DGGE技術(shù)及其在環(huán)境微生物中的應(yīng)用_圖文

1、第33卷第10期2008年10月環(huán)境科學(xué)與管理ENV IRONM ENTAL SCIENCE AND M ANAG EM ENT Vol 133N o 110Oct .2008收稿日期:2008-06-21作者簡(jiǎn)介:李懷(1982-,男,碩士研究生,主要研究方向:水污染控制工程。通訊聯(lián)系人:關(guān)衛(wèi)省文章編號(hào):1673-1212(200810-0093-04DGGE 技術(shù)及其在環(huán)境微生物中的應(yīng)用李懷1,關(guān)衛(wèi)省1,歐陽(yáng)二明2,王曉慧2,張杰2(1.長(zhǎng)安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,陜西西安710054;2.清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,北京100084摘 要:變性梯度凝膠電泳(D GGE 具有可靠性強(qiáng)、重復(fù)性

2、好、方便快捷等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)和污染防治研究領(lǐng)域。介紹了變性梯度凝膠電泳(DGGE 的基本原理和技術(shù)路線,重點(diǎn)介紹和討論了DGGE 技術(shù)在廢水生物處理、廢氣生物處理和固廢生物處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀,并對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:DGGE ;微生物多樣性;活性污泥中圖分類號(hào):X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADGGE (Denat ured G radient G el E lectrophoresisand its App li catio ni n the R esearch of Enviro n m enta lM icrob i ologyL iH ua i 1,GuanW e

3、 i s heng 1,Ou Yanger m i n g 2,Wang X iaohui 2,Zhang Jie2(1.Depart m ent of Envir on m e n tal Science and E ng i neeri ng ,Chang p an U nivers ity ,X i p an 710054,Ch i na ;2.D e part m ent of Envir on m e n tal Science and Eng i neeri ng ,Ts i nghua Un i versity ,Beiji ng 100084,Ch i naA b stract

4、 :Denaturi ng gradient gel el ectro phoresis(DGGEhas the a dvantages of h i gh reli abilit y ,good re petiti on and easy op 2erati on ,and been w i del y used i n e nviro n m e ntal scie nce a nd Poll utio n p r eventio n resear ch ar eas .I n th is paper ,it is briefly i ntro 2duce d that DGGE(dena

5、turing gr ad i ent gel el ectro phoresisis app li ed i nW aste water b i ological treat m en,t waste gas b i ological treat 2ment and solid waste b i ologi cal treat me nt a nd its p ri nci pa,l Techn ical r ou te ,as well as t he f utur e of t h is technol ogy was e xpecte d .K ey words :DGGE ;m i

6、cr ob ial d i versity ;acti vated sludge變性梯度凝膠電泳(Denatur i n g grad ient gel elec 2trophoresis ,DGGE 技術(shù)是由F ischer 和Ler m an 于1979年最先提出的用于檢測(cè)D NA 突變的一種電泳技術(shù)1。1993年Muzyer 等2首次將DGGE 技術(shù)應(yīng)用于微生物生態(tài)學(xué)研究,并證實(shí)了這種技術(shù)在研究自然界微生物群落的遺傳多樣性和種群差異方面具有明顯的優(yōu)越性?；钚晕勰辔⑸锓N類極其豐富,優(yōu)勢(shì)種群及其微生物多樣性在活性污泥生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。目前在環(huán)境科學(xué)和污染防治研究領(lǐng)域,關(guān)于活性污泥

7、中微生物多樣性的研究越來(lái)越受到重視;而傳統(tǒng)的純培養(yǎng)分離技術(shù)研究活性污泥微生物多樣性有很大的缺陷,不能獲得未被培養(yǎng)的微生物的信息,只能分離出占活性污泥總數(shù)011%1%的微生物種類。而分子生物學(xué)技術(shù)如PCR-D GGE ,PCR-SSCP 和T-RFLP 等能夠在分子水平上對(duì)活性污泥微生物多樣性進(jìn)行快速和精確的分子診斷,并可以監(jiān)測(cè)未被培養(yǎng)的微生物種類。所以與傳統(tǒng)方法相比DGGE 技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地鑒定在自然生境或人工生境中的微生物種群,并進(jìn)行復(fù)雜微生物群落結(jié)構(gòu)演替規(guī)律、微生物種群動(dòng)態(tài)、基因定位、表達(dá)調(diào)控的評(píng)價(jià)分析。由于DG GE 具有可靠性強(qiáng)、重現(xiàn)性高、方便快捷等優(yōu)點(diǎn),短短的十年內(nèi),已經(jīng)成為微生

