高瓊

摘要聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)因其特異性強(qiáng)、靈敏度高以及快速簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。綜述了改進(jìn)PCR新技術(shù)：逆轉(zhuǎn)錄PCR、多重PCR、實(shí)時(shí)定量PCR、免疫捕捉PCR以及PCRDGGE的原理及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。PCR技術(shù)為在分子水平上進(jìn)行環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)、污染物的生物損傷作用、群落結(jié)構(gòu)多樣性分析提供了有力的試驗(yàn)手段，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)S182文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2014）36-12825-04

Abstract Because of polymerase chain reaction （PCR） technologys specificity， high sensitivity， as well as the advantages of quick and easy detection is widely used in the environment monitoring. The principles and the application status quo in environmental monitoring of the improved PCR new technologies such as the reverse transcription PCR， the multiplex PCR， the realtime quantitative PCR， the immunocapture PCR， as well as the denaturing gradient gel electrophoresis technique was reviewed. PCR technology as a powerful experimental tool used for environmental microbial testing， biological damage， microbial structure and diversity analysis at the molecular level， has a broad application prospect.

Key words Polymerase chain reaction； Environmental monitoring； Application

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境污染與生態(tài)破壞引起了生物個(gè)體的基因水平，生物的重組以及環(huán)境中物種分布、種群的變化，嚴(yán)重威脅人類和其他生物的正常生存與發(fā)展。環(huán)境的各個(gè)組成部分中，生物是核心，最具能動(dòng)性和靈敏性。應(yīng)用生物指標(biāo)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染，能反映出環(huán)境污染對(duì)生物的直接影響，更有益于對(duì)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)。隨著現(xiàn)代分子生物技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境污染監(jiān)測(cè)技術(shù)也逐漸由宏觀向微觀轉(zhuǎn)變，在分子水平上研究致病微生物與指標(biāo)微生物、有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的損傷機(jī)理、微生物群落的變化。

聚合酶鏈反應(yīng)（Polymerase Chain Reaction， PCR）是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的體外核酸擴(kuò)增技術(shù)，該技術(shù)具有快速、敏感、簡(jiǎn)便、產(chǎn)率高、自動(dòng)化、特異性強(qiáng)、原始樣品質(zhì)量要求低等優(yōu)點(diǎn)，得到了生命科學(xué)界的普遍認(rèn)可。近年來(lái)，隨著PCR技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，PCR已從只能單純擴(kuò)增已知兩端序列之間的DNA片段，發(fā)展到應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的幾十種PCR研究方法。筆者就目前應(yīng)用廣泛的PCR技術(shù)及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1PCR技術(shù)基本原理

PCR技術(shù)是一種在生物體細(xì)胞外通過(guò)酶促合成特異DNA或DNA片段的方法，又稱多聚酶鏈反應(yīng)、無(wú)細(xì)胞克隆技術(shù)等[1]。該技術(shù)利用兩段寡核苷酸作為反應(yīng)引物，以及4種脫氧核苷三磷酸dNTP、DNA聚合酶作為反應(yīng)物，將提取到的DNA（稱為模板DNA）片段精確擴(kuò)增的方法。

PCR反應(yīng)包括雙鏈DNA（模板DNA）加熱變性為單鏈、引物與模板DNA單鏈結(jié)合以及在DNA聚合酶作用下的引物延伸3個(gè)階段。其基本過(guò)程[2-4]為：環(huán)境樣品中微生物經(jīng)預(yù)處理后取得DNA樣板，加熱，在溫度通常高于90 ℃的情況下，使待擴(kuò)增DNA變性，雙鏈解旋為單鏈DNA；接著在低溫下，一對(duì)引物分別與2條DNA的兩端互補(bǔ)性結(jié)合，此時(shí)兩引物的3′端相對(duì)，5′端相背，稱為引物與模板的雜交；之后，在介于前面2種溫度之間的合適溫度下，加上適當(dāng)?shù)膒H及離子強(qiáng)度等，由DNA聚合酶催化引物引導(dǎo)的DNA由5′端向3′端延伸（即以待擴(kuò)增的DNA為模板合成新的DNA）；從而完成一個(gè)變性-復(fù)性-延伸的PCR循環(huán)，至此完成了PCR的第一輪反應(yīng)，而后反復(fù)進(jìn)行變性、復(fù)性和延伸的循環(huán)，從而使擴(kuò)增DNA產(chǎn)量呈指數(shù)上升。如此經(jīng)過(guò)20～30個(gè)PCR循環(huán)，理論上能產(chǎn)生106～109個(gè)待擴(kuò)增DNA拷貝。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物可用瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行轉(zhuǎn)化和檢驗(yàn)，對(duì)被擴(kuò)增的序列作定性或定量研究；也可以對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行克隆用于轉(zhuǎn)化或測(cè)序。

