歐曉莉

摘要我國當(dāng)前的工業(yè)化進(jìn)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(duì)于傳統(tǒng)的物理、化學(xué)處理技術(shù)來說，它沒辦法從根本上解決好污染問題，因此需要對(duì)環(huán)境工程建設(shè)中的分子生物技術(shù)進(jìn)行關(guān)注。現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療領(lǐng)域，它主要是從微生物種類、結(jié)構(gòu)與去除率之間的關(guān)系入手，通過對(duì)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(duì)微生物的構(gòu)成、環(huán)境工程的影響要素作簡要介紹，重點(diǎn)探討了環(huán)境工程微生物領(lǐng)域中分子生物技術(shù)的應(yīng)用，以期促進(jìn)人與自然的和諧相處。

關(guān)鍵詞 環(huán)境工程 微生物 分子生物技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(xué)屬于不同學(xué)科緊密聯(lián)系的重要性學(xué)科，具有交叉性的特點(diǎn)，可以為各個(gè)學(xué)科的發(fā)展提供不同的支持。在對(duì)分子生物技術(shù)在微生物領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究之后，將其與環(huán)境工程結(jié)合在一起，可以發(fā)揮出其重要的價(jià)值，對(duì)環(huán)境工程領(lǐng)域可以發(fā)揮出現(xiàn)實(shí)性的指導(dǎo)意義。分子生物技術(shù)目前的應(yīng)用還不夠廣泛，相關(guān)的技術(shù)能力也需要得到進(jìn)一步的提升，因此需要對(duì)其具體應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的分析和研究。

1微生物的主要構(gòu)成

1.1光合菌群

在微生物領(lǐng)域當(dāng)中，光合菌群作為獨(dú)立的營養(yǎng)微生物，它的能源主要是來自土壤，它會(huì)接受太陽紅外線和紫外線的輻射，將土壤中的硫化氫和碳?xì)浠衔镏械臍溥M(jìn)行分離，讓有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)，然后將植物根部的分泌物、有機(jī)物和有害氣體組等內(nèi)容作為主要的基質(zhì)，進(jìn)一步的合成各種生物性物質(zhì)，通過這樣的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤肥力的有效強(qiáng)化，積極的為植物的生長提供更為重要性的支持。對(duì)于光合菌的代謝物質(zhì)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(jìn)其他有益微生物的增加。

1.2乳酸菌群

乳酸菌是將光合細(xì)菌和酵母菌所產(chǎn)生的糖類作為是主要的物質(zhì)基礎(chǔ)，然后再經(jīng)過不斷的攝取來形成乳酸。對(duì)于乳酸來說，它具有比較強(qiáng)的殺菌能力，對(duì)于有害的微生物活動(dòng)能夠起到重要的抑制性作用。在對(duì)木質(zhì)素和纖維素進(jìn)行分解的過程中，需要將乳酸菌作為重要的內(nèi)容來進(jìn)行利用。對(duì)乳酸菌進(jìn)行科學(xué)的利用可以更好的實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的發(fā)酵和分解，對(duì)于未腐熟的有機(jī)物來說，在對(duì)其使用乳酸之后就可以更快的轉(zhuǎn)化為有效的養(yǎng)分。

1.3放線菌群

對(duì)于微生物中的放線菌來說，它主要是通過光合細(xì)菌來實(shí)現(xiàn)對(duì)氨基酸和氮素的獲取，讓其組作為基質(zhì)并且產(chǎn)生各種抗生物質(zhì)、維生素及酶，通過這樣的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)病原菌的有效抑制。與此同時(shí)，放線菌還能對(duì)有害霉菌和細(xì)菌增殖所需的基質(zhì)進(jìn)行提前的獲取，這對(duì)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(xì)菌混合在一起，可以對(duì)難以分解的物質(zhì)進(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)植物病害抵抗力和免疫力的有效提升。除此之外，放線菌對(duì)于固氮菌和VA菌根菌還具有促進(jìn)其增殖的作用。

1.4酵母菌群

微生物中的酵母菌主要是對(duì)氨基酸、糖類和其他的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行借助，通過發(fā)酵的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)活性化物質(zhì)的細(xì)胞分裂，同時(shí)一些微生物在進(jìn)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(dòng)物生物過程中所需要的養(yǎng)分也是由酵母菌生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的單細(xì)胞蛋白作為養(yǎng)分來源。

