微生物学研究方法，第45卷：非典型环境微生物学-----Methods in Microbiology, Volume 45, Microbiology of Atypical Environments
作者：Jack Trevors（编者），Volker Gurtler（编者）
出版：Academic Press
ISBN: 978-0-12-814604-0
藏书地点： 武大外教中心
非典型环境微生物学是研究在非典型的环境状态下的微生物群落，结构，功能与动态；研究微生物对这种环境中的物质转化以及能量变迁的作用与机理。
人类太空宇宙飞船是其中一种比较不寻常的微生物环境。与其他陆地环境相比，航天器内的微生物与生物圈的其他部分完全隔离，重力大大降低，暴露在太阳辐射下的时间增加。这里的微生物群系最初主要被航天员以及供应品和设备无意中引入。在航天飞行期间进行的短期研究(<96 h)中，微重力已经被证明会影响几种微生物的生理和基因表达。这些研究可以用模拟微重力(MMG)设备在地球上进行建模和扩展。最初的MMG研究使用微生物进化的方法，显示了一些微生物在微重力作用下改变表型的潜力，在某些情况下，微重力作用会持续到它们完全恢复重力状态(1 g)。在低地球轨道以外的长时间太空任务中，必须考虑到微生物对毒性和抗生素敏感性的变化，同时考虑到微重力引起的航天员免疫反应的变化。此外，还必须考虑微生物与结构材料和生命维持功能的相互作用。
微生物可作为研究地球外环境生物反应的模型系统。了解细胞在这种条件下如何降解，对于确定未来生命探测任务的潜在生物特征非常重要。用于研究这种反应的设施是极具挑战性和昂贵的。因此，这些研究依赖于地面模拟和真实空间实验的结合。本章概述了在太空中使用的设施，例如，机载暴露设施、国际空间站和地面模拟设施。并将讨论这项研究在未来生命探测任务中的重要性。
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非典型环境的微生物多样性因其在极端生境中的适应性、进化和系统发育的独特性、丰富的功能前景和具有生物技术应用价值的新型酶的存在而引起人们的关注。虽然基于培养的技术仍然被用于微生物多样性分析，但模拟非典型环境的培养条件是一个巨大的挑战。因此，在非典型微生物多样性分析中应用了培养无关技术。通过对非典型环境中核酸、蛋白质和脂类等生物大分子的直接分析，结合分子指纹图谱、宏基因组学、宏蛋白质组学、元转录组学和蛋白质基因组学等先进技术，对非典型微生物的结构和功能多样性有了更深入的了解。本书介绍了先进的分子生物学工具，可用于非典型环境的微生物多样性分析，如DNA指纹技术，微阵列，下一代测序，稳定同位素探测，微放射自显影，同位素阵列等。
极端环境下的微生物代谢具有两个决定性特征，它是缓慢且在所有当前技术和方法趋势中，趋于较低的测量阈值。这为推动新技术的发展提供了严峻的挑战，迫使研究人员采用新的想法，并重新创造已经失宠或被该领域当前流行词汇所掩盖的旧想法。一些创造性地利用技术成功地阐明了在非典型环境中微生物代谢的影响，包括表面空气界面显微镜、质量平衡、放射性标记脂肪酸合成和立体异构比。在这一背景下，研究人员的速率和职业生涯跨度与主题内容的速率之间的差异是一个核心考虑因素，可以通过有意的和严格的长期实验设计、数学建模、团队合作以及关于度量和影响的全球视角来克服。
当前温度低于0℃的环境包括固态(冻结)基质，如冰川冰和永久冻土层，以及液态环境，如冷泉和低温冷冻器。有些环境的溶质浓度很低，而另一些环境的盐和其他溶质浓度很高，并有相应的凝固点降低。有些具有很高的微生物密度，而另一些则代表了细胞生存的极限。所有这些都对利用直接成像或组学技术识别微生物的方法来说是一个挑战。本书提出了活体和固定标本的成像方法，包括可能在实地进行的方法，如光学、荧光和全息显微镜，以及样品返回实验室后进行的方法，如共焦显微镜和电子显微镜。介绍并讨论了现场使用的显微镜设计。在下游分析的背景下，还提出了对样品返回的考虑。
嗜盐微生物和极端嗜盐微生物一直是传统电子显微镜(EM)以及最先进的低温电子显微镜和低温电子层析(cryo-ET)所面临的挑战。传统的制备方法，如分离大分子复合物的负染色、超薄切片的全细胞塑料包埋等，在不破坏生物样品的前提下，将大部分的盐去除。另一方面，低温电子显微镜(Cryo-EM)在极端情况下会遇到介质中含有数摩尔NaCl的样品，用于处理亲盐微生物的近生命状态，导致图像对比度低、噪声高。后者阻止了极端嗜盐微生物的低温，将大量微生物排除在原位结构研究之外。通过对含盐样品EM应用的调查，以及对3 M NaCl盐碱菌低温修复和低温EM的系统评价，表明极端嗜盐菌可以在接近生命的条件下进行研究。这篇方法综述为相应的方法编写了有用的策略。
