PCR-DGGE分析技术在环境科学研究中的应用

随着分子生物学和遗传工程技术的迅速发展,现代生物技术在环境科学研究中的应用越来越广泛.笔者较系统地综述了多聚酶链式反应结合变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）分析技术的产生背景、基本原理和在环境科学中的应用现状,总结了该技术的优点和局限性,探讨其在环境科学中应用前景.     

基于PCR—DGGE技术分析不同深度土壤层细菌的群落结构

为了研究不同深度土壤中微生物的多样性以及优势菌群,采集来自于不同深度的土壤样品,利用SDS苯酚／氯缈异戊醇提取土壤中总DNA。扩增16SrDNA的V,可变区,变性梯度凝胶电泳进行分析。结果表明：土壤层自下向上各层香农指数分别为1．56、1．59、1．54、1．57、1．57、1．57、1．59、1．54、1．59、1．59、1．59。不同深度土壤层优势菌群数量和种类经测序分析并将结果在NCBI数据库比对,主要的优势菌属为anaerobacteraceae、Cyanobacteria、Firmicutes、Proteobacteria？ Gammaproteobacteria？ Oscillatoriophycideae？Clostridia？ Deltaproteobacteria、Desulfobacterales。     

非培养技术解析生化系统微生物群落结构

为揭示城市污水厂生化系统稳定运行阶段微生物与污染物降解效率间的关系,采用变性梯度凝胶电泳（PCR—DGGE）和Biolog技术,对冬春季城市污水厂稳定运行阶段生化系统中的微生物群落结构及代谢活性进行动态监测．结果显示,冬春季生化系统出水水质指标COD、NH4＋－N和TN的平均去除率分别达84．4％、84．7％和59．8...     

常温CANON反应器内微生物群落结构及生物多样性

为研究基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)工艺中微生物群落结构及种属特征,从常温条件下稳定运行的CANON反应器中采集生物膜样品,并基于聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分别对总细菌、氨氧化细菌和厌氧氨氧化菌进行群落结构解析.结果表明:反应器中与亚硝化作用有关的功能菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌属(Nitrosospira),与厌氧氨氧化作用有关的功能菌是Candidatus Brocadia属和CandidatusKuenenia属,未检测到亚硝酸盐氧化细菌,且系统内氨氧化细菌的生物多样性明显高于厌氧氨氧化菌.此外,反应器中还存在其他微生物,如Shewanella 、Pseudomonas 、lgnatzschineria、Dechloromonas以及属于Clostridia、α-Proteobacteria、Bacillales的uncultured bacteium等.     

超高温堆肥过程中微生物群落及其理化性质研究

为了研究微生物在超高温堆肥过程中的变化及其对堆肥的影响,利用聚合酶链式反应 - 变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction - denaturing gradient gel electrophoresis, PCR - DGGE)技术分析了超高温堆肥畜禽粪便中微生物的组成结构,并检测了其理化性质(温度、含水率、碳氮比(C/N)和pH)随时间的变化情况.研究结果表明:不同堆肥阶段其主要含有的微生物不同,其中优势菌门为Firmicutes; 在超高温堆肥过程中,温度、含水率和C/N随堆肥时间总体呈逐渐下降趋势,而pH随堆肥时间总体变化趋势不大且pH值大于8; 腐熟35 d后发酵基质趋于稳定.该研究结果可为超高温堆肥畜禽粪便发酵菌种的筛选和功能菌剂的制备提供理论基础.     

污泥发酵液对A2O脱氮除磷和微生物的影响

为研究剩余污泥发酵液作碳源对微生物群落结构的影响,将发酵液与市政污水按流量比1∶35回用于厌氧-缺氧-好氧反应器,在室温下运行90 d．聚类分析表明,发酵液明显改变了微生物群落结构,5~30 d和45~90 d的微生物属于不同的聚集区; 微生物多样性分析表明,发酵液使Shannon-Wiener指数从2.6升高到3.1,系统运行稳定性增强; PCR-DGGE分析表明,发酵液对微生物群落具有一定的选择性,氨氧化菌Nitrosomonas sp.、硝化菌Betaproteobacteria和 Nitrospira sp.、反硝化菌Comamonas sp.和聚磷菌Gammaproteobacteria得到富集,TN和TP去除率从64.5％和52.4％提高到84.7％和94.3％．     

