许多重要的进展。
一、植物根际微生物的多样性随着分子生物学和计算机技术的发展，研究者们对植物根际微生物的多样性进行了广泛而深入的研究，主要应用了高通量测序技术、16S/18S rRNA基因序列分析等方法。
研究发现，植物根际微生物主要包括细菌、真菌、放线菌、病毒等多种群体，其中细菌是根际微生物群体中最为丰富的一类。
此外，植物根系泌出物、土壤气候等因素也对植物根际微生物多样性产生了影响。
二、植物根际微生物的生态功能植物根际微生物的多样性不仅是一种生态系统的基础，也是生态功能的关键。
通过与植物根系共生，不同种类的微生物群体在根际环境中形成了复杂的互作关系，参与了多种生态功能。
1. 促进植物生长发育：植物与根际微生物之间的互利共生关系是植物生长发育的重要保证。
微生物通过分泌生长调节物质、产生抗生素、固氮等方式促进植物生长发育。
例如，根瘤菌能够固氮并将过剩的氮供应给植物，使其获得必需的氮源。
2. 增强植物逆境抵抗能力：植物生长过程中常常受到环境逆境的影响，例如土壤贫瘠、气候变化等。
根际微生物可通过缓解毒素、降解有害物质、提高植物抗氧化能力等方式来增强植物的逆境抵抗能力。
3. 保护植物健康：拮抗细菌、真菌等微生物可以在根际环境中与植物有益微生物竞争，减少植物病原微生物引起的侵染。
此外，根际微生物还能够激活植物免疫响应并对植物产生的毒素进行降解。
三、未来研究方向虽然在植物根际微生物多样性和生态功能的研究方面已经取得了许多重要的进展，但我们仍然需要更深入的研究。
下面是一些可能的未来研究方向：1.植物根际微生物与植物病害关系的研究。
盐湖地区土壤微生物多样性与功能研究进展
盐湖地区土壤微生物多样性与功能研究进展盐湖地区土壤微生物多样性与功能研究进展土壤微生物是地球生物圈中重要的组成部分，对于土壤生态系统的功能发挥具有重要的作用。
在盐湖地区，土壤中存在着特殊的生态环境和极端的气候条件，这对土壤微生物的多样性和功能产生了一定的影响。
随着生物技术的快速发展，对盐湖地区土壤微生物多样性及其功能的研究也取得了一系列进展。
盐湖地区的土壤微生物多样性受到多种因素的影响，其中盐分和水分是最主要的两个因素。
盐湖地区土壤中的盐分浓度较高，这导致土壤中的微生物群落结构与一般土壤有所不同。
研究发现，盐湖地区土壤中的嗜盐微生物（halophiles）占据了主导地位。
嗜盐微生物能够适应高盐浓度环境，其菌群组成和功能特性与常规土壤微生物存在差异。
此外，盐湖地区的土壤常常存在水分亏缺的情况，这对土壤微生物的生存和繁殖也带来了一定的挑战。
某些微生物通过分泌特殊的生物胶物质（如胞外多糖）来保持细胞在干旱条件下的稳定性，并在水分恢复后重新激活生命活动。
盐湖地区土壤微生物的功能研究表明，它们参与了多种重要的土壤生态过程和功能。
首先，土壤微生物是土壤有机质的分解者和转化者，能够分解复杂的有机物质为可利用的养分，为植物提供养分来源。
嗜盐微生物在高盐环境中也能够分解有机物，维持土壤生态系统的健康。
其次，土壤微生物参与了土壤固氮过程，一些嗜盐微生物具有固氮功能，能够将空气中的氮转化为植物可利用的形式。
此外，土壤微生物还参与了土壤中的硫、磷等元素的循环过程，对土壤中的元素转化和循环有着重要的影响。
近年来，通过高通量测序技术的快速发展，对盐湖地区土壤微生物多样性和功能的研究取得了一系列的进展。
通过对土壤样品中的16S rRNA基因和功能基因的测序，可以了解到盐湖地区土壤微生物的群落组成、结构及其功能潜力。
同时，还可以探索土壤微生物群落的变化规律和驱动因素，为盐湖地区土壤生态系统的保护和可持续利用提供科学依据。
总结起来，盐湖地区的土壤微生物多样性受到盐分和水分的影响，其中嗜盐微生物占据了主导地位。
微生物多样性研究进展
微生物物种多样性研究进展微生物是分布最为广泛的生命形式，几乎分布到地球上的所有生境，可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源，在有氧或无氧条件下，在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。
微生物具有丰富的物种和遗传多样性，并以高度的变异性适应不同的生境。
