FISH/MAR技術(shù)在生態(tài)環(huán)境治理中的有效運(yùn)用分析

摘要：熒光原位雜交與微量自動(dòng)照相集成技術(shù)（FISH/MAR）是科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展下的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)物，其可以在基于單細(xì)胞水平原位下開(kāi)展細(xì)胞分類(lèi)與鑒定，此外，還能研究細(xì)胞對(duì)底物的吸收特性。本文結(jié)合當(dāng)前實(shí)況，首先簡(jiǎn)要概述了FISH/MAR技術(shù)，從多方面探討了其在生態(tài)環(huán)境治理當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用，望能為此領(lǐng)域研究有所借鑒。

關(guān)鍵詞：熒光原位雜交;微量自動(dòng)照相集成;生態(tài)環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：X172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）09-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.105

Analysis on the effective application of Fish/Mar technology in ecological environment management

Wang Qiwen

（Ningxia Province Ecological Environment Publicity and Education Center，Yinchuan Ningxia 750000，China）

Abstract：The integrated technology of fluorescence in situ hybridization and micro-automatic photography （FISH / MAR） is a high-quality product under the continuous development of science and technology. Substrate absorption characteristics. Based on the current situation， this article first briefly outlines the FISH / MAR technology， and discusses its practical application in ecological environment governance in many aspects. It is hoped that it can be used for reference in this field.

Key words：Fluorescence in situ hybridization;Integration of micro-automatic photography;Ecological environment

原位修復(fù)污水處理、受損水生態(tài)系統(tǒng)與微生物之間，存在著緊密關(guān)聯(lián)性。所以，積極研究相關(guān)微生物，已成為此領(lǐng)域研究的重要方向?，F(xiàn)階段，在自然界當(dāng)中，許多微生物群落當(dāng)中的大多數(shù)種類(lèi)，均難以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)，為了盡可能不對(duì)周?chē)h(huán)境造成破壞，對(duì)于這些難以進(jìn)行培養(yǎng)的微生物，許多微生物學(xué)家將分子生物學(xué)技術(shù)引入其中，比如，多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）、熒光原位雜交（FISH）及變性梯度凝膠電泳（DGGE）等。本文結(jié)合當(dāng)前實(shí)況，就這些技術(shù)在生態(tài)環(huán)境治理當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用作一剖析。

1 FISH/MAR技術(shù)概述

在整個(gè)FISH/MAR技術(shù)架構(gòu)當(dāng)中，囊括兩項(xiàng)技術(shù)，其一為MAR，其二是FISH。針對(duì)FISH來(lái)講，其原理就是利用熒光染料對(duì)寡核苷酸探針進(jìn)行標(biāo)記，然后將其與微生物樣品雜交（固定于載玻片上），把沒(méi)有雜交的熒光探針洗掉，然后再用先進(jìn)的共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM），進(jìn)行細(xì)致觀察與攝像操作。而對(duì)于微量自動(dòng)照相術(shù)（MAR）來(lái)講，其原理就是培養(yǎng)放射性標(biāo)記的底物，然后用活性微生物（能夠?qū)Υ朔N底物進(jìn)行吸收），吸收放射性化合物，使其位于體內(nèi)。當(dāng)處理好樣品之后，已經(jīng)被放射性標(biāo)記的樣品，便會(huì)被置于蓋玻片上，或者是載玻片上，而且還會(huì)接觸感光乳劑（其對(duì)放射性物質(zhì)比較敏感）。在實(shí)際培養(yǎng)時(shí)，由放射性樣品所發(fā)出的信號(hào)，便會(huì)接觸于溴化銀晶體（在感光乳劑中懸?。Ｒ罁?jù)相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，按照特定步驟對(duì)感光乳劑進(jìn)行沖洗，這樣便能夠?qū)⒑谏y粒顯示于放射性結(jié)構(gòu)上，且借助顯微鏡而被顯示出來(lái)。

