分子生物学技术在污水处理微生物检测中的应用

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【摘 要】当前我国的水资源数量不断减少，质量也在不断的下降，为了缓解水资源的现状，相关的研究人员也在对污水处理微生物检测技术上下了很大的功夫，这些技术的发展和应用使得我国的污水处理和检测工作有了一定的进展，其中，分子生物学技术就是其中之一，本文主要分析了分子生物学技术在污水处理微生物检测中的应用，以供参考和借鉴。

【关键词】污水生物处理；分子生物学技术；微生物群落分析

0.引言

传统的生物法在污水处理和微生物检测方面都存在着非常大的不足，传统的方法只可以培养十分之一左右的微生物，但是活性污泥当中所生存的细菌群落不是所有的都适合使用培养的方法对其进行详细的分析，同时其也不能很好的揭示生物反应器当中的变化和其所能传递出的信息，而使用分子生物学技术就可以很好的避免这些问题和不足，所以我们必须要对其予以高度的重视。

1.限制性片段长度多态性分析

在对限制性片段长度进行多态性分析的时候，DNA慧聪混合微生物群落当中被顺利的提取出来，通过详细的分析可以提供一些比较有价值的群落基因指纹信息，在这一过程中可以充分的利用限制性酶切之后DN段大小的不同特征将其分离，这种方法在应用过程中具有非常明显的优点，它不需要放射性标记的探针杂交流程就可以非常清晰的观察到整个过程中所产生的结果。

2.寡核苷酸探针技术

寡核苷酸或者是核算探针的方法借助分析和列举群落当中微生物的遗传信息来展现群落自身的结构，其主要的原理就是特定的微生物在DNA和RNA当中的裴烈顺序是不同的，而在实际的检验检测工作中针对群落的RNA进行寡核苷酸探针是非常直接的一种方式，一般情况下探针的碱基序列和目标细胞RNA上的某一个区域是存在着非常强的互补关系的，同时在这一过程中还要对检测的环境和条件予以严格的控制，这样就可以使得探针DNA个目标细胞中的RNA能够得到紧密的固定，如果RNA被固定之后就可以将没有杂交的探针冲洗的非常的干净，在实际的工作中，工作人员只要对杂交探针的数目予以确认就可以确定RNA是否存在，如果存在，其数量大致是多少。

寡核苷酸杂交作用一般可以通过两种方法进行对比，一种方法是狭线印迹法，这种方法相对比较传统，它主要是要将RNA从样品当中提取出来，当前我们经常用的方法是不需要提取RNA就可以实现同样功能的荧光原位杂交。

荧光原位杂交是将分子生物学技术的精确性和显微镜的可视性有机的结合在一起，这样就可以充分的在非常自然的微生物检测当中对不同类型的微生物进行鉴定，同时还可以对污水处理过程中污水所含的微生物数量以及空间分布等重要的信息予以显现，这项技术的主要工作原理就是要通过开通杂交探针的荧光信号来对核酸序列进行检测。，所以这种方法和传统的方法相比有着非常大的优势，得到了较为广泛的应用。

寡核苷酸技术在应用过程中所展现出的一个最大的特点就是它能够将探针设计的特异性充分的显示出来，这样一来就可以获得群落自身的结构信息，但是这种检测方式的准确性实际上和探针的特异性有着非常密切的关联，所以在这一过程中，我们一定要对探针的设计工作予以高度的重视。针对那些没有经过培养的细菌，我们首先需要采用杂交的方式对其进行鉴定，这样就可以知道探针是否足够合理。此外在这种方法应用的过程中还存在的一个非常重要的问题就是会出现假阳性结果，因为微生物在生长的过程中会产生一定的荧光作用，这样一来就会对检测的结果形成非常大的干扰，同时环境样品当中的残留物也会使得整个分析过程变得更加的复杂，因此在检测位置混合菌群的时候，一定要采取有效的措施来避免自身背景荧光的干扰，这样也就减少了假阳性出现的几率。

最近几年，很多检测技术都得到了相对比较广泛的应用，同时在很多领域都收到了很好的应用效果，其中FISH技术和其他技术也在不断的融合，这也对环境微生物学研究工作提供了非常好的条件，这种技术上的融合也使得图像更加的清晰，检测结果也更加的准确。

