分子生物技術在環(huán)境工程微生物領域中的應用

歐曉莉

摘要我國當前的工業(yè)化進程正在不斷的加快，城市化發(fā)展速度也尤為迅速，隨之而來的就是環(huán)境污染的問題。對于傳統的物理、化學處理技術來說，它沒辦法從根本上解決好污染問題，因此需要對環(huán)境工程建設中的分子生物技術進行關注?，F代分子生物學技術已經被廣泛應用于食品、醫(yī)療領域，它主要是從微生物種類、結構與去除率之間的關系入手，通過對微生物的群落的控制來獲得更好的處理效果。本文主要是對微生物的構成、環(huán)境工程的影響要素作簡要介紹，重點探討了環(huán)境工程微生物領域中分子生物技術的應用，以期促進人與自然的和諧相處。

關鍵詞 環(huán)境工程 微生物 分子生物技術

中圖分類號：G642文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.14.017

Application of Molecular Biotechnology in the Field of Environmental Engineering Microbiology

OU Xiaoli

（Zhixing College of Hubei University， Wuhan， Hubei 430011）

AbstractChina’s current industrialization process is constantly accelerating， especially the speed of urbanization， followed by the problem of environmental pollution. For the traditional physical and chemical treatment technology， it can not fundamentally solve the problem of pollution， so we need to pay attention to the molecular biotechnology in the construction of environmental engineering. Modern molecular biology technology has been widely used in food and medical fields. It mainly starts from the relationship between microbial species， structure and removal rate， and obtains better treatment effect by controlling the microbial community.In this paper，the composition of microorganisms and the influencing factors of environmental engineering are briefly introduced， and the application of molecular biotechnology in the field of environmental engineering microorganisms is mainly discussed， so as to promote the harmonious coexistence between human and nature.

Keywordsenvironmental engineering； microbiology； molecular biotechnology

0引言

微生物學屬于不同學科緊密聯系的重要性學科，具有交叉性的特點，可以為各個學科的發(fā)展提供不同的支持。在對分子生物技術在微生物領域中的應用進行分析和研究之后，將其與環(huán)境工程結合在一起，可以發(fā)揮出其重要的價值，對環(huán)境工程領域可以發(fā)揮出現實性的指導意義。分子生物技術目前的應用還不夠廣泛，相關的技術能力也需要得到進一步的提升，因此需要對其具體應用進行進一步的分析和研究。

1微生物的主要構成

1.1光合菌群

在微生物領域當中，光合菌群作為獨立的營養(yǎng)微生物，它的能源主要是來自土壤，它會接受太陽紅外線和紫外線的輻射，將土壤中的硫化氫和碳氫化合物中的氫進行分離，讓有害物質轉變?yōu)闊o害物質，然后將植物根部的分泌物、有機物和有害氣體組等內容作為主要的基質，進一步的合成各種生物性物質，通過這樣的方式來實現對土壤肥力的有效強化，積極的為植物的生長提供更為重要性的支持。對于光合菌的代謝物質來說，它不僅可以被植物直接的吸收，也能為其他微生物的繁殖和生長提供必要的養(yǎng)分，促進其他有益微生物的增加。

1.2乳酸菌群

乳酸菌是將光合細菌和酵母菌所產生的糖類作為是主要的物質基礎，然后再經過不斷的攝取來形成乳酸。對于乳酸來說，它具有比較強的殺菌能力，對于有害的微生物活動能夠起到重要的抑制性作用。在對木質素和纖維素進行分解的過程中，需要將乳酸菌作為重要的內容來進行利用。對乳酸菌進行科學的利用可以更好的實現有機物的發(fā)酵和分解，對于未腐熟的有機物來說，在對其使用乳酸之后就可以更快的轉化為有效的養(yǎng)分。

1.3放線菌群

對于微生物中的放線菌來說，它主要是通過光合細菌來實現對氨基酸和氮素的獲取，讓其組作為基質并且產生各種抗生物質、維生素及酶，通過這樣的方式來實現對病原菌的有效抑制。與此同時，放線菌還能對有害霉菌和細菌增殖所需的基質進行提前的獲取，這對增殖可以起到重要的抑制性作用，可以為其他益微生物的增殖創(chuàng)造出更為良好的生存環(huán)境。將放線菌與光合細菌混合在一起，可以對難以分解的物質進行更好的降解，能夠讓植物更好的吸收，可以在很大程度上實現對動植物病害抵抗力和免疫力的有效提升。除此之外，放線菌對于固氮菌和VA菌根菌還具有促進其增殖的作用。