2 FISH/MAR技術(shù)的基本流程

為了能夠?qū)ξ⑸锏墓δ芴匦赃M(jìn)行準(zhǔn)確判定，對(duì)于環(huán)境樣品而言，先在各種環(huán)境下，與放射性元素標(biāo)記底物公共進(jìn)行培養(yǎng)。待一定時(shí)間后，固定細(xì)胞，將其吸收底物的作用停止;然后對(duì)于那些還沒(méi)有被吸收的底物，則借助特定的沖洗步驟進(jìn)行去除;在此過(guò)程中，可以基于零下20℃下，把樣品冷凍，然后用薄片切片機(jī)對(duì)其進(jìn)行切割，使之成為厚度為10μm的薄片，然后裱于蓋玻片上。當(dāng)此操作完成后，則可對(duì)樣品實(shí)施FISH操作，且進(jìn)行微量自動(dòng)射線(xiàn)照相。當(dāng)采用CLSM進(jìn)行各項(xiàng)觀察時(shí)，需圍繞單個(gè)細(xì)胞所對(duì)應(yīng)的各個(gè)熒光顏色，這樣便能夠?qū)?xì)胞的種屬信息進(jìn)行準(zhǔn)確判定。此外，還需要指出的是，采用微量自動(dòng)射線(xiàn)照相術(shù)可以得到各種環(huán)境下細(xì)菌對(duì)底物的實(shí)際吸收特性情況。因此，當(dāng)將上述這兩種技術(shù)相融合，便能夠圍繞單細(xì)胞，同時(shí)測(cè)定其微生物的功能特性與種屬情況。

3 FISH/MAR在生態(tài)環(huán)境治理當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用分析

3.1 工程系統(tǒng)當(dāng)中微生物的生理與功能特性分析

（1）污泥膨脹微生物。針對(duì)污泥膨脹來(lái)講，其乃是污水處理廠日常運(yùn)行當(dāng)中經(jīng)常會(huì)遇到的一種問(wèn)題。針對(duì)能夠造成污泥膨脹的絲狀菌而言，其形式多樣，而且絲狀菌的類(lèi)型也存在較大差異，因此，污水廠不同，那么與之相對(duì)應(yīng)的絲狀菌，可以將各種底物的吸收特性給反映出來(lái)。對(duì)絲狀菌的功能特性及種群特性進(jìn)行深入研究，且廣泛化推廣，能夠?qū)⒁鸹钚晕勰嗯蛎浀母鞣N環(huán)境因素給反映出來(lái)，因而能夠快速且準(zhǔn)確的判定污泥膨脹的具體類(lèi)型，以便圍繞病原微生物所具有的基本生理特性，及早采取有效且全面的補(bǔ)救措施。（2）氮循環(huán)細(xì)菌。在造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的整個(gè)過(guò)程中，氮為其典型的環(huán)境因子，而在氮的生物地球化學(xué)循環(huán)架構(gòu)當(dāng)中，細(xì)菌其發(fā)揮的作用明顯。有研究借助FISH/MAR技術(shù)，對(duì)Nitrospira類(lèi)細(xì)菌進(jìn)行研究，并深入剖析其在各種培養(yǎng)條件下，對(duì)碳源吸收所產(chǎn)生的影響。還有報(bào)道借助NEU探針、重碳酸鹽（已經(jīng)用14C進(jìn)行了標(biāo)記），對(duì)硝化中的微生物進(jìn)行了研究，最終結(jié)果得知，MAR、NEU等的陽(yáng)性細(xì)胞與氮去除率之間，存在比較明顯的關(guān)聯(lián)。（3）磷循環(huán)細(xì)菌。在對(duì)污水當(dāng)中的磷進(jìn)行生物處理時(shí)，聚磷微生物為其重要方面，對(duì)其開(kāi)展深入、全面研究，有助于當(dāng)前所用生物除磷工藝的有效改進(jìn)，另外，其還對(duì)于了解環(huán)境當(dāng)中磷的生物地球化學(xué)循環(huán)情況，明確其規(guī)律與效能，均有著積極作用與價(jià)值。有學(xué)者借助FISH/MAR技術(shù)，對(duì)聚磷微生物清除中的應(yīng)用可行性進(jìn)行了研究，并且還選用33Pi，對(duì)那些具有具聚磷功能的細(xì)菌進(jìn)行研究（屬β與γ-Proteobacteria亞綱），結(jié)果提示，聚磷菌多為β-Proterobacteria亞綱;此外，在增強(qiáng)型生物除磷（EPBR）工藝當(dāng)中，相比γ-Proteobacteria亞綱，β-Proterobacteria所發(fā)揮的作用更大。

