现代分子生物学技术在环境监测中的应用

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1、东莞理工学院学报第20卷第3期Vol．20No．32013年6月JOURNALOFDONGGUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJun．2013现代分子生物学技术在环境监测中的应用罗鸿斌(东莞理工学院科研处，广东东莞523808)摘要:以现代分子生物学技术为代表的生物技术由于其快速、便利、特异性高等优点，在环境监测领域具有广阔的应用潜力。通过简要综述聚合酶链式反应技术(PCR)、环介导等温扩增法(LAMP)、核酸分子杂交技术、酶联免疫吸附技术(ELISA)、生物芯片技术、生物传感器等6种现代分子生物学技术的基本原理和在环境监测中的应用，让广大环保工作者对现代

2、分子生物学技术有一定的了解。关键词:分子生物学技术;环境;监测中图分类号:X830文献标识码:A文章编号:1009－0312(2013)03－0073－05近年来，环境污染愈演愈烈，已严重影响人们的日常生活和经济的可持续发展。如何在经济高速发展的同时，有效地治理环境，实现生态文明，以达到和谐社会之目标是急需解决的问题。随着生物技术的迅速发展，尤其是以现代分子生物学技术为代表的生物技术，由于其快速、灵敏、特异性高等特点，在环保领域得到了广泛的应用。本文主要综述聚合酶链式反应技术、环介导等温扩增法、核酸分子杂交技术、酶联免疫吸附技术、生物芯片技术、生物传感器等6种现代分子生物

3、学技术的原理和在环境监测中的应用。1聚合酶链式反应技术(PCR)1.1概念及特点PCR技术是现代分子生物学的基础实验工具，在生物学研究领域已应用成熟，并衍生出诸多不同种类，如逆转录PCR、定量PCR、多重PCR、竞争PCR、巢式PCR、嵌套PCR等。PCR是DNA的一种体外扩增技术，在一定的反应条件下，根据碱基互补配对的原理，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，并通过凝胶电泳、荧光等技术手段显现扩增结果。PCR方法具有快速、操作简便、特异性强、灵敏度高等特点，可以对环境的各个方面进行监测。1.2在环境监测中的应用PCR

4、技术适用于检测不能培养的微生物，已逐渐取代了传统的分离培养法，用于土壤、水样、沉积物等环境标本的检测，极大提高监测效率。在实际检测中，不同的微生物病原体具有不同的致病剂量，确定环境样品中病原体的数量和种类，提高检测的准确度至关重要。有研究表明，饮用水样品中只［1］有不到1%的微生物可经实验室培养。PCR技术由于灵敏度高，可在浓度很小的情况下检出病原体，而且比电镜更加灵敏、简便、特异性更高，可以针对某种或某几种致病微生物作出检测判断，在水环境微生物检测中得到广泛应用。在大气监测方面，Thomson用PCR检测暴露在过量O3和固体颗粒物的空［2］气环境中4h的人体脑垂体基因表

5、达情况，从而间接评估空气质量;陈维田等应用PCR方法对空调［3］冷却塔水与空气军团菌进行检测的时间仅需6小时到1个工作日。PCR技术与变性梯度电泳技术(DGGE)的结合，可分离长度相同但是序列不同的DNA片断混合［4］物。陈竹等阐述了PCR－DGGE技术在造纸废水中微生物检测的应用;杨庆宇等使用PCR－DGGE技术来分析生物塔(废气从上面进入)中的微生物多样性，可以反映真实的环境情况。而传统的分离、收稿日期:2013－01－23作者简介:罗鸿斌(1987—)，男，江西于都人，硕士，主要从事生物工程、环境保护研究。74东莞理工学院学报2013年培养大约只能得到环境中1%的微

6、生物，且微生物经过培养后会发生变异，不能反映环境中的真实情［5］况。这几年的研究热点，荧光定量PCR(FQ－PCR)是通过在PCR体系中加入荧光基因，利用荧光信号的变化来实时检测反应过程，从而实现定量的PCR检测。Brooks等证明该技术对雨季时海水中的甲［6］肝病毒的检测及定量测定均有很高的精确度。同时指出该技术对于环境微生物定量测定的发展前景。［7］Rebecca等对容易引起水传播疾病的贾第虫和隐孢子虫建立了定量分析方法。Frich等证明实时PCR［8］监测水体中嗜肺军团杆菌的结果与传统标准方法一致，但它的检测灵敏性和重现性均比传统方法高。随着该技术的不断成熟，以及和

7、其它分子生物学技术配合使用，必将有广阔的应用前景。2环介导等温扩增法(LAMP)2.1概念及特点LAMP是近年较为流行的分子生物学技术，与以前的PCR相关技术的设计思路不同，此方法是针对靶序列中6个基因区段设计2对特殊引物，利用BstDNApolymerase在延伸DNA同时的链置换活性，通过引物独特的反转设计，对目的片段进行链置换扩增，整个反应在恒温条件(61℃～65℃左右)下几十分钟即可完成DNA扩增。也可以直接以RNA为模板扩增，加入AMV反转录酶，一步实现反转录和扩增，不需要合成cDNA。由于扩增反应的效率很高，扩增副