作为生态系统中的重要组分，微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。
微生物与人类的生活休戚相关，在直接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时，也为人类带来了巨大危害。
Woese和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S、真核生物的18S基因)序列为依据，提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物 (Urkaryotes) 之外的第三种生命形式——古菌 (Archaea)，认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。
随后 Woese等(1990)提出了三域(Domain)分类系统，将地球上的生物分别归为细菌域(Domain Bacteria)、古菌域 (Domain Archaea)和真核生物域(Domain Eukarya)，其中古菌在进化谱系上更接近真核生物，但在细胞构造上与细菌较为接近，同属原核生物而真菌与动物、植物等生物属于真核生物域。
我国地域辽阔，跨越热带至寒温带，气候条件多样，地理环境与生态系统类型复杂，是世界上生物多样性最丰富的国家之一。
而多样的生境蕴藏着丰富的微生物多样性。
特别是近年来微生物多样性的研究由传统的培养方法，逐渐转向以免培养的分子生物学技术为主，如DNA的指纹图谱、分子杂交、克隆文库测序、高通量测序(pyroseqencing)、稳定性同位素探测(stable isotope probing，SIP)、基因芯片(gene chip)以及转录组学等技术。
我国学者利用先进的分子生物学技术，极大地提高了我国微生物多样性的研究水平。
微生物学领域的新发现和研究成果
微生物学领域的新发现和研究成果微生物学是研究微生物的学科领域，而微生物包括细菌、真菌、病毒、古生菌等众多种类。
在最近几年中，微生物学的研究发展非常迅速。
科学家们不断地发现和研究各种新的微生物种类，探索它们在各个领域中的应用。
下面就让我们一起看看微生物学领域最新的一些研究成果和发现吧。
一、微生物群落的多样性微生物群落的多样性是微生物学最早研究的问题之一。
随着高通量测序技术的逐步普及，越来越多的研究发现，各种微生物群落的组成和功能十分复杂。
比如，肠道微生物群落是人体内最为复杂的微生物生态系统之一，它们与许多疾病，如肥胖症、糖尿病等有关。
近期的研究成果表明，肠道微生物群落在肯定程度上影响了宿主的行为。
比如，某些肠道细菌可以分泌反应性氮化物，这种化合物可以影响脑部神经传递物质的合成和释放。
这一发现引起了许多科学家的兴趣，他们希望通过研究肠道微生物群落的变化与宿主行为的变化之间的关系，探索肠道微生物群落对人类行为和心理的影响机制。
二、微生物的基因工程微生物的基因工程是微生物学领域最为活跃的研究方向之一。
它利用基因技术手段，从亲代微生物中提取目标基因，并将其插入到宿主微生物的基因组中。
通过这种方式，科学家们可以制造出各种新型微生物，例如，利用基因工程技术构建转基因微生物可以被用来生产各种生物制品。
例如，某些很难在自然环境中生长繁殖的微生物可以通过人工改造，让它们可以自动在大规模的容器中繁殖生长，从而制造出各种人们需要的生物制品。
同时，利用基因工程技术可以构建安全和高效的人体细胞表达系统，从而制造出大量的蛋白质、抗体等生物制品。
三、微生物与环境的关系微生物与环境的关系是微生物学领域最早被科学家所关注的问题之一。
在最近几年中，许多新型的微生物种类被发现，并研究了他们在天然环境中的分布状况、种群大小、及其生物地理学分布。
比如，深海微生物群落是被科学家们关注的一个热门研究方向。
目前，科学家们已经发现了许多生活在深海区域中的微生物种类，他们适应了极端的环境条件，并可以从海底中获取到一些重要的营养物质，如热液和热水中的矿物质，从而在海洋生态系统中发挥着重要的作用。
生物多样性及其生态学意义的研究进展
生物多样性及其生态学意义的研究进展生物多样性（biodiversity）是指在自然界中，生物体之间的物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性的总和。
