在自然界中存在大量豐富的微生物資源，但目前被人們所培養(yǎng)利用的僅僅占1%～10%，還有大量的微生物沒有被人們所了解和利用。隨著基因組學(xué)在生物技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，微生物基因組學(xué)的研究憑借基因組研究(TIGR)所利用鳥槍法成功地對流感嗜血菌(Haem ophilus influenzae)的全基因組序列的測定而日趨發(fā)展起來。特別通過將分子生物學(xué)的研究方法與微生物學(xué)的研究相結(jié)合，使得人們在微生物的進化、結(jié)構(gòu)以及基因組等方面取得了一系列重要的研究成果，從而使大量未培養(yǎng)的微生物的利用變?yōu)榭赡埽渲凶冃蕴荻饶z電泳(DGGE)技術(shù)在對微生物多樣性的研究中應(yīng)用廣泛，目前DGGE已被應(yīng)用于分析自然環(huán)境中細(xì)菌、古菌、真核生物、微型真核生物和病毒群落的生物多樣性。這一技術(shù)能夠提供群落中優(yōu)勢種類信息且同時分析多個樣品，具有可重復(fù)和容易操作等特點。適合于調(diào)查種群的時空變化，并且可通過對切下的帶進行序列分析或與特異性探針雜交分析來鑒定群落成員。
1 DGGE的基本原理
圖1 DGGE反應(yīng)原理
為了提高DGGE的檢測敏感性，通常在一側(cè)引物的5′端設(shè)計增加一段富含GC的區(qū)域( GC-Clamp，其長度通常為30～50個核苷酸) ，避免了DNA的完全解鏈，從而提高了不同堿基的檢出率，使相差一個堿基的序列也能分辨分離。
2 技術(shù)步驟
該技術(shù)主要操作過程如下：(1)樣品總DNA提取;(2)樣品16SrDNA片段的PCR擴增;(3)DGGE條件優(yōu)化與分析;(4)割膠測序等后續(xù)處理。
3 DGGE 的應(yīng)用前景
自Handelsman 等1998 年提出元基因組學(xué)(環(huán)境基因組，Metagenomics)后，利用現(xiàn)代基因組技術(shù)進行自然或人工環(huán)境的微生物群落的研究成為熱門方向。目前，元基因組學(xué)手段已經(jīng)被應(yīng)用于海洋和土壤微生物群落的研究。來源于環(huán)境中未培養(yǎng)微生物的功能基因甚至是基因組學(xué)研究拓寬了微生物群落的研究領(lǐng)域。DGGE 技術(shù)可以監(jiān)測復(fù)雜環(huán)境中特異的功能基因及其表達(dá)研究,為元基因組學(xué)研究提供有利信息和基因篩選方案。此外DGGE 分析中獲得的核酸序列還可以進一步應(yīng)用于熒光原位雜交、DNA 芯片和實時定量PCR (Real-time PCR) 等技術(shù)，為特異種群的快速檢測做出貢獻(xiàn)。
目前DGGE 在環(huán)境微生物學(xué)中是一種被普遍接受的進行微生物群落復(fù)雜性和行為研究的分子生物學(xué)工具。該技術(shù)具有可靠、可重復(fù)、快速和容易操作等特點。結(jié)合PCR 擴增標(biāo)記基因或其轉(zhuǎn)錄物(rRNA 和mRNA)的DGGE 能直接顯示微生物群落中優(yōu)勢組成成分。由于它可同時對多個樣品進行分析使之非常適合調(diào)查微生物群落的時空變化, 而且可能通過序列分析切下的帶或通過與獨特的探針雜交鑒定群落成員。加之對這種技術(shù)作用的理論背景有很好的了解, 如雙鏈DNA 在溶液中的解鏈行為的熱動力學(xué)原理。使用DGGE 可以了解環(huán)境被干擾后微生物群落或某種指示微生物的命運。功能基因作為分子標(biāo)記的常規(guī)使用能夠用來鑒別密切相關(guān)但生態(tài)上不同的種群。末端標(biāo)記的熒光PCR 產(chǎn)物和(區(qū)內(nèi)(intra-lane) 標(biāo)準(zhǔn)可用于檢測稀少群落成員和便于樣品與樣品之間的精確比較。雙梯度(結(jié)合聚丙烯酰胺梯度與變性劑梯度)DGGE分析能獲得更好的分辨率。為減少各種不同技術(shù)的偏見和限制性, 結(jié)合PCR-DGGE 和其它分子生物學(xué)技術(shù)及微生物學(xué)方法將更實際地揭示微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能。
盡管DGGE 電泳技術(shù)在研究群落動態(tài)和多樣性方面存在很多優(yōu)勢，但是該技術(shù)無法給出代謝活性、細(xì)菌數(shù)量和基因表達(dá)水平方面的信息。因此必須與其它技術(shù)相結(jié)合才能彌補不足。Biolog和酶學(xué)分析均可以提供群落代謝活性特征。此外熒光原位雜交技術(shù)可以提供細(xì)菌的相對數(shù)量信息，穩(wěn)定同位素探針的原位雜交技術(shù)，可以提供代謝信息，得到群落結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系。通過16S rDNA或基因文庫也是分析不同種群的相對數(shù)量的一種方法。利用Real-time PCR 擴增特異種屬的16S rRNA或功能基因，可以對群落的細(xì)菌數(shù)量和基因表達(dá)水平進行定量。因此，與其他分子生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合后，可以進一步發(fā)揮DGGE 技術(shù)的效能，更好的為微生物群落結(jié)構(gòu)和功能分析服務(wù)。（文章來源：