8、物群落遺傳多樣性和動(dòng)態(tài)分析的強(qiáng)有力工具,并被廣泛用于活性污泥、生物膜、土壤、底泥等環(huán)境樣品中的微生物多樣性檢測(cè)和種群演替的研究。1 D GGE 的基本原理DGG E 技術(shù)主要原理如圖1所示,在堿基序列存在差異的D NA 雙鏈解鏈時(shí)需要不同的變性劑濃度,他們一旦解鏈,在聚丙烯酰胺凝膠中的電泳行為將發(fā)生很大的變化。因此,將PC R 擴(kuò)增得到的等長(zhǎng)DN A 片段在含有變性劑梯度的凝膠中進(jìn)行電泳,序列不同的D NA 片段就會(huì)在各自相應(yīng)的變性劑濃度下變性,發(fā)生空間構(gòu)型的變化,導(dǎo)致電泳的速度急劇下降,以#93#至停留在相應(yīng)變性劑梯度凝膠中,染色后在凝膠上呈現(xiàn)為分開的條帶,每個(gè)條帶代表一個(gè)特定序列的D N

9、A 片段。在不同泳道中停留在相同位置的條帶,一般可視為具有相同的D N A 序列。該技術(shù)可以分辨具有相同大小片段的序列差異,可以用于檢測(cè)單一堿基的變化,微生物群落遺傳多樣性以及PC R 擴(kuò)增D NA 片段的多態(tài)性。 圖1 D GGE 反應(yīng)原理為了提高DGGE 的檢測(cè)敏感性,通常在一側(cè)引物的5c 端設(shè)計(jì)增加一段富含GC 的區(qū)域(GC -Cla mp ,其長(zhǎng)度通常為3050個(gè)核苷酸,避免了D NA 的完全解鏈,從而提高了不同堿基的檢出率,使相差一個(gè)堿基的序列也能分辨分離。2 技術(shù)步驟該技術(shù)主要操作過程(圖2如下:(1樣品總D NA 提取;(2樣品16Sr D NA 片段的PCR 擴(kuò)增;(3D GG

10、E 條件優(yōu)化與分析;(4割膠測(cè)序等后續(xù)處理。 圖2 微生物群落結(jié)構(gòu)的16SrD NA 分析方法2.1 樣品總D NA 提取沉淀物、活性污泥和生物膜等樣品中細(xì)菌種類復(fù)雜且混雜有大量有毒物質(zhì),如何使所有細(xì)胞裂解、充分釋放D NA 、有效去除雜質(zhì),建立高效、可靠的D N A 提取方法成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。當(dāng)前主要使用超聲波法、基于S DS 的裂解法、改進(jìn)的化學(xué)裂解法、微波法、凍融+玻璃珠+溶菌酶+S DS 和土壤提取D N A 試劑盒法等6種活性污泥D NA 提取方法。2.2 樣品16Sr D NA 片段的PCR 擴(kuò)增PCR 擴(kuò)增是PCR-D GGE 技術(shù)中至關(guān)重要的步驟。PCR 全過程包括三個(gè)基本

11、步驟,如圖3所示:雙鏈D NA (模板D NA 加熱變性為單鏈(變性;在低溫下引物與模板D NA 單鏈互補(bǔ)配對(duì)(退火;在適宜溫度下TaqDNA 聚合酶催化引物沿著模板D NA 延伸(延伸。反復(fù)進(jìn)行變性、復(fù)性和延伸的循環(huán),從而使擴(kuò)增D NA 產(chǎn)量呈指數(shù)上升,經(jīng)2530個(gè)循環(huán)后,擴(kuò)增倍數(shù)可達(dá)106倍。圖3 PCR 反應(yīng)原理通常采用16Sr D NA 中的保守區(qū)作為引物進(jìn)行PCR 反應(yīng)。這是由于16Sr D NA 具有以下幾個(gè)特點(diǎn):(116Sr D NA 約為1500個(gè)核苷酸長(zhǎng),序列長(zhǎng)短適中,適合用作分類學(xué)上的研究;(2任何一種原核生物體都具有16Sr D NA ;(316Sr D NA 非常保守;

