我国污水中微生物的研究现状和展望.pdfVIP

2010年水处理新技术新工艺及给(污)水厂运行管理高级研讨会论文集 我国污水中微生物的研究现状及展望 牟润芝，刘浩 (青岛首创瑞海水务有限公司，山东青岛266042) 摘要：论述了污水中微生物的国内研究现状，介绍了传统的依赖培养的研究方法(主要 是培养筛选法)和新兴的分子生物学方法(主要是以PCR为基础的研究方法)。介绍了目前国内 在污水微生物研究领域取得的一些进展，指出新兴的分子生物学研究方法的进一步开展和传统 培养法相结合是今后污水微生物研究的发展方向和趋势。 关键词：微生物；传统培养；分子生物学；PCR 起初的时候人们研究微生物在污染中所扮演的角色，发现很多污水中的微生物会引起疾病， 进一步研究表明随着污水的排放，水体化学物质和营养成分的变化都会造成水体中微生物活动 的变化，影响其他生物的生存甚至对养殖业造成很大的伤害。与此相对的，微生物在净化污染 方面也有着广阔的应用前景。在美国和英国，绝大部分的污水处理场所采用的都是利用微生物 的生物处理法【l】o人们已经认识到微生物在污染与净化污染两个方面都具有相当大的作用。因此 一直以来，人们对污水的研究在很大程度上都跟其相关微生物的研究有着密切的联系。 近年来，随着微生物学的进一步发展，微生物的研究越来越多的投向了环境领域。而污水 这一特殊的环境，也成为了微生物学研究的热点。尤其是从污水环境中分离典型的微生物菌种、 寻找新的功能基因等方面的研究，目前已经在国内广泛的开展起来。 l污水中微生物主要研究方法 对污水中微生物的研究方法主要有两种不同的思路，一种是传统的研究方法即依赖培养的 研究方法，另一种非培养的分子生物学研究方法。 1．1传统研究方法 传统的污水微生物研究方法中培养和观察是主要的方法。主要是培养分离法。通过配制不 同营养成分的培养基，添加不同的抗性条件，通过筛选分离单菌落的方法来获得特定的菌株。 在此基础之上，再对菌株从生态学、生理生化、分子遗传等几个方面的特性进行鉴定。然后通 过优化培养条件，定向改造的方法来获得具有特定活性的微生物菌株。这些具有特定活性的菌 株主要是细菌、放线菌和真菌等。 因为污水环境的特异性以及不同环境条件之间有着巨大的差别。根据采样条件和筛选目的 不同，所采取的培养基成分也有很大差别。目前国内科学工作者所采用的培养基主要有：牛肉 基、海水及半海水2216E培养基、M2培养基、十豆培养基等多种。 1．2新兴的分子生物学研究方法 ．317． 2010年水处理新技术新T艺及给(污)水厂运行管理高级研讨会论文集 与传统的依赖培养的研究方法不同，新兴的分子生物学方法可以直接对污水中的微生物进 行直观性、整体性更强的研究。这些方法主要包括PCR(聚合酶链式反应)、PCR．DGGE(变性 胶梯度电泳分析)、PCR．SSCP(单链核酸多态性分析)等。它们的原理大都是从污水微生物中 直接提取DNA，然后通过16srDNA等标记对整个污水中微生物群落和个体进行分子鉴定，或 通过对有特定功能的基因直接分离获得功能基凶的相关序Nt21。 利用分子生物学方法研究污水中微生物的步骤如图1所示。首先采集污水样品，通过离心 或者过滤的方法来收集污水中的微生物体，用机械法或者化学法对微生物体进行裂解，通过DNA 的提取和纯化流程，结合生物信息学方法设计的引物，对目的基因片段进行PCR扩增，扩增后 进行分子生物学分析。另外还可直接用污水总DNA构建基凶组文库进行进一步研究，在图中并 未列出。 图1分子生物掌方法研究污水中微生物的流程 通过比较污水中微生物的传统研究方法和新兴分子生物学研究方法可以看出，两者的思路 不同，但各有所艮。传统的研究方法对仪器的要求不高，比较容易展开工作，I司时通过培养及 各项指标的测定，可以比较方便地研究微生物的生长特性和特殊功能。新兴的分子生物学方法 需要新型仪器如PCR扩增仪、垂直电泳仪以及核酸杂交仪等。但是分子生物学研究方法比依赖 培养的传统研究方法更直接，省略了培养的过程，绕过了当前培养技术的不足，可以从基凶水 平直接对污水中的微生物进行研究。另外，由于目前培养技术的局限性，地球上99％的微生物 都是不可培养的微生物，所以传统的研究方法必然损失了大部分的微生物多样性，在这个方面 分子生物学方法也表现的更有发