分子生态学在生物膜微生物研究中的应用前景

化学工程师ChemicalEngineer2013年第02期；矗蠹!文章编号：1002—1124[2013)02—0046一04·笥K-×．蘧分子生态学在生物膜微研究中的应用前景李妙婉，于衍真‘，冯岩生物(济南大学土木建筑学院。山东济南250022)摘要：利用分子生态学技术分析研究生物膜内细菌种群，对有效处理污水，提高氮磷去除率有着极为重要的意义。本文介绍了提取总DNA、PCR、DGGE、RFLP、SSCP和FISH等常见分子生态学技术，综述了国内外的研究进展，探讨了分子生态学技术在生物膜内微生物群落研究的应用前景，为探寻生物膜内微生物的多样性、结构与分布以及动态性拓宽了思路。关键词：PCR；DGGE；RFLP；SSCP；FISH；微生物群落；生物膜中图分类号：TS201．3；Q93文献标识码：AProspectsofmolecularecologyinbiofilmmicrobiologyresearch*LIMiao-wan，YUYan—zhen，FENGYan(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，UniversityofJinan，Jinan250022，China)Abstract：Usemolecularecologytechnologytoanalyzebacteriapopulationsinbiofilm，whichhasaveryim—portantsignificanceforeffectivesewagetreatmentandimprovementofnitrogenandphosphorusremovalrate．ThisarticledescribedtheextractionoftotalDNA，PCR，DGGE，RFLP，SSCP，FISHandothcrcommonmolecularecolo-gytechniques，summarizedresearchesatdomesticandforeign，discussedtheapplicationprospectsofmoleculare—cologytechniquesforstudyofmicrobialcommunitiesinbiofilm，broadenedtheideaofexploringthediversityofmicroorganisms，thestructureanddistribution，aswellasthedynamic．Keywords：PCR；DGGE；RFLP；SSCP；FISH；microbialcommunities；biofflm曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter，简称“BAF”)出现在80年代的欧洲，在90年代已经发展成熟，但在我国的研究应用整整晚了近10～15年的时间。近年来，国内学者对BAF的研究多见于反应器处理效能和工艺特性的探讨，而有关微生物种群组成等机理研究却一直进展缓慢【11。微生物群落的多样性、结构与分布和动态性对维护和运行BAF有着十分核心的作用。及时观测微生物群落的动态变化，是对BAF进行有效调控的关键。然而，传统的微生物研究方法并不能满足跟踪研究的要求，分子生态学技术的迅速发展让揭示污染物负荷和微生物群落以及BAF处理效果之间的相互关系成为可能，现已成为污水处理中一个具有广泛应用前景的研究方向。收稿日期：2012—11-30基金项目：中国国家科学基金会(NSFC51178207)；山东省国家科学基金会(ZR201IEEM003)财政支持作者简介：李妙婉(1989一)，女，山东济南，在读硕士研究生，市政工程专业。通讯作者：于衍真，女，教授，硕士生导师。1与微生物群落结构分析相关的分子生态学研究方法1．1样品总DNA提取作为分子生态学技术的第一步，提取样品总DNA十分关键。由于土壤、活性污泥和生物膜等样品中细菌种类繁多并且含有相当多的杂质，怎样高效地裂解细胞、充分释放DNA、有效去除杂质已成为研究热点。而试剂盒法是目前广泛使用的方法之一，它包含了一整套的细胞裂解和DNA纯化的程序，是一种针对土壤样品的方法，但通常情况下也适用于活性污泥及生物膜。目前，比较常用的试剂盒有QIAampRDNAminikit，FastDNASpinKitforSoil，柱式基因组DNA抽提试剂盒等。1．2聚合酶链式反应PCR技术是二十世纪80年代中期由KeryMullis发展起来的一种在短时间内即可扩增获得大量目的基因技术，具有产率高、特异灵敏、操作简便、易自动化等优点。对含少量生物量的样品，PCR万方数据2013年第2期李妙婉等：分子生态学在生物膜微生物研究中的应用前景‘47技术是十分有效的，解决了在分子生态学中受到的DNA量限制的问题，