微生物分子生态学技术在文物保护中应用的进展

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1、文物保护与考古科学SCIENCESOFCONSERVATIONANDARCHAEOLOGYVol．24，No．3Aug，2012第24卷第3期2012年8月文章编号:1005-1538(2012)03-0108-04·知识介绍·微生物分子生态学技术在文物保护中应用的进展王亚丽(广东省博物馆，广东广州510623)摘要:微生物分子生态学技术近年来在文物保护研究中得到了广泛的应用，已经成为控制文物被微生物侵害的一个不可或缺的工具。本研究较系统地总结了国内外利用微生物分子生态学技术进行文物保护研究的进展，为更有效防治微生物危害侵蚀文物，进而长久的保存文物提供理论支

2、持。关键词:微生物;分子生态技术;文物保护中图分类号:K877;Q938．1;文献标识码:Q89A培养微生物，甚至取样分析也比传统的方法需要的样品量少，能够以可培养及不可培养的所有的微生物为研究对象，以微生物的DNA研究为手段，揭示微生物群落结构及遗传多样性，并显示出微生物种群的动态变化。为更好地研究和利用这些资源奠定基础。近年来，分子微生物生态学技术作为一种新方法开始在文物保护中应用，并且受到越来越多国内外专家学者的重视，并取得了很多进展［3～5］。引言0微生物种类繁多，它们具有代谢能力强、代谢方式多样、易变异、繁殖快的特点，能够适应各种各样的生活环境，因

3、此广泛分布于自然界中，形成了独特的微生物生态系统。微生物直接或者间接地影响人类的生活，对文物也具有相当大的危害。无论是南半球或是北半球，无论是密藏在地上或是深埋于地底，都难逃微生物的侵害，至于暴露在地面的一些古建、石窟、壁画等文物被微生物侵害的现象更是屡见不鲜，因此微生物的防治工作一直是困扰文物保护界的难点之一。只有详细鉴定微生物种属、了解不同环境条件下的微生物种群结构、代谢方式，才能更有效地防治微生物的危害侵蚀，进而长久地保存文物，永传后世。早期主要是应用传统的微生物培养技术分离培养损害文物的微生物，依据微生物的形态及生理生化特征对其进行鉴别分类，然后进行

4、防治修复。但由于培养条件、营养限制、失去生态位等因素，微生物在常规条件都是不可培养或难培养的，据估计能培养的大约只占1%［1］，这也限制了文物中菌种的分离鉴定研究。随着分子生物技术的飞速发展，科学家们将分子生物学实验技术应用于微生物生态学研究领域进而发展形成一门交叉学科———分子微生物生态学［2］，这种技术不需要利用传统的方法分离116SrDNA/18SrDNA鉴定菌种在文物保护中的应用基于细菌16SrDNA和真菌的18SrDNA的高度保守型，设计通用引物，扩增出特异性的片段，进行微生物分类鉴定是现代研究中常用的微生物分子鉴定方法。这种方法在分子微生物系统学

5、、微生物的分类鉴定等研究方面作出重要贡献。原理是微生物中的rRNA(小亚基核糖体核酸)具有高度保守性，尤其是细菌中的16SrRNA和真菌中的18SrRNA，因此常通过比较16SrRNA/18SrRNA的序列差异来揭示菌种之间差异以及分类鉴定［6］。由于rRNA直接由rDNA转录过来，因此常用16SrDNA/18SrDNA序列两端非常保守的区域作为引物进行PCR直接扩增16SrDNA/18SrDNA，可以达到同样的效果。一般认为，16SrDNA/18SrDNA序列同源性小于98%，可以认为属于不同的种，同源性小于收稿日期:2011-03-20;修回日期:201

6、1-09-28作者简介:王亚丽(1978—)，女，中国科学院南海海洋研究所博士毕业，专业环境微生物学，现于广东省博物馆从事文物保护研究工作。E-mail:gzmwyl@126．comelectrophoresis，DGGE)能够把长度相同但是核苷酸序列不同的DNA片段分辨开，是20世纪80年代初期Lerman等发明的一种检测DNA片段中点突变的技术，分辨率可达到一个核苷酸。Myuzer［11］等于1993年首次将这项技术应用于微生物的群落结构93%～95%可以认为属于不同属。这种鉴定方法可以从样品中直接提取、分析，比较其序列，进而做出系统发育树，确定其在家族

7、中的位置，克服了传统的微生物只研究可培养微生物的局限性，并且快速、敏感、特异性强(图1)。研究，通过分辨不同核苷酸序列的16SrDNA片段，研究菌群的生态多样性。这项技术不需要分离培养微生物，直接提取微生物样品的总DNA，然后用16SrDNA/18SrDNA的通用引物进行扩增，扩增的片段通过DGGE电泳后，在凝胶中形成不同的条带，每个条带代表一个菌种，并且条带的亮度代表这种菌在群落中的丰度;这种方法不需要培养分离菌种，可同时分析多个样品，快速、方便，在揭示自然微生物区系的微生物遗传多样性和微生物种群异化方面具有独特的优越性，因此被广泛引用到分子微生物生态学研

8、究领域，尤其在微生物多样性检测、微生物鉴定、微生物分