2影響環(huán)境工程建設(shè)的要素

2.1自然環(huán)境惡化

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活都開始產(chǎn)生大量的廢物和污染物，這些污染物會(huì)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(shè)的過程中也會(huì)受到不少困難的影響。

2.2生產(chǎn)因素

在社會(huì)發(fā)展和時(shí)代的不斷進(jìn)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(chǎn)的過程中不可避免的就會(huì)造成污染的現(xiàn)象，會(huì)給大氣、水體以及土壤帶極大的污染，因此會(huì)在一定程度上給環(huán)境工程項(xiàng)目的建設(shè)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(shè)不僅會(huì)受到企外界因素的影響，也會(huì)因?yàn)槭艿阶陨硪蛩氐挠绊懚霈F(xiàn)各種問題，比如說環(huán)境工程建設(shè)的水平、環(huán)境管理和治理技術(shù)，這些都會(huì)直接的影響到環(huán)境工程建設(shè)的質(zhì)量，如果不對(duì)這些問題進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)就沒辦法滿足環(huán)境工程的相應(yīng)需求。

2.4人為因素

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

3分子生物技術(shù)的概述

分子生物學(xué)主要是從分子水平上出發(fā)來對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行研究，它主要是對(duì)細(xì)胞成分的物理、化學(xué)的性質(zhì)和變化以及這些性質(zhì)和變化與生命現(xiàn)象之間的關(guān)系進(jìn)行分析，比如說遺傳信息的傳遞、基因結(jié)構(gòu)的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯以及表達(dá)等生理功能，還包括細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)等等。對(duì)于分子生物學(xué)來說，自從其誕生到今天已經(jīng)獲得了非常迅速的發(fā)展，與此相關(guān)的技術(shù)也在日趨成熟，部分技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用在環(huán)境微生物領(lǐng)域當(dāng)中。

3.1 PCR核酸技術(shù)

3.1.1 PCR-SSCP技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)是將銀染法和熒光檢測技術(shù)進(jìn)行利用，通這樣的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)SSCP凝膠DNA譜帶的分析，對(duì)簡化測試試驗(yàn)的步驟具有重要的促進(jìn)性。在開展具體的測定試驗(yàn)時(shí)，需要按照步驟來做好工作實(shí)施：一是取樣環(huán)境樣品，并且對(duì)樣品中的DNA組別進(jìn)行抽?。欢欠e極利用PCR擴(kuò)增技術(shù)，讓已經(jīng)獲得的基因組列可以得到有效的擴(kuò)增處理；三是在對(duì)基因組進(jìn)行變性處理之后，需要將其制成單鏈DNA結(jié)構(gòu)，做好后續(xù)的操作處理；四是將單鏈片段放置在相應(yīng)電泳凝膠當(dāng)中，將不同的譜帶做出及時(shí)分離；五是對(duì)DNA進(jìn)行割帶回收，同時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)微生物種類的確定；最后一步就是讓此項(xiàng)技術(shù)能夠更為合理的應(yīng)用在微生物種類測定的工作實(shí)施當(dāng)中，以獲得更好的測定效果。

3.1.2 PCR-DGGE技術(shù)

在開展電泳實(shí)驗(yàn)的過程中，生命物理學(xué)知識(shí)屬于非常重要的依據(jù)，將其應(yīng)用在電泳試驗(yàn)當(dāng)中，可以讓不同的變性溶劑解鏈獲得不同的目標(biāo)性物質(zhì)，具體步驟可以有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：一是提取環(huán)境樣品中的樣本基因組；二是要對(duì)PCR擴(kuò)增技術(shù)進(jìn)行利用，通過這樣的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)基因組的擴(kuò)增處理；三是把擴(kuò)增的基因組放入到聚丙烯酰胺凝膠當(dāng)中，讓目標(biāo)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(duì)比工作，繼而更好地做好對(duì)微生物種屬的確定。

3.1.3 PCR-RFLP技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)是將限制性核酸內(nèi)切酶主要的載體來進(jìn)行測定，將特異位點(diǎn)與DNA結(jié)合在一起來實(shí)現(xiàn)對(duì)基因序列的識(shí)別，繼而對(duì)DNA雙鏈進(jìn)行切割處理。具體來說就是通過限制性核酸內(nèi)切酶來獲得差異性片段，然后再將其經(jīng)過電泳之后獲得不同的基因分布狀態(tài)，以此為依據(jù)來做好相應(yīng)的位置標(biāo)記，讓微生物群落的結(jié)構(gòu)多樣性可以得到更好的呈現(xiàn)，通過利用這樣的方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物環(huán)境的進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

