系统发育鉴定及无培养条件下单个微生物细胞的原位检测

环境样品中直接显微镜计数与可培养细菌数量之间的频繁差异仅是我们目前仅知自然中微生物多样性的一小部分的多个迹象之一。通过直接获得rRNA序列和全细胞寡核苷酸探针的结合，可以在自然样品中检测未培养细菌的特定rRNA序列，并显微镜下识别单个细胞。研究对象范围包括从简单的双组分细菌内共生关联、多种磁趋性细菌组成的多物种富集，到高度复杂的海洋和土壤群落。未培养微生物获得的rRNA序列的系统发育分析揭示了其最亲近的可培养亲缘种，并且结合其自然栖息地的理化条件信息，可能促进更有针对性的培养尝试。对于如多物种生物膜和活性污泥絮状体等复杂群落的分析，另一种方法被证明更具优势。该方法按层级自上而下依次应用针对不同分类水平的探针组合，从较一般到较具体，产生对群落结构日益精确的信息。rRNA靶向的全细胞杂交不仅提供细胞形态、特定细胞计数和定义系统发育群体的原位分布数据，杂交信号的强度还反映单个细胞的细胞rRNA含量。由特定探针赋予的信号强度可用于已知物种单细胞在原位的生长速率和活性估计。在许多生态系统中，低细胞rRNA含量和/或有限的细胞通透性，加上背景荧光，阻碍了土著群体的原位识别。文中详细讨论了绕过这些问题的方法。