12、(416Sr D NA 不會(huì)在不同的個(gè)體間進(jìn)行基因交換,各物種具自己的獨(dú)特序列;(5目前已有相當(dāng)完備的16Sr D NA 基因資料庫(kù),經(jīng)過GenBank 和R i b oso ma l D atabase Project(RDP基因資料庫(kù)作對(duì)比分析,并可進(jìn)行親源關(guān)系分析、鑒定等。Yu 等8研究了16Sr D NA 不同可變區(qū)V1、V3、V5、V6、V8及V1V3、V3V5、V6V8區(qū)的PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物及其DGGE 結(jié)果。結(jié)果表明擴(kuò)增V3區(qū)及V3V5區(qū)的引物為最佳引物選擇。V3區(qū)的PCR -DG GE 條帶數(shù)最多、分離效果最好。如果需要較長(zhǎng)的擴(kuò)增產(chǎn)物,則選擇V3V5區(qū)。2.3 D GGE 條件的

13、優(yōu)化通常根據(jù)基因片段的大小來(lái)確定聚丙烯酰胺凝膠濃度,當(dāng)片段大小在200bp 左右時(shí),一般采用8%的凝膠,片段在500bp 時(shí)用6%的凝膠。為提高分辨效果,也可以采用梯度凝膠進(jìn)行分離,對(duì)于200bp 的片段,可以采用6%12%的丙烯酰胺凝膠。變性劑的梯度范圍要根據(jù)垂直DGGE 實(shí)驗(yàn)來(lái)確定,垂直實(shí)驗(yàn)曲線斜率較大的部分代表解鏈區(qū)域的T m (解鏈溫度值,此時(shí)低溫解鏈區(qū)的不同分子達(dá)到最佳分離狀態(tài)。通常選擇水平膠的的變性劑梯度范圍為30%(相當(dāng)于T m 范圍10e 左右,對(duì)于不同的樣品還需要進(jìn)行調(diào)整。對(duì)大多數(shù)D NA 片段50e #94#65e是比較適合的,通常電泳的溫度要低于樣品解鏈區(qū)域的T m值。電

14、泳時(shí)間取決于樣品的片段大小、凝膠濃度、變性劑梯度、電泳時(shí)的電壓等因素,一個(gè)條件的改變都可能引起電泳時(shí)間的不同,可以用時(shí)間進(jìn)程法來(lái)優(yōu)化出最佳電泳時(shí)間。為了更好的顯示D GGE條帶,可以選擇不同的染色方式(EB、S YBR Green I和銀染。其中,S YBR GreenÑ染色的優(yōu)點(diǎn)是背景色低,可以觀察到盡可能多的條帶;銀染的靈敏度最高,但銀染過后的條帶不能用于雜交分析。對(duì)D GGE圖譜上的優(yōu)勢(shì)條帶進(jìn)行割膠回收,將回收條帶的PCR產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)序分析。3D GGE在環(huán)境微生物中的應(yīng)用D GGE技術(shù)在廢水生物處理研究中的應(yīng)用使人們對(duì)廢水處理過程中微生物群落的變化產(chǎn)生了新的認(rèn)識(shí)。Lapara等

15、3研究了升高溫度對(duì)廢水好氧生物處理過程中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能的影響,DG GE分析細(xì)菌群落的結(jié)果表示不同溫度下有不同的細(xì)菌群落。Santegoeds等4用DGGE研究了來(lái)自污水處理廠的生物膜中S RB種群的變化和硫酸還原的優(yōu)化。在生物膜的生長(zhǎng)過程中,微生物群落的遺傳多樣性增多。用專一性寡核苷酸探針對(duì)DG GE條帶進(jìn)行雜交分析,在所有的生物膜和活性污泥樣品中,D esulf obu l b us和Desulf-ovi b rio是主要的S RB,在好氧層內(nèi)部的厭氧區(qū)存在一種隸屬于Desu lf-one m a的絲狀SRB。但是,在第6周和第8周,可以發(fā)現(xiàn)不同種類的Desu lf obulbus和D