低温厌氧氨氧化生物滤池群落结构分析

为了解低温(150～165 ℃)稳定运行的厌氧氨氧化生物滤池微生物特征,利用扫描电镜(SEM)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)和克隆测序等方法,对低温稳定运行的两个上流式厌氧氨氧化生物滤池进行微生物群落结构分析．SEM结果显示,陶粒填料反应器(B1)内丝状菌较多,球形细菌分布密度较低,而火山岩填料反应器(B2)没有发现丝状菌,球形细菌分布密集．DGGE结果表明,B1与B2反应器微生物种类有所差别,种群相似性为681％,B2反应器内细菌丰度更高,但两反应器内厌氧氨氧化细菌种类相同．通过细菌及ANAMMOX菌16S rRNA克隆测序,鉴定反应器内厌氧氨氧化细菌为Candidatus Kuenenia stuttgartiensis．采用火山岩填料生物滤池反应器形式,并富集Candidatus Kuenenia stuttgartiensis,有助于厌氧氨氧化工艺在较低温度(150～165 ℃)条件下稳定运行和推广应用．     

BEAC工艺中微生物群落变化和种群稳定性

为了解生物增强活性炭(BEAC)上微生物群落变化和种群的稳定性,从运行13 d、26 d和39 d的BEAC炭柱的上层、中层、下层进行取样,通过细胞裂解来获取基因组DNA,纯化后,用对细菌16S rDNA基因V3区具有特异性的通用引物F357-GC和R518对其进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,得到长约250 bp的PCR产物.用变性梯度凝胶电泳(DGGE)对PCR产物进行分离,获得炭柱内微生物群落的16S rDNA基因V3区的指纹图谱.研究表明:随着反应器的运行,活性炭柱内微生物的群落结构、种类以及数量都具有时序动态性;原水带入的其他菌的种类和数量不断减少;人工强化固定的5株菌一直存在,它们在空间上呈现不同的分布,这些菌经历了动态的演替后,逐渐成为优势菌群,群落结构趋于稳定.固定化菌群的稳定性从根本上保证了整个系统的运行和处理效果的稳定性.     

运用PCR-DGGE和克隆技术对串联附积床系统生物膜菌群的分析

采用PCR-DGGE﹑克隆等分子生物学手段研究了多级串联附积床同时硝化反硝化脱氮系统生物膜菌群的时间演变,并对生物膜菌群进行同源性分析和系统发育树构建,同时讨论了生物膜菌群对系统中有机物的去除及对同时硝化反硝化脱氮的贡献.结果表明,随着时间的推移,生物膜菌群发生了较大演变而且具有高度多样性.对DGGE图谱优势条带进行分析表明,优势菌群分为5个不同的细菌类群:β-变形菌类群(β-proteobacteria)﹑γ-变形菌类群(γ-proteobacteria)、未分类菌类群(unclassified bacteria)、α-变形菌类群(α-proteobacteria)、放线菌类群(Actinobacteria).β-变形菌类群不仅在数量上占有优势,而且在有机物的降解、营养物质的去除中起着重要作用.生物膜细菌中起硝化作用的主要是亚硝化单胞菌和硝化螺旋菌;起反硝化作用的主要是施氏假单胞菌.     

有机碳源对SNAD工艺脱氮性能及微生物种群结构的影响

为考察不同有机碳源质量浓度对亚硝化的全程自养脱氮工艺(SNAD)脱氮性能的影响,将该工艺应用到生活污水的处理中,采用MBR反应器,以葡萄糖作为有机物来源,通过逐步增大COD来实现,并运用PCR-DGGE技术研究了微生物种群结构的变化.反应器运行结果和DGGE图谱分析表明:碳氮比为0~2时,COD的增加不会抑制AOB和Anammox菌,AOB和Anammox菌的菌属种类不受影响,反而通过反硝化作用提高氮去除负荷.总氮去除率和氮去除负荷分别为67%和0.34 kg/(m3·d)左右.碳氮比为3~4及生活污水运行条件下,Anammox菌不受影响,AOB的活性受到抑制,菌属种类减少,脱氮效率下降.生活污水运行阶段,总氮去除率和氮去除负荷平均分别为73%和0.17 kg/(m3·d).Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis一直是反应器内的优势菌属,共同完成脱氮过程.     