近年來(lái)，PCR技術(shù)得到了快速發(fā)展，其改進(jìn)形式多種多樣，根據(jù)擴(kuò)增模版、引物序列來(lái)源及反應(yīng)條件不同，目前應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中的主要PCR技術(shù)有原位PCR、逆轉(zhuǎn)錄PCR、多重PCR、不對(duì)稱PCR、錨定PCR、反向PCR、不對(duì)稱PCR、實(shí)時(shí)定量PCR、免疫捕捉PCR以及多態(tài)性分析技術(shù)PCRDGGE等[5-7]。這些方法已經(jīng)在靈敏度、特異性和微型化方面有了很大的發(fā)展，為分子生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展提供了便利，在科研領(lǐng)域表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。

2PCR技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1應(yīng)用PCR技術(shù)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的微生物在眾多環(huán)境污染物中，生物污染（病原菌、病毒及藍(lán)藻等其他一些有害微生物）直接威脅著人類健康和生態(tài)平衡。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法需要對(duì)樣品進(jìn)行分離培養(yǎng)，往往要花上幾天乃至數(shù)周，且有些微生物難以人工培養(yǎng)，給快速準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)帶來(lái)困難。由于在微生物中具有一些很強(qiáng)保守性的編碼rRNA基因，因此可用PCR擴(kuò)增相應(yīng)的DNA片段，來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境樣品中是否存在此種微生物。王中民等[8]建立檢測(cè)Mip基因的PCR方法對(duì)6株嗜肺軍團(tuán)菌進(jìn)行擴(kuò)增，經(jīng)典的培養(yǎng)方法時(shí)間較長(zhǎng)，培養(yǎng)難度大，環(huán)境標(biāo)本中往往存在活的非可培養(yǎng)狀態(tài)的軍團(tuán)菌，該方法擴(kuò)增出650 bp的條帶，而4株非嗜肺軍團(tuán)菌和4株非軍團(tuán)菌未見(jiàn)條帶，表明該方法具有較高的特異性。陳樑[9]利用PCR技術(shù)建立了能在12 h內(nèi)快速檢測(cè)大腸桿菌的體系，比標(biāo)準(zhǔn)MF法快60 h，2種方法的檢出率基本一致。

2.2應(yīng)用PCR技術(shù)研究環(huán)境污染物對(duì)生物損傷作用

當(dāng)水體、空氣、土壤等環(huán)境要素受到污染后，生物不可避免地吸收污染物，并在體內(nèi)遷移、蓄積，從而遭受污染。因此以生物指標(biāo)評(píng)價(jià)環(huán)境污染物濃度水平，以及污染物對(duì)生物的損傷作用是一個(gè)重要的研究課題。侯彥峰等[10]采用實(shí)時(shí)定量RTPCR方法，對(duì)暴露60 d雌二醇的雄性青鳉魚(yú)肝臟內(nèi)卵黃蛋白原和卵殼前體蛋白基因表達(dá)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，雌二醇使肝臟內(nèi)VTGI、VTGII、CHGL和CHGH基因表達(dá)被顯著誘導(dǎo)，其中VTGI顯示出較好的劑量—效應(yīng)關(guān)系，在0.1 ng/L雌二醇暴露組VTGI和VTGII的表達(dá)量均顯著高于對(duì)照組（P<0.05），表明該方法可以有效分析環(huán)境樣品中微量雌激素物質(zhì)。王琪等[11]也利用實(shí)時(shí)定量RTPCR研究雌二醇對(duì)青鳉魚(yú)肝細(xì)胞基因表達(dá)的影響，證明該方法靈敏度高于其他已發(fā)表的方法。