16、esul-f ovi b rio。劉新春等5應(yīng)用DG GE方法,對(duì)在相同的操作條件下分別用低溫菌和常溫菌接種的兩套活性污泥系統(tǒng)中的微生物群落結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了追蹤。由于工藝相同,使得接種的低溫菌群和常溫菌群在相同的操作條件下,產(chǎn)生了相似的微生物群落結(jié)構(gòu)。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,其菌群結(jié)構(gòu)相似程度也越來(lái)越高。硝化作用是廢水處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)氨氮去除的關(guān)鍵步驟。而氨氧化細(xì)菌在硝化作用過程中負(fù)責(zé)將氨氧化為亞硝酸鹽,實(shí)現(xiàn)亞硝化作用,是硝化過程中必不可少的步驟。由于氨氧化細(xì)菌的生長(zhǎng)速率相當(dāng)?shù)?生物量很少,采用傳統(tǒng)的細(xì)菌分離培養(yǎng)分析法研究氨氧化細(xì)菌相當(dāng)費(fèi)時(shí)、繁瑣。Avraha m i等6研究了溫度對(duì)水處理反應(yīng)器

17、中AOB(氨化細(xì)菌菌種群結(jié)構(gòu)的直接或間接影響。許玫英等7采用PCR擴(kuò)增16Sr D NA、擴(kuò)增功能基因、隨機(jī)克隆測(cè)序等技術(shù),分析處理含高濃度氨氮廢水處理系統(tǒng)不同馴化時(shí)期的4個(gè)活性污泥樣品氨氧化細(xì)菌的種類和氨單加氧酶的活性,并在國(guó)內(nèi)首次采用PC R-DGGE相結(jié)合的技術(shù)對(duì)樣品中總的細(xì)菌類群的差異進(jìn)行研究。結(jié)果表明采用PCR-DG GE技術(shù)有利于更全面地了解氨氧化細(xì)菌的類群和功能,進(jìn)而改善廢水處理系統(tǒng)的處理效果。許春紅8等對(duì)處理抗生素廢水的厭氧復(fù)合床中的微生物種群多樣性進(jìn)行研究。結(jié)果顯示,厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中微生物種群豐富,距底部3m以下種群最多且相似性較高,3m以上的填料層部位微生物種群明顯減少,

18、除產(chǎn)甲烷菌為主外,污泥床層與填料層中分別有不同的優(yōu)勢(shì)菌種與產(chǎn)甲烷菌協(xié)同作用。王峰等9應(yīng)用PCR-DG GE技術(shù)對(duì)城市污水化學(xué)-生物絮凝強(qiáng)化一級(jí)處理工藝與傳統(tǒng)的完全混合式處理工藝反應(yīng)池活性污泥樣品微生物種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比研究,對(duì)同一反應(yīng)器不同位置微生物分布以及不同工況下的微生物種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步探討。結(jié)果表明兩種城市污水處理工藝中微生物種群多樣性都相當(dāng)豐富,但是種群結(jié)構(gòu)相差很大,說明化學(xué)生物絮凝處理工藝的微生物作用與成分相近的城市污水處理工藝中微生物作用機(jī)理可能存在相當(dāng)大的差別。Rowan等10采用生物滴濾反應(yīng)器和生物濾池處理同種廢水,運(yùn)用PCR-DGGE考察了不同反應(yīng)器中的氨氧化細(xì)菌菌群的組成

19、。雖然不同形式反應(yīng)器或是同一反應(yīng)器的不同位置中的氨氧化細(xì)菌菌群組成不同,但是主要種群是不依賴反應(yīng)器的形式或是在反應(yīng)器中所處的位置不同而改變的,也正是這些主要種群在整個(gè)處理過程中發(fā)揮著重要的作用。Curtis等11采用PCR-DGGE比較了不同污水處理廠的活性污泥中總微生物群落的多樣性。裘湛等12采用PC R-DGGE技術(shù)對(duì)處理采油廢水的水解酸化-缺氧法不同生物反應(yīng)器中污泥樣品進(jìn)行研究,確定了微生物的優(yōu)勢(shì)菌種,并進(jìn)行了多樣性分析,結(jié)果顯示了在不同環(huán)境條件下微生物群落結(jié)構(gòu)的連續(xù)動(dòng)態(tài)變化過程。生物過濾作為一種能夠有效處理惡臭和揮發(fā)性有機(jī)廢氣的污染控制技術(shù),由于其簡(jiǎn)單高效,得到了快速的發(fā)展。生物濾池和

