各种微生物活性检测方法的优缺点
可用的技术列表如表9.1所示。标记DNA和蛋白质前体(分别为胸苷和亮氨酸)的掺入率是检测均质冰冻物体(如海冰和冰川)最常用的方法,
技术 |
栖息地 |
临时(°C) |
参考文献 |
技术优势 |
方法的局限性 |
|
加入标记前体 |
DNA (3h -胸苷)和蛋白质(14c -亮氨酸) |
冰川细菌 |
-15年 |
Christner (2002) |
•灵敏度高 •数据生理生化解释清楚 •可与标记成分的后续分析相结合 |
•基质添加和解冻-再冻结对自然群落的干扰 •技术具有破坏性(不能在同一样品上重复使用) |
南极雪 |
-17年12 |
Carpenter et al. (2000) |
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蛋白质(各种3H和14c氨基酸) |
北极海冰 |
-20到+ 1 |
Ritzrau(1997)和Junge等人(2006) |
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脂质(c-acetate 14日) |
西伯利亚永久冻土层 |
-20到0 |
Rivkina等人(2000) |
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气体逸出 |
二氧化碳 |
阿拉斯加巴罗 |
-40到0 |
Panikov et al. (2006) |
•高精度和灵敏度高,可获得相应的分析仪器 •与高优先级温室气体研究相关 |
•由于在测量前释放样品中积累的气体,导致对活性的高估 •由于气体形成和释放之间的时间延迟而低估 |
阿拉斯加的灌木丛苔原 |
-12到0 |
Mikan et al. (2002) |
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甲烷 |
西伯利亚永久冻土层 |
-16.5到0 |
Rivkina等人(2002) |
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一氧化二氮 |
科罗拉多州的阿尔卑斯山苔原 |
-5到0 |
布鲁克斯等人(1997) |
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气体梯度 |
山地冰川,玻利维亚 |
-40到0 |
Campen et al. (2003) |
技术 |
栖息地 |
临时(°C) |
参考文献 |
技术优势 |
方法的局限性 |
|
气体吸收 |
o2 |
南极泥炭 |
-1到+ 1 |
Wynn-Williams (1982) |
•灵敏度低 |
|
轻14CO,摄取 |
高山、西藏 |
-10到+ 20 |
加藤等人(2005) |
•高灵敏度和简单的技术 |
•技术是破坏性的,因为需要提取标记的细胞成分 |
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石内的青苔, 南极洲 |
-24到+ 5 |
Kappen和Friedmann(1983)和Kappen (1993) |
•不需要添加衬底和解冻冷冻样品 |
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深色14CO,吸收 |
永久冻土和冻土带。阿拉斯加北坡 |
-80到0 |
Panikov和Sizova (2007) |
•测量前不受气体积聚的影响 |
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有机物分解 |
净氮矿化和硝化作用 |
阿拉斯加的针叶林和苔原土壤 |
-5到+ 5 |
克莱因和希梅尔(1995) |
•评估原位加工年代 •提供整个户外生态系统的数据 |
•时间分辨率差 |
•灵敏度低 |
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苔原,阿拉斯加 |
-30到+ 5 |
Schimel et al. (2004) |
•温度和其他环境因素的随机和季节性变化导致数据解释困难 |
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植物凋落物减重 |
阿拉斯加的灌木丛苔原 |
-30到+ 5 |
霍比和查宾(1996) |
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钾,镁,磷,酚和碳水化合物的损失 |
亚北极林地,加拿大 |
ND |
摩尔(1983) |
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添加到冷冻样品中的14c标记化合物的氧化 |
阿拉斯加的巴罗苔原 |
-40到0 |
Panikov et al. (2006) |
•灵敏度高 •高特异性 •分析前无气体影响 |
•解冻-再冻结和添加底物对微生物群落的干扰 |
|
> >铜 |
低温细胞 |
北极海冰 |
-20到-2 |
Junge等人(2004) |
•高空间分辨率 |
•技术不是定量的 |
J * - |
染色和微 |
•微- - -可能的变化 |
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2 - 2 |
检查在走道里 |
通过染色和环境 |
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年代 |
冰冷的房间 |
显微镜 |
极地雪,过冷云滴等,但有时也用于土壤。这项技术是敏感的,特点是两个基本的细胞内过程,DNA和蛋白质合成。主要的缺点是这个过程是破坏性的,并且需要初步的冰或土壤解冻,这可能是人工制品的来源。此外,还存在一些一般性的不确定性(Karl 1980),例如,结果强烈依赖于添加的核苷或氨基酸的量:如果它太小,则内源性合成不会受到抑制,掺入率被低估;如果量太大,那么样品的营养状态就会改变。
显微镜结合寡核苷酸探针和染色剂观察活性细胞(如5-cyano-2,3- dioyl tetrazolium chloride, CTC)是一个潜在的强大工具;然而,到目前为止,它只提供了冷冻样品中细胞状态的定性信息,而不是活性或生长速率。
估算异质生境(冻土、永久冻土)中的微生物活动,最常用的方法是通过气体交换速率(CO2、O2、CH4、N2O),或通过记录分解过程,如植物凋落物失重或氮净矿化。第二种方法的特点是原位过程,这是一个很大的优势,但破坏性和不敏感。灵敏度低的主要原因是分解动力学提供了一个时间平均的积分曲线,而不是与当前温度或其他环境因素相关的特定微生物活动的瞬间速率。此外,记录的数据通常难以解释,因为观察到的动态是几个通常具有相反符号的简单过程的总和,例如,生产-消费,衰变-合成,固定-动员。被标记的单个化合物(如14c -葡萄糖)的分解要简单得多,但应归类为潜在的底物诱导的微生物活性。
继续阅读:分子在冻土中的缓慢扩散可能是限制因素
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艾玛一年前
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aatifa一年前
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ortensio一年前
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亚历山德拉一年前
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adelinda一年前
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