3.2 PCR測序技術(shù)

rDNA在細(xì)胞中具有相對(duì)穩(wěn)定性，同時(shí)也包含著保守序列和高突序列的特點(diǎn)。在近些年的研究當(dāng)中，rDNA測序一直都是微生物系統(tǒng)分類中的一個(gè)重要性的指標(biāo)，這種分析方法可以對(duì)微生物的種群進(jìn)行分類和分析。要將一個(gè)分離物作為一個(gè)分類單元，其中最為可靠的方法就是進(jìn)行rRNA分析。對(duì)于rRNA來說，它在所有微生物中的功能和進(jìn)化上都屬于同源的，在對(duì)微生物環(huán)境技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，需要將生物學(xué)有關(guān)內(nèi)容作為主要的依據(jù)，通過對(duì)分子生物技術(shù)進(jìn)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(jià)值的群體，或者是不同種類的生命特征。總體來說，通過利用PCR測序技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xiàn)提供更為有效的技術(shù)性保障，更好的發(fā)揮出其應(yīng)用價(jià)值。

3.3基因針測試技術(shù)

基因探針測試技術(shù)實(shí)際上就是一段特異性的DNA單鏈，其長度為15～30個(gè)堿基，一般可以按照堿基互補(bǔ)的原則來在指定好的條件下進(jìn)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(yīng)酶的方式來進(jìn)行，通過這樣的方式來做好對(duì)可檢測物質(zhì)的標(biāo)記處理，將檢測技術(shù)與目標(biāo)基因結(jié)合在一起來實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中核酸的識(shí)別。將標(biāo)識(shí)物質(zhì)的不同作為主要的依據(jù)，可以將基因探針技術(shù)分為放射性標(biāo)記核酸探針、熒光原位雜交技術(shù)和核酸印跡雜交技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用能夠讓微生物環(huán)境中的生物技術(shù)得到更為有效和直觀性的發(fā)展。

3.4基因芯片技術(shù)

基因芯片又被稱為是生物芯片，這種技術(shù)是在20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的重要內(nèi)容，它是對(duì)雜交信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，進(jìn)而得出分子信息的一種技術(shù)。對(duì)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(jī)片基等內(nèi)容。在對(duì)微生物群落和多樣性進(jìn)行研究的過程中，經(jīng)常會(huì)采用群落基因組芯片及宏基因組芯片來實(shí)施研究。除此之外，基因芯片還被廣泛的應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，包括食品、藥物、機(jī)械、航天、農(nóng)作物等內(nèi)容。當(dāng)前階段的基因芯片技術(shù)已經(jīng)有了不小的發(fā)展，在一些領(lǐng)域中也有了很多的應(yīng)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(fù)性差、操作復(fù)雜等問題，需要對(duì)這些信息進(jìn)行積極的解讀。

4分子生物技術(shù)的應(yīng)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(shù)量也非常多，其中也包含著大量的微生物。在當(dāng)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(yán)重，使得環(huán)境問題也成為大家普遍關(guān)注的話題，要想對(duì)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的了解，需要從環(huán)境上入手，做好對(duì)生物群的研究，只有這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的保護(hù)。將分子生物技術(shù)應(yīng)用在土壤、水體當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其中微生物多樣性的分析，也能對(duì)環(huán)境工程構(gòu)筑物中的微生物進(jìn)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(gòu)筑物設(shè)計(jì)提供參數(shù)和工藝操作的依據(jù)，并為其維護(hù)工作提供更為強(qiáng)有力的支撐，同時(shí)為各種工藝所發(fā)生的反應(yīng)來提供更多的參考和依據(jù)，避免出現(xiàn)問題。