20、生物濾塔作為生物處理氣體的典型。陳桐生13等采用PC R-DGG E技術(shù)研究除臭生物濾池中試裝置中分別處于較強(qiáng)酸性和中性的兩種不同運(yùn)行環(huán)境下微生物種群的多樣性和生物種群的結(jié)構(gòu)變化。通過擴(kuò)增細(xì)菌16Sr RNA基因的V3可變區(qū),結(jié)合應(yīng)用DG GE技術(shù)分析除臭生物濾池的生物種群的結(jié)構(gòu)變化,并回收主要的D NA片段,結(jié)合PCR測(cè)序及T載體克隆測(cè)序,明確優(yōu)勢(shì)菌群的系統(tǒng)發(fā)育地位。結(jié)果表明,除臭生物濾池在不同的p H條件下,微生物的多樣性及其豐度存在較大差別,強(qiáng)酸性對(duì)微生物具有較高的選擇作用,與中性條件相比,微生物種群多樣性相對(duì)較低。同時(shí)在濾池的不同層次#95#上也表現(xiàn)出明顯的空間分布多樣性差異,序列比對(duì)

21、結(jié)果顯示硫氧化細(xì)菌在除臭過程中占有優(yōu)勢(shì)地位,為更好地處理惡臭氣體提供可靠的科學(xué)依據(jù),同時(shí)也為生物除臭的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。李建軍等14利用D GGE技術(shù)對(duì)處理甲苯廢氣的生物滴濾池中微生物生態(tài)學(xué)進(jìn)行了研究,在運(yùn)行過程中,隨著生物滴濾池對(duì)甲苯去除能力的不斷增加,填料當(dāng)中的微生物種群也發(fā)生了明顯的變化。在甲苯的選擇壓力下,隨時(shí)間的遷延,微生物種類減少,優(yōu)勢(shì)種群的相對(duì)豐度增加,處于不同層面填料上的微生物分布也趨向于一致。殷峻等15應(yīng)用D GGE技術(shù)對(duì)處理含氨廢氣的生物濾塔中微生物多樣性隨時(shí)間的變化進(jìn)行了研究,通過比較反應(yīng)器不同填料、不同時(shí)期微生物多樣性得出結(jié)論:填料中微生物的多樣性都隨著反應(yīng)器運(yùn)行

22、時(shí)間的延長(zhǎng)而有所減少;與污泥填料和混合填料相比,堆肥填料的微生物多樣性程度最高,反應(yīng)器的去除能力也最好。在固廢處理過程中,污泥的穩(wěn)定化和餐廚垃圾的處理是當(dāng)前要解決的重要問題。微生物的穩(wěn)定化過程對(duì)于系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)具有更直接的指導(dǎo)意義。李竺等16利用DG GE對(duì)快速高效堆肥處理城市污泥中微生物進(jìn)行了多樣性研究,結(jié)果表明污泥中的微生物種群有顯著的改變,同時(shí)對(duì)堆肥后污泥中的微生物進(jìn)行了嘗試性探討。原泥中無(wú)明顯亮帶,而堆肥高溫期物料(反應(yīng)8d與回流物料和出料(均反應(yīng)16d有較為明顯的亮帶,這說明該堆肥工藝對(duì)污泥中微生物的種群構(gòu)成有明顯的作用,原泥中并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)菌種,而經(jīng)堆肥后泥樣中有明顯優(yōu)勢(shì)菌種出現(xiàn),

23、這可能是堆肥過程中起積極作用的微生物實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化和穩(wěn)定化。傅以鋼等17用D GGE指紋圖譜技術(shù)對(duì)污泥堆肥工藝中的細(xì)菌種群動(dòng)態(tài)變化及多樣性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,生物法污泥堆肥周期小于8d。對(duì)污泥堆肥各工藝環(huán)節(jié)樣品進(jìn)行DG GE指紋圖譜和相似性系數(shù)Cs值分析,發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行,微生態(tài)結(jié)構(gòu)的Cs值越來(lái)越高,說明微生物種群結(jié)構(gòu)愈趨穩(wěn)定。證實(shí)污泥微生態(tài)能迅速進(jìn)行優(yōu)勝劣汰的篩選,調(diào)整內(nèi)部細(xì)菌種群結(jié)構(gòu),從而達(dá)到適應(yīng)環(huán)境的目的,在發(fā)酵過程中形成的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌種群能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。劉有勝等18利用D GGE技術(shù)對(duì)城市餐廚垃圾堆肥過程中細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化進(jìn)行了研究。D GGE圖譜顯示,不同時(shí)間堆肥樣

