荧光原位杂交在环境微生物学中的应用及进展

慕庆峰

摘 要：随着科技的不断发展，在环境微生物学中荧光原位杂交技术被越来越广泛的应用。FISH技术是利用有荧光标记的特异性寡核苷酸探针和细胞中相应的DNA相结合的方法，来达到检测和鉴定微生物的目的。这项技术是当前环境科学界研究的热点，本文就对荧光原位杂交技术在环境微生物学中的应用和进展进行研究。

关键词：荧光原位杂交技术； 环境微生物学； 应用和进展

中图分类号：Q93-33 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）07-135-001

近些年来，随着分子生物学技术的不断发展，使得微生物学领域的研究发生了很大的变革，借助分子生物学方法来进行微生物的鉴定和检测成为了现代微生物诊断以及生态学研究的重要手段。FISH技术是一种将分子生物学精确性、显微镜可视性的特点进行结合的技术，它也可以对微生物群落来进行评价。现在FISH技术已经被很广泛的应用于环境微生物学中了，主要用于揭示微生物原位生理学功能和特性。

一、荧光原位杂交技术概述

（一）原理

荧光原位杂交技术是将核糖体内中高度保守、长度适中的16SrRNA序列来作为理想的基因分类靶序列，然后根据这个序列的特异性、保守性来设计所需的不同级别和分类的寡核苷酸探针，并且对特意核苷酸序列中带标记的RNA或者DNA分子进行识别，这个探针和待检测的靶DNA是同源互补的，经过变性、退火、复性的过程来形成核酸探针和靶DNA的杂交体。这种技术所使用的寡核苷酸探针是经过了荧光标记的约为20bp的特异性核苷酸片段，并利用这报告分子和荧光素标记具有的特意亲和素间的免疫化学反应，通过荧光检测系统来对要被检测的DNA进行定位、定性和定量的分析。

（二）特点

作为一种非放射性的检测系统，FISH技术有其特有的属性和优点：

1.FISH是一种非放射性的检测系统，采用的是生物素标记探针，避免了辐射性污染；

2.荧光探针具有稳定性和经济性，每进行一次标记就可以在两年之内进行使用，并且在一般的具有荧光显微镜的实验室都可以进行使用；

3.FISH技术基于抗原鉴特异性识别和结合的特点，具有特异性好、定位准确、实验周期短以及灵敏度强等优点，并且进行长度为1kbDNA序列的定位时，其灵敏度是和放射性探针不相上下的；

4.多色的FISH可以同时进行多种DNA序列的检测，可以应用的范围是十分广泛的。

（三）步骤

荧光原位杂交技术的操作步骤主要有七项，即1.样品固定；2.样品预处理；3.样品预杂交；4.样品和探针变性；5.杂交；6.漂洗去除没有结合的探针；7.对杂交信号进行检测。

二、荧光原位杂交在环境微生物学中的应用

（一）对环境微生物多样性的诊断

FISH对于环境微生物多样性的诊断是其在环境微生物学中比较具有代表性的应用。环境微生物研究方式主要是纯培养，但是环境微生物种类众多，只有很小的一部分能够被培养，所以这种方式会使其多样性分析产生的结果具有局限性，有研究人员发现在不同的环境微生物研究中99%以上的微生物种类是不能够被培养的。荧光原位杂交技术能够将微生物环境中的完整细胞景象信息进行再现还愿，精确度较高，因此在现在的微生物多样性的研究领域中被广泛的应用。FISH技术在近几年中，对于自然环境微生物群落的研究成果比较明显，有对海水沉积物群落的研究结果，也有海水、河水、高山湖雪水中的浮游菌体、根系表面以及土壤之中的寄居群落。荧光原位杂交技术不仅可以提供微生物在某一时刻的景象信息，还能够检测生物环境中微生物群落以及其种群动态。与此同时，FISH技术还被应用于鉴定和检测没有培养出来的种属和新种属，例如酸杆菌属、巨大硫酸盐细菌、全噬菌属等。这项技术已经成为探究自然菌群生态学组成和群落对于自然、人为因素的动态变化的答应研究最有利的一种科技手段了。

（二）对硝化细菌的研究

氨氧化菌和硝化菌的数量以及其空间分布式和微生物在硝化、反硝化的过程中所处阶段是相关联的，由此可见，对于生物处理系统中的硝化菌、氨氧化菌进行的研究是调控废水脱氮工艺想要正常运行的重要参数。传统的研究方式步骤过多，有分离、富集、分类、鉴定等，会耗费很多时间，这主要是因为硝化细菌在生理上是一种十分特殊的化能自氧菌。FISH技术能够解决这类问题，在很早之前就有研究者将这一技术引入到了硝化细菌检测中，建立起了一套比较完善的硝化细菌的FISH检测法。随着时代发展和科技的进步，人工设计合成的硝化细菌、氨氧化菌探针不断地被研究出来，FISH技术被越来越广泛地应用到了活性污泥系统以及消化流化床反应器、膜生物反应器等的污水处理系统中去了。

综上所述，荧光原位杂交在环境微生物学中的应用是十分广泛的，这项技术对于微生物种类多样性的研究以及处理三废都有很重要的意义。但是，FISH技术在应用中仍存在一些问题，随着研究的不断深入和不断完善，这些问题必将被解决，荧光原位杂交技术对于环境微生物学一定会有更加重大的理论和现实意义。

参考文献：

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