4.2降解環(huán)境污染物

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展影響下，工業(yè)化的水平也隨之不斷強(qiáng)化，同時(shí)也導(dǎo)致污染化的問題越來越突出，使得污染問題成為當(dāng)今世界上都在重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。污染物產(chǎn)生會(huì)給人們整個(gè)生活和工作環(huán)境都造成不利的影響，也會(huì)在很大程度上影響到人們的生存健康性。當(dāng)今時(shí)代的諸多污染物都是由大量化學(xué)品導(dǎo)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(xiàn)先進(jìn)的處理技術(shù)。分子生物技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展能夠在污染物的降解工作中提供更多的應(yīng)對(duì)方略，不僅能夠?qū)Ξ?dāng)今時(shí)代的發(fā)展需求進(jìn)行滿足，也能讓降解效果得到更好的提升，已經(jīng)成為人們重視的重要內(nèi)容。對(duì)于已經(jīng)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(shí)現(xiàn)降解是未來環(huán)境工程治理的重要發(fā)展趨勢，對(duì)構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)具有重要的促進(jìn)性意義。

4.3水處理中的應(yīng)用

微生物絮凝劑是由微生物菌體內(nèi)外分泌的生物大分子組成，并且還帶有電荷。在對(duì)相關(guān)的研究進(jìn)行觀察和分析之后可以看出，微生物絮凝劑對(duì)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(xué)藥劑進(jìn)行比較可以看出，微生物絮凝劑可以在活性污泥中產(chǎn)生更為強(qiáng)烈且高效的絮凝作用，它所產(chǎn)生的沉淀也更為容易過濾。對(duì)于已經(jīng)經(jīng)過絮凝作用的殘?jiān)鼇碚f，可以通過生物降解的方式來進(jìn)行處理，不容易出現(xiàn)二次污染的現(xiàn)象。從上述內(nèi)容就可以看出，采用微生物絮凝劑的方式來進(jìn)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(fù)的應(yīng)用

土壤生物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)境友好、成本低、可原位處理等多種優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前階段需要重點(diǎn)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。有益的微生物一般都可以利用自身的代謝作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中有機(jī)污染物的分解，它所分泌的有機(jī)酸、鐵載體等物質(zhì)可以讓重金屬轉(zhuǎn)化成為無害化的狀態(tài)。除此之外，根際微生物能夠?qū)χ参锏纳L產(chǎn)生重要的協(xié)助作用，這對(duì)土壤修復(fù)具有重要的促進(jìn)性作用。通過對(duì)分子生物技術(shù)進(jìn)行利用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)菌種的篩選，選出具有高效代謝能力的菌種。同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物修復(fù)過程中群落動(dòng)態(tài)變化的觀察，能夠讓土壤生物修復(fù)的機(jī)理可以得到進(jìn)一步的了解，讓土壤生物技術(shù)可以在實(shí)際中得到更為優(yōu)化的應(yīng)用。

4.5石油降解中的效用

現(xiàn)代工業(yè)正在不斷發(fā)展，與此同時(shí)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(jīng)成為必須要關(guān)注到的重要問題，想要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化的發(fā)展，必須要進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和改善。目前的分子生物技術(shù)正在快速發(fā)展，將其應(yīng)用在環(huán)境污染治理當(dāng)中，可以獲得更好的降解效果。目前的石油污染會(huì)涉及多個(gè)方面的內(nèi)容，這些問題如果不采用合理的措施進(jìn)行處理，就會(huì)給自然環(huán)境和人類社會(huì)產(chǎn)生很大的影響。為了對(duì)石油污染的問題進(jìn)行更好的解決，需要進(jìn)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(shù)比其他技術(shù)具有更好的優(yōu)勢性，不僅處理成本低，操作相對(duì)簡單，而且具有非常強(qiáng)的降解效果，不容易產(chǎn)生二次污染的問題。將分子生物技術(shù)應(yīng)用在石油污染治理當(dāng)中，可以對(duì)石油企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要的促進(jìn)性作用。

5結(jié)語

綜上所述，環(huán)境工程中微生物是微生物學(xué)中的重要組成部分，分子生物技術(shù)在其中的應(yīng)用不算太為廣泛，因此需要對(duì)其相關(guān)研究進(jìn)行關(guān)注。所謂的分子生物技術(shù)主要是分子水平上出發(fā)來對(duì)微生物種群的特征和分類進(jìn)行分析，通過采用多種是生物反應(yīng)機(jī)理來更好的認(rèn)識(shí)環(huán)境微生物的遺傳特性，為其應(yīng)用效果的提升提供更好的依據(jù)。現(xiàn)代分子生物技術(shù)的應(yīng)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(guān)系，同時(shí)也能讓檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確和可靠，同時(shí)也能高效快速地降解有機(jī)污染物，必將會(huì)給環(huán)境工程微生物學(xué)的發(fā)展帶來一場革命性的變化。

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