趋磁细菌(MTB)是一种由于细胞中存在磁小体(MS)而能够沿着地磁场线定向迁移的微生物。由于质谱由脂质膜和晶体磁性矿物组成的特殊结构，MTB对环境磁性、磁性材料的开发和铁的生物矿化具有重要意义，在现代生物医学中具有潜在的应用价值。副溶血性弧菌和创伤弧菌是水生环境的内生菌群。在它们的自然栖息地，它们存在于水中，并与水生动植物相联系。人类的肠道不是自然栖息地，因此当这些弧菌从粪便样本或人体组织(如伤口、血液等)中分离出来时，它们就处于非典型环境中。本书描述了研究MTB的富集、分离、系统发育多样性和磁性，MS的提取和形成的方法以及识别副溶血性弧菌和创伤弧菌的传统方法和分子方法。
《微生物学研究方法，第45卷：非典型环境微生物学》一书于2018年由Academic Press出版，作者为Jack Trevors，Volker Gurtler。
《微生物学研究方法，第45卷：非典型环境微生物学》一书，作者展现了环境微生物学研究领域中的一些最新研究，讨论的主题主要包括太空中微生物的研究方法，微生物研究的分子方法，显微方法以及生物体相关研究方法。
《微生物学研究方法，第45卷：非典型环境微生物学》是生物学实验室不可或缺的工具用书，可作为微生物学专业的科研参考书。
《微生物学研究方法，第45卷：非典型环境微生物学》一书作为普通微生物学专业研究读物，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1.本书涉及许多新颖的研究问题，普通微生物学所涉及的模型是在典型的环境条件下对微生物进行的研究，而本书却从另一个角度（非典型的环境条件）研究微生物，能给该领域的研究者们带来一些新颖的知识与想法。
2.本书汇集了相关领域的权威的专家，保证了本书的专业性和权威性。
3.本书图表丰富，读者能够结合清晰的图表更加清楚的理解相关的知识。
总的说来，《微生物学研究方法，第45卷：非典型环境微生物学》一书为想要了解非典型环境条件下微生物的生存、代谢与相关分子研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为微生物学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
撰稿者名单
封面图片
前言
第一部分:太空中微生物的研究方法
1. 在人类飞行航天器内建造的环境下的微生物学
Jiseon Yang, Starla G. Thornhill, Jennifer Barrila, Cheryl A. Nickerson, Charlie M. Ott and Robert J.C. McLean
2.利用近地轨道和地面实验研究微生物在地外环境中的生存
Karen Olsson-Francis, Nisha K. Ramkissoon, Alex B. Price, David J. Slade, Michael Macey and Victoria K. Pearson
3. 研究真菌在非典型且封闭的环境中的生命力:培养组学
Adriana Blachowicz, Kasthuri Venkateswaran and Clay C.C. Wang
第二部分:分子方法
4. 研究非典型环境中微生物的分子方法
Hirak Ranjan Dash and Surajit Das
5. 测量非典型环境下的微生物代谢
Wendy Stone and Gideon Wolfaardt
6. 岩生真菌的领地:在暴露于空气的固体表面生存与改变
Nicole Knabe and Anna A. Gorbushina
7. 口腔细菌分类
Samantha J. Byrne, Catherine A. Butler, Eric C. Reynolds and Stuart G. Dashper
8. 从非典型环境微生物中提取/回收大分子的水相方法:重点研究三相分配
Mohammed Gagaoua
9. 利用下一代靶向测序和生物信息学工具，对南极岩屑的微生物群落组成和预测的功能特性进行了研究
Hyunmin Koo, Joseph Hakim, Casey Morrow, Dale T. Andersen and Asim K. Bej
第三部分:显微方法
10. 从冰冻环境中收集和鉴定样品的方法
Manuel Bedrossian, Jody W. Deming and Jay Nadeau
11. 极端嗜盐微生物的低温电子显微镜
Harold Engelhardt and Daniel Bollschweiler
第四节:生物体
12. 研究趋磁细菌和磁小体的方法
Lei Yan and Weijia Xing
13. 应用分子生物学方法研究非典型环境下的副溶血性弧菌和创伤弧菌
Indrani Karunasagar, Biswajit Maiti and Ballamoole Krishna Kumar