1.4酵母菌群

微生物中的酵母菌主要是對氨基酸、糖類和其他的有機物質進行借助，通過發(fā)酵的方式來實現對活性化物質的細胞分裂，同時一些微生物在進行增殖的過程中所需要的營養(yǎng)也是由酵母菌提供。另外，水中原生動物生物過程中所需要的養(yǎng)分也是由酵母菌生產時產生的單細胞蛋白作為養(yǎng)分來源。

2影響環(huán)境工程建設的要素

2.1自然環(huán)境惡化

在社會經濟不斷發(fā)展的背景下，工業(yè)生產和日常生活都開始產生大量的廢物和污染物，這些污染物會給自然環(huán)境帶來極為不利的影響，因此在環(huán)境工程建設的過程中也會受到不少困難的影響。

2.2生產因素

在社會發(fā)展和時代的不斷進步的過程中，工業(yè)化發(fā)展是其重要的支撐，但是在工業(yè)化生產的過程中不可避免的就會造成污染的現象，會給大氣、水體以及土壤帶極大的污染，因此會在一定程度上給環(huán)境工程項目的建設帶來諸多不便。

2.3環(huán)境工程自身的因素

環(huán)境工程的建設不僅會受到企外界因素的影響，也會因為受到自身因素的影響而出現各種問題，比如說環(huán)境工程建設的水平、環(huán)境管理和治理技術，這些都會直接的影響到環(huán)境工程建設的質量，如果不對這些問題進行及時的改進就沒辦法滿足環(huán)境工程的相應需求。

2.4人為因素

在開展環(huán)境工程建設的過程中，需要將自然環(huán)境與人文環(huán)境結合在一起，讓人們的環(huán)境保護意識可以得到很好的提升。在開展環(huán)境工程建設的時候，如果沒有足夠的環(huán)保意識作為支撐，就會出現一邊治理一邊破壞的問題，尤其是人們生產生活中的污染問題已經變得越來越多，不進行及時的控制就會給環(huán)境工程的建設帶來不利的影響。

3分子生物技術的概述

分子生物學主要是從分子水平上出發(fā)來對生命現象進行研究，它主要是對細胞成分的物理、化學的性質和變化以及這些性質和變化與生命現象之間的關系進行分析，比如說遺傳信息的傳遞、基因結構的復制、轉錄和翻譯以及表達等生理功能，還包括細胞信號的轉導等等。對于分子生物學來說，自從其誕生到今天已經獲得了非常迅速的發(fā)展，與此相關的技術也在日趨成熟，部分技術已經開始應用在環(huán)境微生物領域當中。

3.1 PCR核酸技術

3.1.1 PCR-SSCP技術

這項技術是將銀染法和熒光檢測技術進行利用，通這樣的技術來實現對SSCP凝膠DNA譜帶的分析，對簡化測試試驗的步驟具有重要的促進性。在開展具體的測定試驗時，需要按照步驟來做好工作實施：一是取樣環(huán)境樣品，并且對樣品中的DNA組別進行抽取；二是積極利用PCR擴增技術，讓已經獲得的基因組列可以得到有效的擴增處理；三是在對基因組進行變性處理之后，需要將其制成單鏈DNA結構，做好后續(xù)的操作處理；四是將單鏈片段放置在相應電泳凝膠當中，將不同的譜帶做出及時分離；五是對DNA進行割帶回收，同時要將不同的DNA譜帶堿基序列與基因文庫做好比較，通過利用這樣的方式來實現對微生物種類的確定；最后一步就是讓此項技術能夠更為合理的應用在微生物種類測定的工作實施當中，以獲得更好的測定效果。

3.1.2 PCR-DGGE技術

在開展電泳實驗的過程中，生命物理學知識屬于非常重要的依據，將其應用在電泳試驗當中，可以讓不同的變性溶劑解鏈獲得不同的目標性物質，具體步驟可以有以下幾個方面的內容：一是提取環(huán)境樣品中的樣本基因組；二是要對PCR擴增技術進行利用，通過這樣的方式來實現對目標基因組的擴增處理；三是把擴增的基因組放入到聚丙烯酰胺凝膠當中，讓目標基因組的雙鏈DNA可以在電泳之后形成不同的單鏈DNA譜帶；四是要做好割帶回收和基因庫的對比工作，繼而更好地做好對微生物種屬的確定。