24、中細(xì)菌D GGE圖譜有著明顯的差異性;堆肥升溫期細(xì)菌種群豐富,優(yōu)勢(shì)種群不明顯;高溫期細(xì)菌種群減少,優(yōu)勢(shì)種群明顯;降溫期細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)基本保持穩(wěn)定。溫度對(duì)堆肥過程中細(xì)菌種群具有明顯的篩選作用。堆肥各階段D GGE圖譜相似性Cs值比較低,堆肥處理后細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)與堆肥原料之間存在明顯差異。4不足與展望在短短十年內(nèi),DGGE技術(shù)已經(jīng)成為微生物群落遺傳多樣性和動(dòng)態(tài)分析的強(qiáng)有力工具,還存在著不足:實(shí)際微生物細(xì)胞壁的堅(jiān)實(shí)度不同獲得樣品中所有種類微生物的r D N A難度加大,容易導(dǎo)致提取DNA不完全;實(shí)際PCR擴(kuò)增過程中不均等擴(kuò)增(Bi2 as、有些微生物r D NA條數(shù)不同等都會(huì)造成PCR結(jié)果的代表性下降;

25、理論上對(duì)于500bp以內(nèi)含GC堆積r D NA,DGGE可以分離其所有點(diǎn)變異的95%,但實(shí)際上來(lái)自一種微生物的DN A量不到樣品D NA量的1%時(shí),肉眼難以檢測(cè)其條帶。因此,D GGE技術(shù)作為一項(xiàng)新興的研究手段和工具,還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng)和改進(jìn):(1需要摸索適合具體樣品的D NA提取方法和最佳PC R條件;(2優(yōu)化DG GE條件和仔細(xì)分析具體結(jié)果。此外,還應(yīng)該加強(qiáng)DG GE技術(shù)與其它技術(shù)的聯(lián)用:D GGE方法可能采用雙梯度D GGE/TG GE,如聯(lián)合使用一個(gè)丙烯酰胺梯度或溫度梯度以達(dá)到更好的分辨率;利用末端標(biāo)記的熒光PCR產(chǎn)物、附加熒光內(nèi)泳道標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)稀少群落組成和精確的樣品對(duì)樣品比

26、較。使用功能型基因作為分子標(biāo)記也能區(qū)別關(guān)系相近但生態(tài)差異的種群;DG GE與克隆文庫(kù)等技術(shù)結(jié)合,可克服局限性,充分發(fā)揮分離的優(yōu)勢(shì)。目前的發(fā)展趨勢(shì)是PC R-D GGE/TG GE與其他分子技術(shù)以及微生物學(xué)、地球化學(xué)方法聯(lián)合使用,這樣可以減少不同技術(shù)的弊端與局限性,綜合各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì),從而更真實(shí)地揭示環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的本質(zhì)。5結(jié)語(yǔ)DGGE技術(shù)作為一項(xiàng)新興有力的研究工具,已成為環(huán)境微生物群落遺傳多樣性和動(dòng)態(tài)分析的強(qiáng)有力工具,DGGE技術(shù)及其它分子生物學(xué)技術(shù)的引入將為中國(guó)環(huán)境科學(xué)和污染防治研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究提供強(qiáng)有力的武器,同時(shí)也會(huì)促進(jìn)工程實(shí)踐的快速發(fā)展,對(duì)中國(guó)的環(huán)境污染控制作出貢獻(xiàn)。參

27、考文獻(xiàn):1Muyzer G,S m a lla K.App lica ti o n of denatur i ng gradient ge l electrophoresi s(D GGEand te m perature gradient ge l e l ectro2 phoresis(T GGEi n m i cro b ial ecol ogyJ.Antonie van Leeu wen2 hoek,1998,73:127-141.2Muyzer G,W aa l EC,U itterli nden AG.Profili ng of co m2 plexm i crobial po p

