GeoChip是一種高通量基因晶片，用於分析微生物群落，並研究其群落結構對生態系統的作用。該高通量基因晶片，包括了編碼參與主要地球化學循環（如，碳循環、氮循環、金屬抗性、有機物降解、硫循環和磷循環等）的微生物酶類的寡聚核苷酸探針。
基本介紹
- 中文名：GeoChip
- 屬性：一種高通量基因晶片
- 用於：分析微生物群落
- 研究：其群落結構對生態系統的作用
GeoChip,簡介,為什麼是GeoChip,
GeoChip
該晶片由華裔微生物生態學家周集中教授研發，近來來，將其套用於全球氣候變化對微生物群落影響的研究、油田污染物對微生物生態的影響、礦山酸性礦坑水中微生物群落功能結構的分析等領域。
簡介
*GeoChip是一種強大的、高通量的宏基因組學分析工具，其用於分析微生物群落結構、多樣性，揭示微生物群落的代謝途徑和分析微生物對生態系統的影響。
*GeoChip榮獲美國R&D雜誌2009年頒發的R&D100 獎，該獎項每年選出100項最具創新的科學技術。
*同GeoChip一起，基因晶片特異性，敏感性，探針設計，電腦程式支持和目標DNA、RNA放大等研究，均得到了長足的發展。
微生物，一群多樣性最高的生命形式，在地球化學循環（碳循環，氮循環，硫循環，磷循環和金屬循環等）中承擔著重要的生態功能。微生物複雜的群落結構，功能，相互作用和動態變化對我們的生活非常重要。例如，動植物流行病的爆發，生化攻擊或者氣候變化將給我們生存的環境帶來災難性的後果。儘管弄清楚環境中有什麼微生物以及他們在乾什麼，但是，用顯微鏡來數和辨別他們是非常困難的，所以要精確的定量研究甚至精確的預測微生物的行為，是一個極大的挑戰。
然而，新近發展起來的大規模，高通量的宏基因組學技術，包括GeoChip功能基因晶片，使得從特定時空分析微生物群落成為可能。有了這些新工具，生態學家將不在因為手頭上只有少量數據而需要回答一個生態學問題而泄氣了。大規模宏基因組學測序和高通量功能基因晶片技術使之成為可能。這些新技術極大的拓展了微生物生態學領域。
為什麼是GeoChip
研究者在檢測，識別，定性和定量微生物群落時，一般會遇到以下幾個大的挑戰。第一，微生物群落多樣性非常高，不管是在土壤，水體，食品或是我們的身體。如何描述這種巨大的多樣性和理解其機制都是非常困難的。同時，超過99%的微生物是不能在實驗室被培養的。而且，儘管微生物參與了多個生態過程，但是，微生物多樣性及其在生態系統中的功能仍然不清楚。造成這個問題的主要癥結在於缺乏在特定時空下微生物群落的足夠信息。
要評價自然狀態下的微生物群落結構、功能和動態，檢測手段需要具備以下幾個特點：第一，簡單、快速並且粗放；第二，特異並且敏感，而且要對目標微生物有光譜性；第三，能夠在較寬動態範圍內精確的定量；第四，能夠用較高的解析度檢測微生物功能；第五，具備高通量且能夠平行分析；第六，能夠可靠的對來自不同地點，不同實驗，不同實驗室和不同時間的樣品進行分析；第七，性價比高。
傳統的純培養技術僅僅提供了非常有限的微生物多樣性和功能的信息。同時，儘管這些研究結果也很有價值，但是常見的核酸檢測手段，比如基於16S rRNA基因克隆分析方法，變性梯度凝膠電泳，末端限制性酶切片段長度多態性，定量PCR和原位雜交，也不能滿足這些分析需求。每一種基於基因分析的分子手段費時費力、低通量、低解析度、不能定量或者僅能提供有限的功能信息。
儘管基因晶片在基因表達研究中是一個強大的工具，但是，將其運用到環境微生物研究領域，仍然存在著很多挑戰，諸如探針設計，基因序列覆蓋範圍，特異性，敏感性和定量。為了解決這些問題，一種特殊的基因晶片，功能基因晶片應運而生並被廣泛套用。功能基因晶片包含了涉及到微生物所參與的各種過程的主要編碼酶的基因序列的探針，它在將微生物多樣性和微生物功能聯繫在一起的研究領域非常有用，因為基因晶片涵蓋了功能已知的基因。在已知的基因晶片中，GeoChip是在生物地球化學，生態學和環境分析中最適用的。
包括涉及到碳循環，氮循環，磷循環，硫循環，各種金屬抗性，抗生素抗性，有機污染物降解和能量傳遞等基因探針，並且有基於gyrB的系統發育分析標記。當前的GeoChip版本包括70,000功能基因，超過400功能基因類別。陽性控制來自於核糖體基因，陰性控制來自於人類，植物和超嗜熱菌基因。
