PCR技术在水生生物监测领域的应用前景
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇PCR技术在水生生物监测领域的应用前景范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】 目前国内水生生物监测手段已无法满足快速发展的管理需求，pcr技术是一种新型的水生生物监测技术，其具有简便、灵敏、快速、特异性强等优点，将其应用于水生生物监测领域，可快速反应水体中污染现状，大大提高国内水生生物监测能力和水平。PCR技术对环境管理具有深远的意义。
【关键词】 环境污染 监测 基因
随着经济与人口的快速发展，环境污染导致生态系统功能退化，以致引起生物多样性降低，物种的分布与群落组成发生了巨大的变化。与此同时，分子水平上研究污染过程中污染物在生物体内的吸收与迁移不断受到人们的关注。PCR技术具有快速、灵敏、简便等优点，在环境监测领域方面的应用日趋显现。
1 PCR技术
聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction；PCR）是一种用于放大扩增特定的DN段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点，是能将微量的DNA大幅增加。目前PCR技术在微生物学、医学等方面已得到较好的应用[1]。这种技术具有简便、快速、灵敏的特点，已广泛应用于基因获取、基因定点突变、DNA序列分析、医学诊断、基因检测等方面。PCR技术也成为微生物领域重要的监测手段，在此基础上发展起来的Real-time PCR（实时荧光定量PCR技术），以Power SYBR Green（荧光标记染料）和熔解曲线为基础，可用于检测不同的核苷酸序列；相对于普通PCR，荧光定量PCR（RT-PCR）能对样品中的目标生物进行相对或绝对定量，且灵敏度高，可重复性强，便于实验结果的比较等诸多势。
近年来，实时定量PCR技术开始在环境领域中显示巨大生机。迅猛发展的PCR技术使生物监测深入到分子水平，形成了一系列可依据多种分子技术来进行生物监测的分子学方法。如荧光定量PCR可以用来检测环境中的微生物在河流中随季节的变化情况。荧光定量PCR还可以用来检测地表水和饮用水中致病菌的含量。对于微生物，特别能快速监测具有高效去除营养物质能力的微生物，荧光定量PCR能快速监测[2]。如利用PCR技术能定量污水处理厂一级硝化处理后混合液悬浮固体中总细菌、硝化螺菌属数量、氨氧化细菌数量，从而可以实时掌握污水处理情况。法国国家研究中心从活动热泉附近的一个沉积物核中提取DNA来研究原生动物物种进化关系，利用测得的DNA序列数据构建系统进化树时，发现沉积物中至少含有两种遗传组成上与已知原生生物差异极大的细菌，发现了许多新原生生物世系。这些发现为水生生物基因学分类开创了先河，也将推动基因学在更广泛的领域得到应用。2003年初，Hebert等[3]首次提出了DNA条形码的概念。DNA条形码技术（DNA barcoding）是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术，用DNA序列作为标记来与物种信息建立一一对应关系。DNA条形码是指利用短的标准DNA序列的核苷酸多样性进行物种的鉴定和快速识别。
2 在水生生物监测领域的应用
目前水生生物监测主要包括水体中微生物、浮游动物、底栖动物等类群的监测，通过野外观测水体中指示物种、群落结构组成和多样性，了解和掌握实际水体中环境污染的状况。全世界每年有2亿5千万人感染水源性疾病，因此而死亡的人数为1千万-2千万。这要求对水体中致病菌进行准确检测，以保证后续工作的正常开展。研究者[4]发现PCR技术对星状病毒的检测比电镜技术更为灵敏，并可鉴定这一病毒的不同血清型。
随着高通量测序技术的发展，以及人们对PCR技术的研究的深入，PCR技术能够从单个环境样品中获取DNA。在水生生物监测方面，当前国际上美国EPA，加拿大环保署以及欧洲的一些科研单位正在开展PCR技术在水生生态监测中的应用研究；在我国，水生生物监测仍使用传统的形态学镜检，目前仅有少数研究利用分子生物学技术[5-6]，更没有形成一定的体系，以前行业规范。
3 PCR技术用于水生生物监测的优缺点
相对于之前的监测方法，PCR技术具有四大优势：（1）操作过程快速简便，非专业分类学者也可利用PCR数据库完成鉴定工作，（2）易于构建统一鉴定标准，（3）成本低，（4）易于质量控制。
相对于传统的监测方法，PCR技术的不足：（1）假阳性问题，当不相关的核酸分子中存在与模板非常相似的碱基序列时，PCR很可能做出假阳性的结果，这要求在引物的设计上要更为严格、更为细心。（2）质控问题，由于PCR灵敏度高，要求实验过程中不能带入干扰物质，无菌操作环境。（3）前期投入成本高，PCR鉴定水生生物多样性，需先构建本土物种PCR基因数据库，这要求投入大量的人力、物力、财力。
尽管如此，相信未来随着人们研究的不断深入，技术方法的不断优化，PCR技术将会给水生生物监测注入新的生命力。
参考文献：
[1]张瑾.“聚合酶链反应（PCR）原理”的教学设计[J].生物学通报，2013，48（11）：29-31.
[2]Rochelle PA. Comparison of primers and optimization of PCR conditions for detection of Cryptosporidium parvum and Giardia lamblia in water.Appl[J].Environ Microbiol，1997， 63：106-114.
[3]Hebert PDN，Cywinska A， Ball SL， de Waard JR.2003.Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society of London. Series B： Biological Sciences，2003，270： 313-321.
[4]Marx FE.Animproved lest System for PCR-based specific detection of Echinococcus multicularios eggs[J].Water Sci.Technol，1995，31：371-374.
[5]张占会，谢数涛，韩博平，林少君，钟秀英，林桂花.全细胞多重PCR检测蓝藻、微囊藻及产毒微囊藻方法初探[J].生态科学，2005，24（1）：31-34.
[6]靳志刚.东平湖湖水蓝细菌多样性分析及mcyE基因的定量检测[D].山东农业大学，2012.