深部真菌感染及其治疗药物研究现状

近年来,深部真菌感染日趋严重,现已成为恶性肿瘤和艾滋病等重大疾病死亡的重要原因。简介了深部真菌感染的感染菌种,分析了其诱发因素,并对临床上常用的氮唑类及棘白菌素类等抗深部真菌感染药物进行了介绍。     

Microbial community study in a petrochemical industry wastewater treatment system by PCR-DGGE

To improve the efficiency of petrochemical wastewater purification, the relationship between bacterial community structure and pollutants loading/degrading rates in A/O process for petrochemical wastewater treatment was investigated by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the 16S rRNA gene fragments amplified by polymerase chain reaction (PCR). Results show that while the influent COD and NH4+-N concentrations are 425.92-560 mg/L and 64-100 mg/L respectively, the corresponding average concentrations of the effluent are 160 mg/L and 55 mg/L, which are 1.6 and 3.6 times more than the national standards respectively. It demonstrates that the performance of pollutants removal process is inefficient. The analysis of PCR-DGGE profile indicates that the bacterial community structure of the activated sludge in A/O system is species-rich but unstable, and the highest and the lowest similarity coefficients are 36% and 6.25% respectively, which shows that remarkable community structure evolution exists in the system. The variation of bacterial community structure and pollutants loading influences the removal efficiency of pollutants obviously, and relatively stable community structure leads to the stable operational performance of biological wastewater treatment system.     

平行气流真菌孢子释放强度测定装置的开发

建筑材料表面真菌孢子的释放和气溶胶的形成,是研究室内空气微生物气溶胶暴露及其对人体危害的关键因素.针对平行气流激发真菌孢子气溶胶化过程这一实际中更普遍的情况,开发平行气流真菌孢子释放强度测定装置(PAFST),给出装置设计时遵循的原则:超净气流、流量平衡、压力平衡和仪器匹配原则;测量室内和空调系统中5种典型风速下,柑桔青霉(pencillium citrinum)的释放强度,其表现出很好的规律性:风速为0.3m/s时,孢子释放强度为1个/cm2,风速为9.4m/s时,为1407个/cm2.结果表明,开发的PAFST装置可以有效地测定真菌孢子在平行气流作用下的释放强度,可用于在平行气流作用情况下真菌孢子释放强度的研究.     

平行气流真菌孢子释放强度统计模型

空气真菌是一种重要的空气污染因子.建筑材料表面真菌孢子的释放和气溶胶的形成,是研究室内空气微生物气溶胶暴露及其对人体危害的关键因素.采用自行开发的平行气流真菌孢子释放强度测定装置(PAFST),对空气中常见的4种真菌柑桔青霉、扩张青霉、黑曲霉和枝孢霉,3种材料表面,5种风速下的释放强度进行测试.结果表明,相同材料和风速条件下,青霉属较枝孢属更容易释放出孢子.经t检验,在无纺布和超细玻璃纤维表面真菌孢子的释放强度大于在琼脂表面的释放强度.真菌孢子释放强度与气流速度的函数关系可以统一表示成y=a.xb的幂函数形式.     

拧紧技术在发动机汽缸盖装配中的应用

对汽车制造技术中的紧固联接--螺栓拧紧技术进行了阐述,系统地介绍了拧紧的控制方法,说明了各种控制方法的优缺点,并以发动机汽缸盖为例说明了控制方法和监控方法在实际生产中的应用.     

超声波破碎法提取活性污泥DNA及其DGGE分析

为快速提取活性污泥中的微生物DNA,进一步应用于变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析其群落结构,采用细胞超声波破碎法直接提取反应器活性污泥DNA,以16S rRNA V3区域通用引物进行PCR扩增,随后利用DGGE技术对扩增产物的多样性进行评估.结果表明,超声波破碎法可以快速地提取活性污泥DNA,用超声波破碎法提取到的活性污泥克服了PCR扩增困难的问题.在一定的超声波功率下,超声时间对DNA产率、PCR扩增效率和DGGE分析均有很大影响,实验的最佳超声时间为27 s.DGGE分析表明,用该法提取到的DNA种类较为丰富,多样性较好,种群强度最高能达到0.7 OD,能够进一步应用于群落结构分析.