3.DNA生物传感器

生物传感器设计的理论基础是固定化生物层与目标污染物之间的专一性作用.基于生物催化和免疫原理的生物传感器在环境领域得到了广泛的应用尽管以核酸探针为敏感元件的传感器在环境检测中的应用尚处于起步阶段，但分子生物学与生物技术的发展为研究DNA生物传感器提供了可能.核酸杂交生物传感器的理论基础是DNA碱基配对原理，其高度专一性的DNA杂交反应与高灵敏度的电化学检测器相结合形成的DNA杂交生物传感器除了可用于微生物的核酸序列分析、微量污染物的检测外，还可用于研究污染物与DNA之间的相互作用，为解释污染物毒性作用机理提供了可能。

研究人员开发了电化学DNA传感器进行水体中aromaticamines的检测；还有一些人开发出了DNA杂交生物传感器并用于环境样品的微生物检测，如水体中病原菌Cryptosporidium的测定等.这类传感器的研究包括核酸探针固定化的优化、杂交反应条件、指示剂的结合与检测等.杂交过程并不是一个简单的在液相中探针与DN段按碱基配对规则形成双链的反应.影响杂交的因素很多，特别要注意影响杂交反应动力学和效率的因素，包括杂交时间、离子强度、探针长度、序列和杂交温度等，以保证其高度专一性和灵敏度。

4.DNA重组技术

20世纪70年代初，限制性核酸内切酶的发现为DNA重组技术的建立揭开序幕.DNA重组技术的实质是，将两个或多个单独的DN段连接起来产生一个能在特定宿主中自主复制的DNA分子.其基本程序是：外源DNA的获得；选择载体并进行处理；将目的DN段和处理后的载体连接；将连接产物导入合适的宿主细胞内，使重组DNA分子在宿主细胞内复制扩增；将转化菌落在平板培养基上培养成单个菌落，筛选获得含有重组DNA的阳性克隆.在废水的处理过程中仅靠分离和筛选的功能性微生物是不够的.如上所述，在混合的微生物群体中筛选特定的微生物菌种时往往得不到预期的结果；特定的微生物可能难以培养，从而无法应用到实际的生物反应器中；人类排放到环境中的污染物越来越复杂且难以处理.因此，有必要通过基因工程技术并根据具体的需要构建有效的基因工程菌或培育出可高效降解复杂多样的有害污染物的细菌来解决以上的问题。

指示菌在废水的微生物动态检测中具有重要意义.由于指示菌具有较高的存活力且对环境定物质的变化比较敏感，所以采用指示菌可以迅速、明确地反映污水中成分的改变情况.运用分子生物学技术中的基因重组技术可以把特定的基因整合到某些微生物的基因组中，再把这些基因工程菌释放到特定环境中，从而达到对环境进行监测的目的.必须明确的是，作为指示菌的基因工程菌至少应具有如下特点：含有易于被扩增、检测和定量的外源基因；在特定环境中具有较高的存活力；对环境定物质的变化比较敏感。研究人员把一种单胞菌进行基因工程处理，使其包含甘露醇冠瘿碱分解代谢的基因，通过在冰草氨酸和甘露氨酸中生长，这些微生物可以从环境样品中提取出来，对菌株构建时产生的融合区域进行PCR扩增，就可以进行灵敏的特异性检测。

5.结语

在上个世纪的80年代，一DNA序列和相关结构基因为主要研究内容的分子生物学技术已经逐渐的走出了初步发展的阶段，同时在整个世界范围都得到了非常广泛的普及，环境工程学、医学、生物学方面也有了很大的进步，分子生物学在这一过程中也在和许多其他的技术不断的融合，这也使得这项技术在污水处理微生物方面发挥了更大的作用。

【参考文献】

[1]徐锐，曾玮，温康文.高盐污水生物处理技术浅探[J].广东化工，2008（11）.

[2]郝晓地，朱景义，曹秀芹，曹亚莉.污水生物处理系统细菌衰减特征的实验研究[J].环境科学，2008（11）.