3.1.3 PCR-RFLP技術

這項技術是將限制性核酸內切酶主要的載體來進行測定，將特異位點與DNA結合在一起來實現對基因序列的識別，繼而對DNA雙鏈進行切割處理。具體來說就是通過限制性核酸內切酶來獲得差異性片段，然后再將其經過電泳之后獲得不同的基因分布狀態(tài)，以此為依據來做好相應的位置標記，讓微生物群落的結構多樣性可以得到更好的呈現，通過利用這樣的方式可以實現對微生物環(huán)境的進一步的認識。

3.2 PCR測序技術

rDNA在細胞中具有相對穩(wěn)定性，同時也包含著保守序列和高突序列的特點。在近些年的研究當中，rDNA測序一直都是微生物系統分類中的一個重要性的指標，這種分析方法可以對微生物的種群進行分類和分析。要將一個分離物作為一個分類單元，其中最為可靠的方法就是進行rRNA分析。對于rRNA來說，它在所有微生物中的功能和進化上都屬于同源的，在對微生物環(huán)境技術進行應用的時候，需要將生物學有關內容作為主要的依據，通過對分子生物技術進行利用來讓微生物環(huán)境中可以分離出來一些具有研究價值的群體，或者是不同種類的生命特征?？傮w來說，通過利用PCR測序技術可實現對微生物環(huán)境中各種品種和種類的確定，這樣就可以為新的微生物群體的發(fā)現提供更為有效的技術性保障，更好的發(fā)揮出其應用價值。

3.3基因針測試技術

基因探針測試技術實際上就是一段特異性的DNA單鏈，其長度為15～30個堿基，一般可以按照堿基互補的原則來在指定好的條件下進行雜交?；蛱结樖窃陔s交之前，通過放射性同位素、熒光染料或者是催化特異反應酶的方式來進行，通過這樣的方式來做好對可檢測物質的標記處理，將檢測技術與目標基因結合在一起來實現對樣品中核酸的識別。將標識物質的不同作為主要的依據，可以將基因探針技術分為放射性標記核酸探針、熒光原位雜交技術和核酸印跡雜交技術等，這些技術的應用能夠讓微生物環(huán)境中的生物技術得到更為有效和直觀性的發(fā)展。

3.4基因芯片技術

基因芯片又被稱為是生物芯片，這種技術是在20世紀80年代中期發(fā)展起來的重要內容，它是對雜交信號的強度進行檢測，進而得出分子信息的一種技術。對于基因芯片來說，其分類方式和種類具有多樣性，可以分為原位合成、DNA微陣列、無機片基等內容。在對微生物群落和多樣性進行研究的過程中，經常會采用群落基因組芯片及宏基因組芯片來實施研究。除此之外，基因芯片還被廣泛的應用在多個領域當中，包括食品、藥物、機械、航天、農作物等內容。當前階段的基因芯片技術已經有了不小的發(fā)展，在一些領域中也有了很多的應用，但是依然存在著不少的難題需要解決，比如說成本高、靈敏度較低、重復性差、操作復雜等問題，需要對這些信息進行積極的解讀。

4分子生物技術的應用

4.1分析生物的多樣性

自然環(huán)境中存在著大量生物種類，由小到大數量也非常多，其中也包含著大量的微生物。在當代工業(yè)不斷發(fā)展的影響下，環(huán)境污染的問題變得日益嚴重，使得環(huán)境問題也成為大家普遍關注的話題，要想對環(huán)境進行詳細的了解，需要從環(huán)境上入手，做好對生物群的研究，只有這樣才能更好的實現對環(huán)境的保護。將分子生物技術應用在土壤、水體當中，可以實現對其中微生物多樣性的分析，也能對環(huán)境工程構筑物中的微生物進行定性和定量的檢測，通過這樣的方式來為環(huán)境工程中的構筑物設計提供參數和工藝操作的依據，并為其維護工作提供更為強有力的支撐，同時為各種工藝所發(fā)生的反應來提供更多的參考和依據，避免出現問題。