2.3應(yīng)用PCR技術(shù)研究特定環(huán)境中微生物的群落結(jié)構(gòu)、種群豐度以及群落動(dòng)態(tài)

微生物以群落的形式存在于各種環(huán)境中，發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。微生物群落的種群結(jié)構(gòu)決定其生態(tài)功能。依據(jù)微生物基因組DNA的序列信息，通過(guò)分析環(huán)境樣品中DNA分子的種類和數(shù)量，可以反映微生物的區(qū)系組成和群落結(jié)構(gòu)[12]。通過(guò)提取環(huán)境樣品中所有微生物的基因組總DNA，依據(jù)核苷酸序列的不同，分析這些DNA的種類和相對(duì)數(shù)量，即可反映微生物的種類組成以及多樣性信息，從而反映水體、土壤等環(huán)境污染狀況。該方法避免了傳統(tǒng)方法檢測(cè)周期長(zhǎng)、工作繁復(fù)、檢測(cè)速度慢、制約因素多等局限性。羅海峰等[13]提取不同農(nóng)田土壤微生物基因組DNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增，經(jīng)變性梯度凝膠電泳（DGGE）進(jìn)行分離分析，結(jié)果能很好地反映土壤微生物的群體多樣性。而傳統(tǒng)的平板培養(yǎng)分離方法能分離出的微生物種類只占微生物種類總數(shù)的0.1%～1.0%，且不能反映出土壤微生物多樣性的原始狀態(tài)，PCRDGGE技術(shù)能夠更精確地反映出土壤微生物多樣性。KASUGA等[14]利用PCRDGEE技術(shù)對(duì)津久井湖進(jìn)行周期性檢測(cè)，分析了該湖微生物群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)性變化，發(fā)現(xiàn)赤潮暴發(fā)中主要存在的藍(lán)細(xì)菌帶。

3改進(jìn)PCR新技術(shù)

3.1逆轉(zhuǎn)錄PCR

逆轉(zhuǎn)錄PCR （reverse transcription PCR）是以組織或細(xì)胞中的總RNA中的mRNA作為模板，采用oligo（dT）或隨機(jī)引物，利用逆轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄成cDNA，再以cDNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增，從而獲得目的基因或檢測(cè)基因表達(dá)[15]。逆轉(zhuǎn)錄PCR使RNA檢測(cè)的靈敏性提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，是目前靈敏度最高的RNA檢測(cè)技術(shù)，使一些極為微量RNA樣品的分析成為可能。

張崇淼等[16]建立了一種通用引物逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)檢測(cè)水中腸道病毒，該檢測(cè)方法的靈敏度為38 CCID50，具有較強(qiáng)的抗干擾性，通過(guò)考察3種不同水體成分的環(huán)境樣品發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)靈敏度基本一致，該方法可應(yīng)用在實(shí)際環(huán)境的腸道病毒檢測(cè)中。林怡雯等[17]以大腸桿菌和糞腸桿菌作為研究對(duì)象，建立一種逆轉(zhuǎn)錄定量PCR方法，研究表明該方法與傳統(tǒng)培養(yǎng)法之間有較好的線性相關(guān)性（大腸桿菌，R2=0.930；糞腸球菌，R2=0.948），可以用于實(shí)際水樣活性病原菌的檢測(cè)。

3.2多重PCR

多重PCR （multiplex PCR，又稱多重引物PCR或復(fù)合PCR），是在同一PCR反應(yīng)體系里加入2對(duì)或2對(duì)以上引物，如果存在與各對(duì)引物特異性互補(bǔ)的模板，同時(shí)擴(kuò)增出多個(gè)核酸片段的PCR反應(yīng)[18]。多重PCR微生物檢測(cè)主要有2個(gè)方向：一是在同一反應(yīng)管內(nèi)同時(shí)對(duì)多個(gè)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增分析，可同時(shí)檢測(cè)一種或幾種微生物的存在，因此可以大大節(jié)省監(jiān)測(cè)時(shí)間和試劑；二是針對(duì)某一微生物的多個(gè)基因進(jìn)行多重檢測(cè)，可以減少假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供更多更準(zhǔn)確的信息。