28、u l ati ons by denat ur i ng gradi ent gel electrophoresi s ana l ysis of pol y merase chain reacti on a mp lifi ed genes encodi ng for 16S r RNAJ.Appl Environ M icro b i o,l1993,59:695-700.3LaPara T M,Ko no pka A A,Nakastu C H,et a.l Eff ect s of elevated te mperat ure on bacterial co mmunity st ru

29、cture and func2 tio n i n b i oreactors t reati ng a synt heti c waste waterJ.M icro b i o.l Biotechno.l,2001,24(2:140-145.(下轉(zhuǎn)第99頁(yè)#96 #第33卷第10期2008年10月卓燕等#C AS T工藝在制革廢水處理中的應(yīng)用Vol133N o110Oct.2008表2制革廢水處理效果m g/l月份進(jìn)水C OD c r B OD5S2-總Cr p H值出水C OD c r B OD5S2-總Cr pH值2225096030129.5235650.750.988.5 3278

30、0125058258.5265780.821.028.4 42650115052239.0263720.951.257.6 52350105040198.8242630.650.868.0 62730118062277.8273840.731.188.2 72580107548188.3255680.861.057.8 (注:以上指標(biāo)均為當(dāng)月多次測(cè)定的平均值。5主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)該工程總投資為175萬(wàn)元,總占地面積為600 m2。該廢水處理站總裝機(jī)功率為4515K W,使用功率為3918K W。運(yùn)行成本為1.52元/,t其中人工費(fèi)0105元/t、電費(fèi)0182元/t、藥劑費(fèi)0155元/,t污泥外運(yùn)

31、費(fèi)0110元/t。6結(jié)論(1通過分流和采用物化作為預(yù)處理工藝,取得較理想的COD和色度去除效果,對(duì)COD的去除率達(dá)到了50%以上,大大地降低了后續(xù)生物處理的負(fù)擔(dān),為達(dá)標(biāo)排放提供保障。(2CAS T工藝保持了典型的完全混合特性,處理效果好,抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn),對(duì)COD cr、B OD5、S2-、總Cr的去除率均在90%以上,處理出水優(yōu)于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。(3CAS T設(shè)置生物選擇器,促進(jìn)絮凝型細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖,從而抑制了污泥膨脹的發(fā)生,高效地進(jìn)行硝化反硝化,脫氮除磷效果顯著。(4應(yīng)用物化-CAST工藝處理制革污水,工藝流程簡(jiǎn)單,采用矩形結(jié)構(gòu),節(jié)約工程基建投資,運(yùn)行時(shí),不需要大量的污泥回流,自動(dòng)化程度

32、高,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,運(yùn)行靈活,方便維護(hù)管理,降低處理費(fèi)用,所以建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用低。參考文獻(xiàn):1卓燕,滕國(guó),楊剛,等.南海皮廠有限公司污水處理工程竣工驗(yàn)收及報(bào)告R.睢寧縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站,2004:6-8.2張自杰.排水工程(下冊(cè)M.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994:216-219.3劉立偉.制革工業(yè)廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀分析.污染防治技術(shù)J.1992,6(3:21-22.4陶如鈞.物化-水解酸化-CAST工藝處理制革廢水.工業(yè)給排水J.2003,29(9:31-32.5李剛,楊立中,歐陽(yáng)峰.中國(guó)制革工業(yè)廢水處理技術(shù)評(píng)述.四川環(huán)境J.2001,6(4:5-7.6梁兵兵.鐵碳+F enton氧化法應(yīng)用于制革廢水的工程

33、實(shí)例.皮革化工J.1999,12(4.7Groronsz y.M.C,朱明權(quán),Wutschre.K.循環(huán)式活性污泥法(C AS T的應(yīng)用及發(fā)展.中國(guó)給水排水J.1996,12(6:4-9.(上接第96頁(yè)4Santegoeds C,F erde l m an T G,Muyzer G,et a.l1998. Structura l and functi ona l dynam i cs of su lfate-reduci ng popu l a2 ti ons i n bacter i a l b i ofil m sJ.A pp.l Envi ron.M icrob i o.l, 64:3731-3739.5劉新春,吳成強(qiáng),張昱,等.PCR-D GGE法用于活性污泥系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)變化的解析J.生態(tài)學(xué)報(bào), 2005,25(4:842-847.6Avraha m i S,L iesack W,Co nrad R1Effects of te m pera2 t u re and fertilizer on acti vity and co mmunity struc t ure of soil a