4.2降解環(huán)境污染物

在現代經濟的不斷發(fā)展影響下，工業(yè)化的水平也隨之不斷強化，同時也導致污染化的問題越來越突出，使得污染問題成為當今世界上都在重點關注的內容。污染物產生會給人們整個生活和工作環(huán)境都造成不利的影響，也會在很大程度上影響到人們的生存健康性。當今時代的諸多污染物都是由大量化學品導致，使其難以降解，并且無法得到很好的處理，因此需要研制出更多現先進的處理技術。分子生物技術的出現和發(fā)展能夠在污染物的降解工作中提供更多的應對方略，不僅能夠對當今時代的發(fā)展需求進行滿足，也能讓降解效果得到更好的提升，已經成為人們重視的重要內容。對于已經受到污染的水體和土壤來說，采用微生物無公害的方式來實現降解是未來環(huán)境工程治理的重要發(fā)展趨勢，對構建環(huán)境友好型社會具有重要的促進性意義。

4.3水處理中的應用

微生物絮凝劑是由微生物菌體內外分泌的生物大分子組成，并且還帶有電荷。在對相關的研究進行觀察和分析之后可以看出，微生物絮凝劑對于生活污水及工業(yè)廢水的COD及SS的去除率都比較高。將其與鐵鹽、鋁鹽等化學藥劑進行比較可以看出，微生物絮凝劑可以在活性污泥中產生更為強烈且高效的絮凝作用，它所產生的沉淀也更為容易過濾。對于已經經過絮凝作用的殘渣來說，可以通過生物降解的方式來進行處理，不容易出現二次污染的現象。從上述內容就可以看出，采用微生物絮凝劑的方式來進行水處理，可以發(fā)揮出高效且無毒的重要優(yōu)勢作用。

4.4土壤修復的應用

土壤生物修復技術具有環(huán)境友好、成本低、可原位處理等多種優(yōu)點，已經成為當前階段需要重點研究的熱點內容。有益的微生物一般都可以利用自身的代謝作用來實現對土壤中有機污染物的分解，它所分泌的有機酸、鐵載體等物質可以讓重金屬轉化成為無害化的狀態(tài)。除此之外，根際微生物能夠對植物的生長產生重要的協助作用，這對土壤修復具有重要的促進性作用。通過對分子生物技術進行利用，可以實現對菌種的篩選，選出具有高效代謝能力的菌種。同時還能實現對微生物修復過程中群落動態(tài)變化的觀察，能夠讓土壤生物修復的機理可以得到進一步的了解，讓土壤生物技術可以在實際中得到更為優(yōu)化的應用。

4.5石油降解中的效用

現代工業(yè)正在不斷發(fā)展，與此同時的能源消耗量也變得越來越大。但是在工業(yè)發(fā)展的過程中，污染問題已經成為必須要關注到的重要問題，想要實現可持續(xù)化的發(fā)展，必須要進行生態(tài)環(huán)境的保護和改善。目前的分子生物技術正在快速發(fā)展，將其應用在環(huán)境污染治理當中，可以獲得更好的降解效果。目前的石油污染會涉及多個方面的內容，這些問題如果不采用合理的措施進行處理，就會給自然環(huán)境和人類社會產生很大的影響。為了對石油污染的問題進行更好的解決，需要進行更加深入的研究，通過積極的探索來讓石油污染得到更好的降解。分子生物技術比其他技術具有更好的優(yōu)勢性，不僅處理成本低，操作相對簡單，而且具有非常強的降解效果，不容易產生二次污染的問題。將分子生物技術應用在石油污染治理當中，可以對石油企業(yè)的發(fā)展產生重要的促進性作用。

5結語

綜上所述，環(huán)境工程中微生物是微生物學中的重要組成部分，分子生物技術在其中的應用不算太為廣泛，因此需要對其相關研究進行關注。所謂的分子生物技術主要是分子水平上出發(fā)來對微生物種群的特征和分類進行分析，通過采用多種是生物反應機理來更好的認識環(huán)境微生物的遺傳特性，為其應用效果的提升提供更好的依據?，F代分子生物技術的應用可以更為深入的探究微生物的多樣性以及微生物與污染物之間的關系，同時也能讓檢測結果更為準確和可靠，同時也能高效快速地降解有機污染物，必將會給環(huán)境工程微生物學的發(fā)展帶來一場革命性的變化。

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