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磷脂脂肪酸分析方法及其在土壤微生物多样性研究中的应用_颜慧

第43卷第5期2006年9月

土 壤 学 报

ACTAPEDOLOGICASINICA

Vol.43,No.5 Sep.,2006

磷脂脂肪酸分析方法及其在土壤微生物多样性

研究中的应用*

颜 慧1 蔡祖聪2 钟文辉1,

2

(1南京师范大学化学与环境科学学院,南京 210097)

(2土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京 210008)

摘 要  磷脂脂肪酸(PLFA)是活体微生物细胞膜的重要组分,不同类群的微生物可通过不同的生化途径合成不同的PLFA。一些PLFA可作为分析微生物量和微生物群落结构变化的“生物标记”。在土壤微生物分析中,越来越多地采用了PLFA方法。本文介绍了表征微生物的一些PLFA、从土壤中提取PLFA的方法以及用GC-MS分析PLFA的原理。本文还将常用的研究微生物多样性的几种方法进行了比较。传统的分析土壤微生物群落的方法依赖于培养技术,只能培养和分离出一小部分微生物群落;Biolog方法可用于研究土壤微生物群落生理多样性,即可反映微生物群落如何利用各种碳源底物,但对快速生长和适合在Biolog实验条件下生长的小部分群落成员有强烈的选择性;核酸分析方法的主要缺点是不能对土壤微生物进行定量分析;而PLFA方法相对于上述几种方法有诸多优势。本文通过一些实例证明PLFA方法的特色或独到之处,也分析了其缺点。采用PLFA方法并结合其他方法有助于获取土壤微生物群落多样性的更多和更全面而完整的信息。

关键词  土壤微生物;磷脂脂肪酸;生物量;群落结构;GC-MS(气相色谱-质谱);多样性中图分类号  X172     文献标识码  A

  土壤微生物参数很可能最早被用于表征土壤质量

[1]

在及其丰度可揭示特定生物或生物种群的存在及其丰度。磷脂在细胞死亡后快速降解(厌氧条件下约需2d,而好氧条件下约需12~16d),故用以表征

微生物群落中“存活”的那部分群体。总之,通过对PLFA的定量测定可完成对了解微生物活细胞生物量的测定,并可通过根据PLFA分析的种类了解土壤微生物群落结构。

[5]

。土壤微生物群落的组成和活性很大程度上决

定生物地球化学循环、土壤有机物的代谢过程以及

土壤的肥力和质量[1]。传统上,土壤微生物多样性研究多依赖于培养方法和显微技术,即采用选择性培养基从土壤样品中分离出纯菌株后进行鉴定,获得可培养微生物的种类和数量信息。但该方法存在以下缺点:(1)许多土壤微生物是不可培养的,分离鉴定到的微生物只占土壤微生物总数的1%~10%,因此,通过该传统方法只能得到微生物群落信息的极小部分。(2)只能了解可培养的极少数微生物数量和群落结构,具有选择性且不能对大多数土壤微生物定量研究[3]。(3)对于微生物群体相互作用研究的贡献很小[3]。

目前,磷脂脂肪酸(PLFA)分析被广泛地应用于土壤微生物多样性研究。磷脂是所有生物活细胞重要的的膜组分,在真核生物和细菌的膜中磷脂分别

[4]

占约50%和98%。PLFA是磷脂的构成成分,它

[2]

1 PLFA可以作为土壤微生物标记物

  生物标记物可分为通用生物标记物(Generalbiomarkers)和特定生物标记物(Specificbiomarkers)两类。通用生物标记物可反映总生物量。如PLFA、酯链磷脂脂肪酸(EL-PLFA)的总量可用于了解土壤微

[6,7]

生物总生物量。革兰氏阳性和阴性细菌中均含有单不饱和脂肪酸(MUFA),但在革兰氏阳性细菌中它们对总PLFA的相对贡献很少(<20%),所以MU-FA可用作革兰氏阴性细菌的通用生物标记[8]。甲

具有结构多样性和生物特异性,土壤中PLFA的存

*土壤与农业可持续发展国家重点实验室基金(055122)资助 通讯作者,E-mail:zhongwenhui@http://www.wendangxiazai.com

作者简介:颜 慧(1982~),女,汉族,江苏淮安人,硕士研究生,主要从事土壤微生物学和生物化学研究。E-mail:huixiaoyan@http://www.wendangxiazai.com收稿日期:2005-10-31;收到修改稿日期:2006-03-22

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