范宏英等[19-20]應(yīng)用多重PCR技術(shù)對(duì)10個(gè)屬的30株細(xì)菌進(jìn)行引物特異性檢測(cè)。結(jié)果表明，5對(duì)寡核苷酸引物都具有較高的特異性和專一性，多重PCR檢測(cè)靈敏度達(dá)到101～102 cfu，檢測(cè)需5～6 h，在水樣檢測(cè)的初步應(yīng)用中得到了均一、穩(wěn)定、清晰的結(jié)果。何偉等[21]建立同時(shí)檢測(cè)大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、福氏志賀氏菌、銅綠假單胞菌5種土壤常見(jiàn)腸道致病菌的多重PCR檢測(cè)技術(shù)，結(jié)果表明，5對(duì)寡核苷酸引物都具有較高的特異性和專一性，檢測(cè)限達(dá)到104 cfu/g，分析時(shí)間僅需3～4 h，極大地縮短了檢測(cè)時(shí)間，降低了檢測(cè)成本，對(duì)控制病原菌的傳播具有重要意義。王晶[22]對(duì)屏障系統(tǒng)微生物氣溶膠中的易感菌類建立了多重PCR快速檢測(cè)方法，該方法能有效檢出金黃葡萄球菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌和肺炎鏈球菌等。

42卷36期高 瓊聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

3.3實(shí)時(shí)熒光定量PCR

實(shí)時(shí)熒光定量PCR（realtime quantitative PCR）是將熒光能量傳遞技術(shù)（fluorescence resonance energy transfer， FRET）應(yīng)用于常規(guī)PCR儀中，指在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團(tuán)或熒光染料，利用熒光信號(hào)積累，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)PCR過(guò)程，最后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)未知模板濃度進(jìn)行定量分析的方法[23]。實(shí)時(shí)熒光定量PCR克服了許多常規(guī)PCR的缺點(diǎn)，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①特異性好。實(shí)時(shí)熒光定量PCR針對(duì)靶序列設(shè)計(jì)特異性探針，具有很高的準(zhǔn)確性，假陽(yáng)性低；②靈明度高。實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)技術(shù)綜合了熒光標(biāo)記技術(shù)、PCR技術(shù)、光譜技術(shù)、顯像技術(shù)，大大提高了檢測(cè)靈敏度；③精確性高。利用PCR擴(kuò)增進(jìn)入指數(shù)期的Ct值與熒光信號(hào)之間的線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了精確的定量檢測(cè)；④操作簡(jiǎn)單安全、自動(dòng)化。由于擴(kuò)增和檢測(cè)在全封閉統(tǒng)一容器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)檢測(cè)，同時(shí)降低了溴化乙錠的污染；⑤測(cè)試時(shí)間短，效率高?？稍?～3 h內(nèi)完成整個(gè)樣品分析。因此實(shí)時(shí)熒光定量PCR在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。

劉永軍等[24-25]通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法對(duì)西安市5處地表水體中腸道病原細(xì)菌的細(xì)胞密度進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，結(jié)果顯示，實(shí)時(shí)熒光定量PCR法可信度為94%，實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果與大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)以及糞大腸桿菌CFU均呈顯著正相關(guān)，秩相關(guān)系數(shù)分別為r=0.983、r=0.908和r=0.948。徐德順等[26]采用建立的實(shí)時(shí)熒光定量PCR、常規(guī)PCR及傳統(tǒng)細(xì)菌培養(yǎng)法3種方法，同時(shí)對(duì)單核細(xì)胞增生性李斯特菌等細(xì)菌進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)的靈敏度可達(dá)19 cfu/ml，且有很高的特異性，對(duì)英諾克李斯特菌等10種相關(guān)細(xì)菌均無(wú)交叉反應(yīng)，從細(xì)菌核酸提取至完成檢測(cè)僅需3 h左右。

徐恒省等[27]建立實(shí)時(shí)熒光定量PCR定量檢測(cè)銅綠微囊藻的方法，檢測(cè)速度快（整個(gè)過(guò)程在2 h內(nèi)完成），能準(zhǔn)確定量（與顯微鏡計(jì)數(shù)相比兩者有良好的一致性），靈敏度高（最低檢測(cè)限度約為1個(gè)細(xì)胞），有利于處理大量的樣本。可以用于水華時(shí)對(duì)銅綠微囊藻定量檢測(cè)，且可用于低密度時(shí)對(duì)該藻的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。朱金余等[28]建立了一種檢測(cè)水中銅綠微囊藻濃度的定量PCR方法，經(jīng)定量PCR擴(kuò)增得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線R2為0.968，可以用來(lái)檢測(cè)樣品中銅綠微囊藻的濃度。

