环境工程分子生物技术研究

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摘要：随着现代环境工程微生物领域的快速发展，其中许多功能微生物培养以及指示微生物检测都要求引入相应的技术。通过实践研究发现，将分子生物技术引入其中，可为环境工程领域提供强有力的技术支撑，对实际检测工作的开展能够发挥重要效果。本文将对分子生物技术的相关概述以及环境工程微生物领域中分子生物技术的应用进行探析。

关键词：环境工程；分子生物；微生物；应用

前言：作为集环境监测、环境工程、保护学以及微生物学于一体的学科，微生物学在不断发展中逐渐衍生出较多亟待解决的问题。尽管近年来有较多先进理念与技术被引入该学科中，但对于部分环境监测或环境净化等问题，所取得的效果并不理想，要求充分发挥分子生物技术的优势。因此，本文对环境工程微生物中分子微生物技术的应用分析，具有十分重要的意义。

1分子生物技术的相关概述

1.1测序技术

细胞中的rDNA本身表现出明显的高突序列、保守序列以及稳定特征，但其是分类微生物中的指标之一。通常测序分析中，为使微生物种群得以分析，对分离物或分类单元进行确定，便需借助rRNA分析方式。从该基因序列的类型看，有较多如16SrRNA、23SrRNA与5sRNA，其中后两者包含的含核苷酸分别过多与过少，很难为测序分析提供指导。所以在原核生物系统研究中，可考虑将16SrRNA引入。具体测定中，会在如TA克隆试剂、PGEM-T克隆试剂等载体应用下，克隆PCR产物，完成文库构建过程，在此基础上结合16SrRNA基因测序结果，可通过其与文库中的序列做好对比，判断是否有相对应或相似微生物种类。另外，也可对rDNA多样性利用电泳分离进行显示，或直接通过RFLP对扩增产物做好分析。通过这些测序方法的应用，对微生物系统发育的研究可起到重要作用[1]。

1.2核酸技术

核酸技术在分子生物技术中极为常见，可具体细化为PCR-SSCP、PCR-DGGE与PCR-RFLP等技术。以其中PCR-SSCP技术为例，其以往运用中多局限在基因突变方面，是临床医学中的常用方法，经过不断发展被引入到微生物生态学中。从其实现原理看，主要以单链DNA空间折叠构象为基础，若其中有碱基出现变化，空间构象会随之发生变化，配合聚丙烯酰胺凝胶电泳的应用，使DNA谱带得以生成。以16SrRNA测序在废水生物中的表现为例，便可借助PCR-SSCP，对细菌群落受培养基变化的影响进行分析。再如PCR-DGGE，应用中一般强调将基因组DNA从环境样品内被提取，在此基础上将PCR扩增技术引入，可达到扩增DNA的目标，此时可将聚丙烯酰胺凝胶与扩增产物相结合，通过电泳作用分离双链DN段，最终生成的将为单链DNA谱带。最后便可对谱带中展现的碱基序列与文库内序列做好对比分析，完成微生物种属的界定。由于该技术具有较好的分离效果，操作较为简便，所以在微生物分析中的应用较为常见，如对微生物种群在活性污泥中的情况判断，将该技术引入，可起到良好的效果。另外，在PCR-RFLP技术方面，其主要借助核酸特异位点、DNA识别序列，对双链DNA进行切割，配合溴化乙锭凝胶的应用，无需通过放射性标记形式，便可达到DN段分析目标。如土壤中微生物的判断，便可借助该技术实现。

1.3基因探针

目前分子生物技术中，基因探针的引入主要借助荧光染料、放射性同位素，对样品内核酸进行识别分析。对于该技术，也表现在核酸印迹、荧光原位以及放射性标记探针等技术方面。其中放射性探针应用下，尽管对于寡核苷酸、RNA或单链DNA等都可进行标记，但其涉及的同位素具有较高的成本，很容易危害人体健康，所以使用中受到较大的限制。而对于荧光原位，应用中一般可做好细菌空间位置标识或定量定性判断细菌情况等工作。另外，在核酸印迹方面，其适用对象集中表现在PCR扩增产物方面，对微生物风度、多样性检测都可起到重要作用[2]。

2环境工程微生物领域中分子生物技术的应用分析

2.1微生物群种丰度与多样性的分析

现行环境工程领域中，通常需检测的对象多表现在底泥、土壤、生物膜以及污泥方面。从现行较多实践研究都可发现，若将16SrRNA从菌落中提取出来并开展测序工作，可对微生物种群在活性污泥中的情况被测定，并将聚光激光扫描、荧光显微以及FISH等技术引入，可定位生物膜中的微生物或检测其活性。再以城市地区垃圾填埋细菌的分析，可在ARDRA方法的运用下，使细菌多样性情况以及细菌结构被有效判断。这些都可充分说明微生物丰度、多样性都可在分子微生物技术应用下被有效判断，通过定量或定性检测得到的结果，能够为环境工程中较多工艺操作、构筑物设计提供参考。

2.2指示微生物与致病菌的有效检测

环境工程研究中，可发现在土壤、水体或空气等媒介作用下，致病菌很可能对人体造成较大威胁，如典型的SARS。对此，便可借助分子微生物完成致病菌测定工作，如部分学者将16SrRNA基因、PRC-DGGE技术共同引入，对垃圾场、污水处理厂以及大学校园中的空气环境进行测定，可发现在以往微生物培养下，很难测定气溶胶微生物情况。另外，对于水体内是否有大肠杆菌等DNA存在，也可借助分子微生物技术进行判断。这些都可充分说明，对于指示微生物、致病菌的检测，分子生物技术应用效果都较为明显。

2.3功能微生物的培养

由于当前化工行业发展步伐较快，其带来的过多有机化合物也成为环境工程领域面临的难题，很多有机化合物如含苯环类型，很难实现快速降解目标。对此问题，大多学者通过实验方式，发现分子生物技术应用下可使这种现状得以改变，如对甲苯质粒、降解萘利用DNA印迹杂交形式，可使这两种质粒微生物被判断。此外，对于其他难以降解的有机物，都可采用质粒如工程、基因重组等方式，使功能群被构建，使有机物难以被降解的问题得以解决[3]。

3结论

分子生物技术的应用是现行微生物研究的重要保障。实际引入该技术中，应正确认识分子生物技术的实现原理，包括测序技术、基因探针以及核酸技术等，在此基础上将其融入致病菌检测、功能微生物培养以及微生物多样性分析等方面，能够推动环境工程微生物学的进一步发展。

参考文献

[1]石琛,王璐.环境微生物领域分子生物技术的应用进展[J].中国科技信息,2013,16:135+139.

[2]张凤.在环境工程微生物领域中分子生物技术的应用[J].绿色科技,2013,08:192-194.

[3]陈永静,张春浩.分子生物技术在环境工程微生物领域中的应用[J].能源与节能,2015,06:106-107.

作者：王凡 单位：宝鸡职业技术学院