乔冰
（辽东学院 农学院 辽宁丹东 118003）
摘要目前分于生物技术发展日新月异，已渗透到各相关学科。本文综述了分于生物技术的基本原理与方法，及其在环境工程微生物领域的应用。讨论了分子生物技术在环境工程微生物的检测应用及在污泥、生物膜、底泥和土壤等微生物种群的多样性分析方面，以及环境工程菌的挑选和培养等方面的研究成果及其巨大研究前景，对该技术在环境工程领域的应用与发展提出了一些见解。
关键词：分于生物技术：微生物多样性：环境工程微生物
分子生物学技术为我们研究微生物的多样性、菌种鉴定和定量分析提供了全新的技术手段，其高速的发展大大提高了我们对复杂微生物体系的分析能力，使我们能够在环境体系与微生物之间建立起一种对应关系。近年来研究人员根据每种技术的特点，在不断完善分析方法的基础上努力降低其分析局限性，使分子生物学技术在水环境微生物多样性研究中的应用领域取得了巨大的进步。
1分子生物学技术概述
分子生物学是研究细胞的物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象之间关系的学科，利用遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等对微生物进行解析。20世纪70年代末至90年代初，基于不同的机理涌现出了大量的分子生物学技术，其中用于研究水环境微生物种群的技术大致可以分为4类：核酸杂交技术，聚合酶链式反应（PCR）扩增技术，分子指纹技术和克隆基因文库技术。
2应用于污染治理的分子生物学技术
2.1基因工程技术
基因工程是指按照人为创造的蓝图，将某特定的基因，通过载体或其他手段送入受体细胞，通过一系列复杂的生物学过程类似工程操作，定向改造受体生物，使特定基因在受体细胞中增殖并表达的一种遗传学操作。用基因工程的方法，可以不受物种亲缘关系的限制而将一个外源基因导入受体细胞，经过基因重组、增殖并得到表达，产生新的基因产物。
2.2DNA序列计算分析
20世纪后期，基因组学及后基因组学的迅猛发展，从数量上和质量上极大地丰富丁生物科学的数据资源。科学家利用计算机及生物信息分析软件处理这些海量的数据资源，确定大分子序列、结构、表达模式和生化途径与生物数据之间的关系，区分生物个体间遗传差异及揭示DNA多样性。随着荧光标记核酸自动测序仪的普遍使用和生物信息学的飞速发展，已有多个国家和国际科研组织建立了生物信息数据库，并已研究出一整套的序列和结构分析工具、注释工具、基因表达分析工具以及生化和分子途径分析工具及专门的序列数据库软件供序列分析比较。基因的序列分析可揭示出生物物种之间的关系，在污染治理研究中可用于生物基因组特殊区域或特异基因的测序。
2.3电泳分离纯化技术
在外电场的作用下，带电颗粒将向着与其电性相反的电极移动，这种现象称为电泳。电泳技术是当前核酸研究中最常用的方法，具有简单、快速、灵敏、成本低等优点。除了常用的琼脂糖凝胶电泳并用溴乙绽染色方法和聚丙烯酰胺凝胶电泳银染的方法外，还有一些通过特殊的电泳分离技术而建立的分子标记。如单细胞凝胶电泳、变性梯度凝胶电泳等，都是通过施加不同染色体变性条件改变DNA双螺旋结构。
由于不同序列的DNA片段变性时解链程度不同，在凝胶中电泳迁移速率不同，凝胶电泳后不同序列的DNA片段在凝胶上得以高分辨率的分离，可用作各种分子标记物的检测。
3分子生物技术在环境工程微生物领域中的应用
3.1石油降解方面
作为一种高消耗的能源，石油的生产及海上石油平台等部分都会产生石油污染物。石油污染的难降解、多样性特点为污染处理工作提供了极大的困难。对此，可以将分子生物技术引入这类污染的处理过程中。与传统技术相比，该技术的应用优势主要体现在降解效果、降解成本这两方面。
3.2土壤修复方面
就环境工程微生物土壤修复(含重金属)而言，分子生物技术的应用流程为：利用该技术获得大量根际微生物和有益微生物。将其置于待修复土壤中，其中，根际微生物可以对具有良好富集作用的植物生长产生积极的促进作用，通过这类植物实现被污染土壤重金属的富集，以此提升土壤的可利用水平；而有益微生物则可以通过自身的分泌作用产生铁载体、有机酸等因素。在上述因素的作用下，被污染土壤中的重金属可以被有效转化成整合态，进而实现修复目的。
3.3化学污染物降解方面
在我国工业不断发展的背景中，化学污染物的种类和数量发生了显著增加。将分子生物技术应用于环境工程微生物领域中之后，分子生物技术可以作用于微生物的检测、培养等变化实现化学污染物的高效处理，提升环境中被污染水体、土壤等的质量，进而实现环保目的。
3.4致病菌检测方面
疾病是威胁人类身体健康的重要因素之一。环境中的致病菌可以利用土壤、空气等介质引发各类疾病。为了解决这种现象，可以将分子生物技术应用在环境工程微生物领域中，以PCR技术为例：将这种技术作用于含致病菌（大肠杆菌）的水体中，实现大肠杆菌数量的扩增。在这种状态下，利用AC技术对含致病菌水体进行检测，此时，水体中的大肠杆菌能够被有效检测出来。与传统监测模式相比，分子生物技术的应用优势主要表现在以下几方面：第一，检测准确性方面。PCR技术的应用显著提升了水体中大肠杆菌检测结果的准确性；第二，检测效率方面。PCR技术的应用从一定程度上提高了水体中致病菌的检测效率（作用原理为致病菌数量随着扩增作用发生增加）。第三，检测范围。除了大肠杆菌之外，PCR技术对产气英膜杆菌等致病菌同样存在着良好的检测功能。PCR技术检测范围的广泛性为其在环境工程微生物领域中的应用奠定了良好的基础。
4结束语
环境工程微生物是微生物学中的一个重要组成部分。目前分子生物技术在环境工程微生物领域的应用并不普及，仅局限于少数科学研究。但分子生物技术能从分子水平上研究分析微生物种群的特征与分类，通过基因杂交、测序来揭示微生物的遗传信息和表现性状，为在生物反应机理上认识环境微生物的遗传特性提供了有力的实验手段。环境生物技术在环境工程领域应用广泛，如城市污水核工业废水的厌氧、好氧生物处理，废气的生物处理，固体废物的填埋、堆肥和土地处理系统等。随着分子生物技术进一步的成熟与推广，分子生物技术作为环境生物技术的技术前沿，必将会给环境工程微生物学的发展带来一场革命性的变化。
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