分子技术在湿地微生物群落解析中的应用.pdfVIP

生态环境学报2010，19(4)：974-978 http：llwww．jeesci．com 坠212盟垒型曼巳!i!堂婴趔釜!i望!笪 曼：望翌i!；宝堕i堡丛翻笪墅：!唑 分子技术在湿地微生物群落解析中的应用 梁威1，吴苏青1’2，吴振斌1 I．中国科学院水生生物所／媵水生态与生物技术国家重点实验室，湖北武汉430072；2．中国科学院研究生院，北京100049 摘要：人工湿地的研究和应用近年来受到了广泛重视。微生物是人工湿地系统的重要组成部分，其群落结构对于湿地的净化 功能的发挥具有重要影响。与传统的微生物分析技术相比，分子生物学技术在解析人工湿地微生物群落结构时无需纯培养， Chain 具有高效、快速、简便的特点，使其广泛应用于环境微生物的研究。文章综述了近年来在聚合酶链反应技术(Polymerase 以及其在人工湿地微生物研究中的应用现状。通过这些分子技术，可以分析湿地处理特定废水过程中微生物的数量、丰度、 多样性及优势种；鉴定湿地中特定功能菌群(如氨氧化细菌、反硝化细菌、除硫菌等)的数量、活动分布、空间变更及与污 染物去除的关系；判断各种系统条件(如不同基质、植物、水力负荷等)的设置对微生物多样性和稳定性的影响。最后，对分 子技术在湿地领域的未来发展进行了展望。 关键词：分子技术；微生物群落；人工湿地；现状；展望 中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：1674．5906(2010)04．0974-05 人工湿地在过去的几十年中得到迅速发展。许 链温度不同的原理，通过梯度变性胶将DNA分开。 多研究表明，湿地微生物的作用是影响该系统去除 与其它电泳系统相比，它不是基于核酸分子量的不 污染物效率的重要因素之一，然而由于其复杂性及 同将DNA片段分开，而是根据序列的不同将片段大 分析方法的局限性使得人们在研究和设计湿地系 小相同的DNA序列分开。当双链DNA分子在含梯度 统时只能将其作为一个黑箱而忽视。近代分子生物 变性剂(尿素、甲酰胺)的聚丙烯酰胺凝胶中进行电 学技术的发展克服了传统研究微生物时的培养需 泳时，其解链的速度和程度与其序列密切相关，相 求，为人工湿地微生物的多样性及其功能的深入分 同碱基对数目的双链DNA分子由于碱基对组成的 析提供了一个崭新的途径B-3]。 不同，解链所需要的变性剂浓度也不同，当某一双 目前用于湿地微生物群落结构分析的技术主 链DNA序列迁移到变性凝胶的一定位置，并达到其 要有平板计数法、荧光染色法、Biolog微平板分析、解链温度时，即开始部分解链，解链程度越大，迁移 微生物醌指纹法、磷脂脂肪酸(PLFA)谱图、荧光原阻力大，DNA分子的迁移速度随之减小。产生的迁 位杂交(FISH)技术等146J。近年来，变性梯度凝胶电移阻力与电场力相平衡时，具有不同序列的DNA片 泳、随机扩增多态性DNA标记、单链构象多态性等 段则停留于凝胶的不同位置，形成相互分开的条带 方法在湿地研究中也开始应用，对湿地中微生物的 图谱。理论上只要选择的电泳条件足够精细，最低 研究起到显著的推动作用【6—71。本文针对当前应用于 可检测到只有1个碱基差异的DNA片段【＆10】。 人工湿地研究中的主要分子技术进行综述，以期为 1．2 PCR—DGGE在人工湿地研究中的应用 利用现代分子技术研究人工湿地的净化机理提供 1．2．1微生物数量、丰度及多样性 参考。 1 ChainReac-理猪圈废水的湿地基质中微生物的情况，得出菌种 PCR—DGGE(Polymerase tionand GradientGelElectro— Denaturing 的分布与总磷、硝酸盐、磷酸盐的浓度显著相关， phoresis)