它是人类社会生存、发展和繁荣的基础和保障，也是维系生态平衡和稳定的重要要素。
因此，研究生物多样性及其生态学意义，对于认识生态系统的结构和功能，维护生态环境的稳定，推动生态文明建设和可持续发展具有重要意义。
一、生物多样性研究的进展随着科学技术的发展和对自然界认识的不断加深，生物多样性研究逐渐成为了生态学、生物学、环境科学等领域的热点。
近年来，生物多样性研究的内容和方法也在不断发展和创新。
1.1 生态系统多样性研究生态系统多样性研究是生物多样性研究的重要组成部分，它包括对生态系统结构、功能和相互作用等方面的研究。
通过对生态系统多样性的研究，可以揭示生态系统的演化规律、生态环境的变化与影响等。
例如，南京信息工程大学的赵凤霞团队在我国南方江湖有机质与生态系统的关系研究中，发现沉积物中有机质含量是衡量生态系统健康状态的重要指标之一，同时也可以作为预测生态系统稳定性变化的重要指标之一。
1.2 物种多样性研究物种多样性是生物多样性的重要组成部分，它是指在一定区域或群落中存在多种不同物种的现象。
近年来，物种多样性的研究在动物、植物、微生物等不同类型生物中均有涉及。
例如，中国科学院动物研究所的虞用华团队对我国野生珍稀鸟类进行了生物学和遗传学研究，提出了一种新的鸟类系统学分类方法，为珍贵鸟类资源保护提供了科学依据。
1.3 遗传多样性研究遗传多样性研究指的是对生物种群遗传多样性的研究，它是衡量生物多样性的重要指标之一。
近年来，随着分子生物学技术的发展，遗传多样性研究得到了进一步深入的发展。
例如，中科院昆明植物研究所的吴宗华团队对我国茶树种质资源进行了遗传多样性研究，发现根据遗传多样性指数，我国的茶树种质资源保持了较高的遗传多样性水平，具有种质资源丰富的特点。
二、生物多样性的生态学意义生物多样性是维系生态系统功能的重要要素，它具有多种生态学意义。
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姓名：崔靖璞学号：2010212802 专业：生物科学微生物多样性研究进展摘要：微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16SrDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望，同时本文也介绍几种微生物多样性的研究实验方法。
关键词:微生物多样性聚合酶链式反应基因芯片平板纯培养微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示与研究技术的发展和创新是密不可分的,研究技术的进步是微生物多样性研究向前发展的重要推动力量.近年来,随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等技术的发展,微生物多样性研究技术也在吸收其他学科先进技术的基础上不断向前发展.各种研究方法的发展使得这种状况有了很大改观.现代分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用克服了微生物培养技术的限制,能对样品进行较客观的分析,较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性.目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:16SrDNA 测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。
1核酸探针杂交技术核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种分子生物学技术.该技术快速、灵敏、具有高度特异性,近年来被广泛应用于微生物多样性的研究中.用于微生物多样性研究的探针主要有三类:双链DNA、单链DNA和RNA以及寡核苷酸探针,杂交方式主要有荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、全细胞杂交(whole-cell hybridization)、数量印迹杂交(quantitative dot blot)及生物芯片(biochip).对于环境微生物样品解析而言,最有意义的核酸杂交技术是原位杂交技术,在原位杂交技术中,应用最广泛的是荧光原位杂交技术。
荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)是新兴的分子生物学技术,是在原有的放射性原位杂交技术的基础上发展起来的一种非放射性原位杂交技术,是目前原位杂交技术中最常用的方法之一.FISH技术安全、简便、灵敏、快速,可同时检测几种微生物.Ramon Rossell-Mora,etal应用荧光原位杂交等技术对极端环境微生物群落多样性进行了研究.Kim,etal应用荧光原位杂交等技术对活性污泥中的硝化细菌进行了检测.Haruta,etal应用荧光原位杂交和双梯度变性凝胶电泳技术对有机固体废物处理过程中微生物多样性的变化进行了研究。
2 16SrDNA序列分析(16S rDNA sequencing)16SrDNA为原核生物核糖体中一种大小约1500bp的核糖体DNA,因其分子大小适中、结构与功能上的高度保守性,有“分子时钟、黄金标准、细菌化石”之称.目前,16SrDNA基因序列分析已广泛应用于微生物多样性的研究.Junge,etal 在应用16SrDNA序列分析北极冰细菌遗传多样性时发现,菌株aws-11B5(AF283859)与南极海冰嗜冷菌的相似性达到100%,认为在南北极同样也分布着相同的种.Phung,etal用16SrDNA序列分析法研究了贫瘠湖的微生物多样性,得到了许多不可培养的细菌.Fan,etal对古菌是否存在于分别取自中国的两个土壤及美国的两个土壤中进行了研究,构建了这四个16SrDNA文库并对28个克隆的16SrDNA进行了鉴定.所有这些16SrDNA的序列都归类于古菌的泉古菌门(Crenarchaeota)。
分析表明,这些泉古菌的16SrDNA属于非高温陆地环境中的泉古菌种群,明显区别于海洋和淡水地带的泉古菌种群,证明泉古菌的存在范围不只局限于高温等极端环境.该方法的缺点是系统进化分析耗时且易受PCR偏差的影响.3基因芯片技术基因芯片是反相的斑点杂交,特异性探针以一定的方式被固定于某种介质上,在最后的扫描图像中探针以点的形式出现,每一个点代表一种特异性探针序列.基因芯片具有高通量、集成化、微型化、自动化、快速化的特点.Wu,etal建立了一种基因芯片的方法,用于检测细菌中氮循环有关的基因,其灵敏度为25ngDNA.Cal,letal建立了一种寡核苷酸芯片,该方法将免疫诱捕技术与PCR、基因芯片向结合,具有很高的灵敏度,对鸡肉中致病菌检测的灵敏度可达到低于102CFU/mL的水平.Smal,letal发明了一种基因芯片检测系统适用于直接检测土壤细菌16srDNA。
4 基于PCR的基因指纹图谱技术4.1 RFLP技术RFLP是指16S rRNA基因的限制性片段长度多态性，它是一种利用限制性酶切片段长度差异来检测生物个体之间差异的分子标记技术。
原理：通过PCR扩增DNA，扩增产物经限制性内切酶消化，消化后的样品进行琼脂糖凝胶或丙烯酰胺凝胶电泳分析，用溴化乙锭或硝酸盐染色，有着核酸序列差异的不同种群微生物DNA其酶切片段的数量和大小不同，电泳图谱呈现多态性。
这种方法测定的序列数据库具有直接的参考意义，并且其测定的结果要比DGGE或者SSCP的结果更可靠。
但是作图比较费时，难以分析大量的DNA样品，并且由于图谱的谱带比扩增DNA 的谱带要多，会过高估计群落成员数目。
它产生的长多态性片段，含较多的等位基因，适用于鉴别种间的不同，当近缘种微生物在扩增片段靠近荧光标记端的切点时，该技术无法区分出这些近缘种。
4.2 T-RFLP技术T-RFLP是指末端限制性片段长度多态性分析，与RFLP相似，只是在PCR 引物末端标记荧光。
扩增基因由限制性酶降解，随后在自动DNA测序仪上检测，仅有那些荧光标记末端限制片段才可以被检测到。
通过这些末端标记的片段就可以反映微生物群落组成情况.T-RFLP技术既可以进行微生物种类的定性分析,又可进行定量分析,比DGGE凝胶电泳有更高的灵敏度.但也存在定性信息不足的缺陷，并且因为片段不能回收，对群落进一步的鉴定是不可能的，而且价格也很昂贵。