3.2 微生物在生態(tài)環(huán)境治理中的具體應(yīng)用

（1）淡水系統(tǒng)。針對(duì)Achromatium oxaliferum來(lái)講，其實(shí)為一種典型的硫氧化菌，其比較大型化，而且形態(tài)也不同，多在黑色、淡水底泥環(huán)境當(dāng)中分布。有學(xué)者將淡水底泥硫氧化菌作為研究對(duì)象，用FISH/MAR技術(shù)進(jìn)行處理，結(jié)果提示，針對(duì)淡水底泥當(dāng)中的Achro-matium細(xì)胞，其可以從多種物質(zhì)當(dāng)中吸收14C，比如蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物、重碳酸鹽等，此外，還可以氧化亞硫酸鹽，使之成為細(xì)胞當(dāng)中的元素硫。這些特點(diǎn)能夠?yàn)榈啄鄰?fù)雜硫循環(huán)當(dāng)中Achromatium的應(yīng)用研究提供支撐與條件。（2）海洋系統(tǒng)。有報(bào)道以某海岸海水樣品為研究對(duì)象，經(jīng)深入研究得知，無(wú)論是Cytophaga-Flavobacterium，還是α-Proteobacteria，對(duì)于3H標(biāo)記底物的功能特性、原位種屬，均會(huì)產(chǎn)生一定影響;另外，這些微生物除了在浮游微生物群落當(dāng)中比較的占比外，其在吸收溶解性氨基酸方面，也發(fā)揮著舉足輕重的作用。另有報(bào)道以各種原核生物為研究對(duì)象，采用FISH/MAR技術(shù)深入剖析其在采用海洋溶解性有機(jī)物（DOM）當(dāng)中的相對(duì)貢獻(xiàn)率，結(jié)果得知，在此環(huán)境當(dāng)中，含有許多優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群組，其在優(yōu)化生態(tài)環(huán)境當(dāng)中，有著重要作用與價(jià)值。另有研究在海岸當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了絲狀硫細(xì)菌（高密度），且借助FISH/MAR技術(shù)，就其對(duì)這些細(xì)菌在對(duì)碳的新陳代謝方面的能力進(jìn)行了深入剖析，結(jié)果可知，其能夠加速對(duì)碳的新陳代謝，因而能夠較好地調(diào)節(jié)或改善海水的生態(tài)環(huán)境。（3）河口系統(tǒng)。有研究圍繞各種水生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中的各種細(xì)菌群落，采用FISH/MAR技術(shù)分析其對(duì)細(xì)菌產(chǎn)量的實(shí)際貢獻(xiàn)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在各種鹽度條件下，許多細(xì)菌群落能夠?qū)α涟彼帷⑿剀眨ū?H標(biāo)記）進(jìn)行同化，表明采用FISH/MAR技術(shù)能夠明確細(xì)菌情況，為生態(tài)環(huán)境治理提供切實(shí)輔助。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，當(dāng)前，有關(guān)FISH/MAR技術(shù)在生態(tài)環(huán)境治理中的應(yīng)用時(shí)間較短，但其應(yīng)用效能卻日漸凸顯，其憑借微生物的生理與功能特性，有針對(duì)性、目的性的進(jìn)行處理與優(yōu)化，尤其是在淡水系統(tǒng)、海洋系統(tǒng)、河口系統(tǒng)當(dāng)中，所發(fā)揮的作用更為突出。而伴隨此技術(shù)的日漸成熟，其在生態(tài)環(huán)境治理當(dāng)中所發(fā)揮的作用將會(huì)越來(lái)越明顯，效能也會(huì)越來(lái)越突出。

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收稿日期：2020-07-29

作者簡(jiǎn)介：王麒雯（1987-），男，漢族，本科，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。