賽林霖等[29]運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法，證明壬基酚亞對(duì)成體青鳉魚(yú)VTGⅠ、VTGⅡ、CHGH和CHGL的基因表達(dá)有顯著誘導(dǎo)，說(shuō)明實(shí)時(shí)熒光定量PCR能夠檢測(cè)1 μg/L壬基酚的環(huán)境雌激素效應(yīng)，具有在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中應(yīng)用的前景。

趙傳鵬等[30]應(yīng)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR法，建立了總細(xì)菌及假單胞菌屬的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并以環(huán)境樣本中假單胞菌屬與總細(xì)菌的比值反映其細(xì)菌豐度。該方法可有效定量假單胞菌屬在環(huán)境樣本中的豐度。

3.4免疫捕捉PCR

免疫捕捉PCR（immunocapture PCR）[31]是將免疫捕捉和PCR擴(kuò)增結(jié)合起來(lái)的一種檢測(cè)方法，其檢測(cè)對(duì)象是完整的病原體，通過(guò)固相化的特異抗體捕捉特定的抗原微生物，再利用其基因組序列特異的引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，通過(guò)對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物的檢測(cè)和分析達(dá)到對(duì)完整病原體的檢測(cè)，這不僅提高了特異性，而且檢測(cè)樣本的體積也可增大，從而大大提高了檢測(cè)的靈敏度。

楊萬(wàn)等[32]將免疫捕捉PCR成功用于水中輪狀病毒的檢測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，該方法靈敏，快速，檢測(cè)限為1×104copies/ml，檢測(cè)僅需5 h，檢測(cè)結(jié)果與細(xì)胞病變?cè)囼?yàn)檢測(cè)結(jié)果有良好的線性相關(guān)關(guān)系（R2=0.981 6），表明其能較好地表征水樣的病毒感染風(fēng)險(xiǎn)，可用于污水處理廠二級(jí)出水、再生水、地表水、自來(lái)水等水樣中輪狀病毒的檢測(cè)。周純[33]建立了免疫PCR測(cè)定4種多環(huán)芳烴的方法，該方法比高效液相色譜的線性范圍寬幾個(gè)數(shù)量級(jí)，且檢測(cè)線也低，只需將環(huán)境樣品簡(jiǎn)單預(yù)處理后即可直接用于測(cè)定。

3.5變性梯度凝膠電泳（PCRDGGE）

變性梯度凝膠電泳（denaturing gradient gel electrophoresis， DGGE）技術(shù)是DNA指紋技術(shù)，是多態(tài)性分析技術(shù)的一種，其原理[34]：DNA進(jìn)行電泳時(shí)使用具有化學(xué)變性劑梯度的聚丙烯酰胺凝膠，該凝膠能夠有區(qū)別地解鏈PCR擴(kuò)增產(chǎn)物。長(zhǎng)度相同而在堿基序列上存在差異的不同DNA在進(jìn)行變性梯度凝膠電泳時(shí)，雙鏈的解鏈需要不同的變性劑濃度，序列不同的DNA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。在聚丙烯酰胺凝膠中的電泳速度將會(huì)急劇下降，以至停留在其相應(yīng)的不同變性劑梯度位置，染色后可以在凝膠上呈現(xiàn)為分開(kāi)的條帶，如此便能將具有相同長(zhǎng)度而序列有差異的DNA分子分離開(kāi)。