4.3 DGGE技术DGGE是指变性梯度凝胶电泳，该技术是由Fischer和Ler man于1979年最先提出的用于检测 DNA突变的一种电泳技术。
1993年Muzyer等首次将DGGE 技术应用于微生物生态学研究,并证实了这种技术在研究自然界微生物群落的遗传多样性和种群差异方面具有明显的优越性。
包括变性梯度凝胶电泳(DGGE)和温度梯度凝胶电泳(TGGE)DGGE的工作原理：利用变性剂在聚丙烯酰胺凝胶中形成的浓度梯度，来分离一级结构不同的DNA片段。
电泳开始时，DNA在胶中的迁移速率仅与分子大小有关，而当DNA泳动到某一符合其变性条件的位点时，该位点的变性剂使得DNA双链解开，由变性造成迁移率的改变。
由于双链DNA分子中A、T碱基之间有2个氢键，而G、C碱基之间有3个氢键连接，因此A、T碱基对变性剂的耐受性要低于G、C碱基对，因此即使具有相同长度的DNA片段，由于序列组成不同，其对变性剂的耐受性也具有差异。
DGGE技术检测核酸序列是通过不同序列的DNA片段在各自相应的变性剂浓度下变性，发生空间构型的变化，导致电泳速度的急剧下降，最后在其相应的变性剂梯度位置停滞，经染色后在凝胶上呈现为条带。
用DGGE进行微生物生态研究时，为了使目的序列能够完全解链，在PCR 扩增目的片段时，会在某一引物的5端人为掺入一段约40个碱基的GC序列，称之为“GC帽”，用以调节目的序列的解链行为。
获得DGGE图谱后通常采用Quantity One、Image Tool等凝胶分析软件可以对DGGE图谱中的条带位置和强度进行简单分析。
但凝胶条带的强弱不能直接反应待测样品的细菌数量，各条带间强度只反应彼此相对的趋势，而且这种趋势有时还存在一定的误差。
DGGE图谱可以作为一个多元变量数据，因此可以应用多元变量的统计学方法分析。
应用这些统计学方法对不同微生物群落样品的DGGE结果进行分析，可以研究群落之间的相互关系。
目前，应用较多的是凝聚分层聚类分析中的非加权算术平均法(UPGMA)。
同时采用生物信息学的方法以核酸序列作为研究对象，通过序列比对以建立微生物区系的系统发育树，从而得到检测样品的微生物信息。
与DGGE工作原理不同的是，TGGE利用核酸在聚丙烯酰胺凝胶的泳动过程是在线性温度梯度环境下完成的，随着温度的不断升高，核酸片段在胶中的迁移速率也不断地减慢，以此来分离一级结构不同的DNA片段。
与其他指纹图谱技术相比，DGGE／TGGE技术能够检出存在单碱基差异的突变个体；且l～5ng的DNA或RNA上样量即可达到清晰的电泳分离效果；同时检测多个样品，可以对不同样品进行比较，利于细菌菌群多样性的动态观察的优势。
而T-RFLP、单链构象多态技术及探针原位杂交只能对菌群中部分种类的多样性进行动态观察，无法用于整个菌群的动态观察。
DGGE的缺点：①只能分离较小的片段(<500bp)，对于大片段的分离效率下降。
因此给引物设计和系统发育分析带来一定困难。
②DGGE图谱中单一的条带并不总是代表单一的菌株，或是在不同的泳道中移动到同一位置的条带可能由不同的细菌组成。
Se-higuchi等在实验中发现DGGE图谱中的单一条带不能被测序，对带中DNA进行克隆和基因文库研究发现，此条带中包含多条不同的 DNA序列。
③DGGE通常显示群落中优势种类的rDNA片段。
只有占整个群落细菌数量约l％或以上的类群能够通过DGGE检测到。
④由于某些种类的16S rDNA不同拷贝之问的多态性问题，可能导致自然群落中细菌数量的过多估计。
⑤DGGE技术对微生物的分类鉴定依赖于基因数据库，若数据库中基因序列信息不够丰富，将会限制DGGE的使用。
对于以上存在的缺陷，不仅要从DNA提取方法、PCR扩增条件、DGGE电泳条件和引入GC夹板结构等方面进行系统优化外，还可以从以下两点着手解决：①选择合适的目的基因片段。
根据研究目的的不同，选择合适的目的基因片段可将微生物鉴定到类、属、种、菌株等不同分类层次。
②与克隆、测序、核酸杂交、RFLP等技术联用，不仅可以克服单一技术存在的缺陷，对实验结果进行交叉验证，还可以更准确的从不同方面反映环境中微生物多样性信息。
5 微生物平板纯培养法微生物平板纯培养法是用于估计微生物多样性的传统法，曾被认为是监测特殊微生物群变化的非常有效的方法。