DGGE技術(shù)具有以下特點(diǎn)：①分辨率高?？梢苑直婢哂邢嗤蛳嘟肿恿康哪康钠涡蛄胁町悾梢杂糜跈z測(cè)單一堿基的變化和遺傳多樣性以及PCR擴(kuò)增DNA片段的多態(tài)性；②操作簡(jiǎn)便。加入1～5 ng的DNA或RNA即可達(dá)到清晰的分離效果，電泳可在1 h之內(nèi)完成，可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)樣品；③重復(fù)性好。電泳條件易于控制?？杀ＷC電泳的重現(xiàn)性和結(jié)果的重復(fù)性。在環(huán)境微生物生態(tài)學(xué)中可以用于分析環(huán)境中微生物多樣性；研究環(huán)境變化所引起的微生物群落的動(dòng)態(tài)變化；跟蹤相關(guān)基因在環(huán)境中的表達(dá)，分析和跟蹤富集、篩選過(guò)程中的菌株。

劉敏等[35-36]利用PCRDGGE技術(shù)對(duì)2個(gè)季節(jié)的黃海冷水團(tuán)海域和長(zhǎng)江口外低氧區(qū)的細(xì)菌群落組成和優(yōu)勢(shì)菌群進(jìn)行了分析。郭文靜[37]通過(guò)DGGE分析成功分離了混合藻，得到3種藻的DGGE圖譜，從而證明PCRDGGE技術(shù)是對(duì)微藻群進(jìn)行鑒定的有效方法。李江宇等[38]采用PCRDGGE技術(shù)分析大量海水浴場(chǎng)排污口與遠(yuǎn)排污口的細(xì)菌群落多樣性，并分析浴場(chǎng)中致病菌的豐度。

趙興青等[39]采用PCRDGGE分子指紋圖譜技術(shù)比較南京市玄武湖、莫愁湖和太湖不同位置的表層沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)。劉新春等[40]應(yīng)用PCRDGGE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。結(jié)果表明，PCRDGGE方法可以在一定程度上反映出系統(tǒng)以及操作條件對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)變化的影響。羅海峰等[41]提取不同農(nóng)田土壤微生物基因組DNA，進(jìn)行PCRDGGE檢測(cè)得到不同數(shù)目且分離效果較好的電泳條帶。表明DGGE能夠?qū)ν寥罉悠分胁煌⑸锏?6S rRNA基因的V3區(qū)的DNA擴(kuò)增片斷進(jìn)行分離，為這些DNA片斷的定性和鑒定提供了條件。與傳統(tǒng)的平板培養(yǎng)方法相比，PCRDGGE技術(shù)能夠更精確地反映出土壤微生物多樣性。滕應(yīng)等[42]提取了重金屬污染農(nóng)田土壤的DNA，并將其PCR產(chǎn)物進(jìn)行DGGE檢測(cè)，可以明顯反映出重金屬?gòu)?fù)合污染導(dǎo)致了農(nóng)田土壤微生物在基因上的損傷，影響到農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)的細(xì)菌豐富度，改變了土壤環(huán)境的優(yōu)勢(shì)菌群，從而使農(nóng)田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性發(fā)生變化。

4結(jié)語(yǔ)

從PCR技術(shù)在以上幾個(gè)方面的改進(jìn)及應(yīng)用可以看出，PCR技術(shù)本身有著其他監(jiān)測(cè)手段不具有的優(yōu)勢(shì)，它在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的廣度和深度日益增加，可以對(duì)環(huán)境的各個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但PCR技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法也存在著一些不足如：①假陽(yáng)性問(wèn)題。當(dāng)不相關(guān)的核酸分子中存在與模板非常相似的堿基序列時(shí)，PCR很可能作出假陽(yáng)性的結(jié)果，所以為了避免假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn)必須細(xì)心設(shè)計(jì)合成引物。②污染問(wèn)題。由于PCR靈敏度高，因而微量靶序列的污染往往對(duì)結(jié)果造成很大的影響，污染可由試劑引起，也可由試驗(yàn)設(shè)備或者操作引起，故操作過(guò)程要十分小心。③樣品生物活性問(wèn)題。從PCR理論本身來(lái)講，任何可以提供核酸物質(zhì)的樣品都可以進(jìn)行PCR擴(kuò)增，不論是死細(xì)胞還是活細(xì)胞，因此，如何確定檢測(cè)的微生物是否具有活性，是個(gè)值得考慮的問(wèn)題。隨著PCR技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，通過(guò)和其他分子生物學(xué)技術(shù)聯(lián)用，技術(shù)上會(huì)逐漸完善，肯定會(huì)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中，從生物角度來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境、改善環(huán)境。

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