FISH/MAR技术在生态环境治理中的有效运用分析

摘要：荧光原位杂交与微量自动照相集成技术（FISH/MAR）是科学技术持续发展下的优质产物，其可以在基于单细胞水平原位下开展细胞分类与鉴定，此外，还能研究细胞对底物的吸收特性。本文结合当前实况，首先简要概述了FISH/MAR技术，从多方面探讨了其在生态环境治理当中的实际应用，望能为此领域研究有所借鉴。

关键词：荧光原位杂交;微量自动照相集成;生态环境

中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：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

原位修复污水处理、受损水生态系统与微生物之间，存在着紧密关联性。所以，积极研究相关微生物，已成为此领域研究的重要方向。现阶段，在自然界当中，许多微生物群落当中的大多数种类，均难以实现培养，为了尽可能不对周围环境造成破坏，对于这些难以进行培养的微生物，许多微生物学家将分子生物学技术引入其中，比如，多聚酶链式反应（PCR）、荧光原位杂交（FISH）及变性梯度凝胶电泳（DGGE）等。本文结合当前实况，就这些技术在生态环境治理当中的实际应用作一剖析。

1 FISH/MAR技术概述

在整个FISH/MAR技术架构当中，囊括两项技术，其一为MAR，其二是FISH。针对FISH来讲，其原理就是利用荧光染料對寡核苷酸探针进行标记，然后将其与微生物样品杂交（固定于载玻片上），把没有杂交的荧光探针洗掉，然后再用先进的共聚焦激光扫描显微镜（CLSM），进行细致观察与摄像操作。而对于微量自动照相术（MAR）来讲，其原理就是培养放射性标记的底物，然后用活性微生物（能够对此种底物进行吸收），吸收放射性化合物，使其位于体内。当处理好样品之后，已经被放射性标记的样品，便会被置于盖玻片上，或者是载玻片上，而且还会接触感光乳剂（其对放射性物质比较敏感）。在实际培养时，由放射性样品所发出的信号，便会接触于溴化银晶体（在感光乳剂中悬浮）。依据相关规范与标准，按照特定步骤对感光乳剂进行冲洗，这样便能够将黑色银粒显示于放射性结构上，且借助显微镜而被显示出来。

2 FISH/MAR技术的基本流程

为了能够对微生物的功能特性进行准确判定，对于环境样品而言，先在各种环境下，与放射性元素标记底物公共进行培养。待一定时间后，固定细胞，将其吸收底物的作用停止;然后对于那些还没有被吸收的底物，则借助特定的冲洗步骤进行去除;在此过程中，可以基于零下20℃下，把样品冷冻，然后用薄片切片机对其进行切割，使之成为厚度为10μm的薄片，然后裱于盖玻片上。当此操作完成后，则可对样品实施FISH操作，且进行微量自动射线照相。当采用CLSM进行各项观察时，需围绕单个细胞所对应的各个荧光颜色，这样便能够对细胞的种属信息进行准确判定。此外，还需要指出的是，采用微量自动射线照相术可以得到各种环境下细菌对底物的实际吸收特性情况。因此，当将上述这两种技术相融合，便能够围绕单细胞，同时测定其微生物的功能特性与种属情况。

3 FISH/MAR在生态环境治理当中的实际应用分析

3.1 工程系统当中微生物的生理与功能特性分析

（1）污泥膨胀微生物。针对污泥膨胀来讲，其乃是污水处理厂日常运行当中经常会遇到的一种问题。针对能够造成污泥膨胀的丝状菌而言，其形式多样，而且丝状菌的类型也存在较大差异，因此，污水厂不同，那么与之相对应的丝状菌，可以将各种底物的吸收特性给反映出来。对丝状菌的功能特性及种群特性进行深入研究，且广泛化推广，能够将引起活性污泥膨胀的各种环境因素给反映出来，因而能够快速且准确的判定污泥膨胀的具体类型，以便围绕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补救措施。（2）氮循环细菌。在造成水体富营养化的整个过程中，氮为其典型的环境因子，而在氮的生物地球化学循环架构当中，细菌其发挥的作用明显。有研究借助FISH/MAR技术，对Nitrospira类细菌进行研究，并深入剖析其在各种培养条件下，对碳源吸收所产生的影响。还有报道借助NEU探针、重碳酸盐（已经用14C进行了标记），对硝化中的微生物进行了研究，最终结果得知，MAR、NEU等的阳性细胞与氮去除率之间，存在比较明显的关联。（3）磷循环细菌。在对污水当中的磷进行生物处理时，聚磷微生物为其重要方面，对其开展深入、全面研究，有助于当前所用生物除磷工艺的有效改进，另外，其还对于了解环境当中磷的生物地球化学循环情况，明确其规律与效能，均有着积极作用与价值。有学者借助FISH/MAR技术，对聚磷微生物清除中的应用可行性进行了研究，并且还选用33Pi，对那些具有具聚磷功能的细菌进行研究（属β与γ-Proteobacteria亚纲），结果提示，聚磷菌多为β-Proterobacteria亚纲;此外，在增强型生物除磷（EPBR）工艺当中，相比γ-Proteobacteria亚纲，β-Proterobacteria所发挥的作用更大。

3.2 微生物在生态环境治理中的具体应用

（1）淡水系统。针对Achromatium oxaliferum来讲，其实为一种典型的硫氧化菌，其比较大型化，而且形态也不同，多在黑色、淡水底泥环境当中分布。有学者将淡水底泥硫氧化菌作为研究对象，用FISH/MAR技术进行处理，结果提示，针对淡水底泥当中的Achro-matium细胞，其可以从多种物质当中吸收14C，比如蛋白质水解产物、重碳酸盐等，此外，还可以氧化亚硫酸盐，使之成为细胞当中的元素硫。这些特点能够为底泥复杂硫循环当中Achromatium的应用研究提供支撑与条件。（2）海洋系统。有报道以某海岸海水样品为研究对象，经深入研究得知，无论是Cytophaga-Flavobacterium，还是α-Proteobacteria，对于3H标记底物的功能特性、原位种属，均会产生一定影响;另外，这些微生物除了在浮游微生物群落当中比较的占比外，其在吸收溶解性氨基酸方面，也发挥着举足轻重的作用。另有报道以各种原核生物为研究对象，采用FISH/MAR技术深入剖析其在采用海洋溶解性有机物（DOM）当中的相对贡献率，结果得知，在此环境当中，含有许多优势细菌群组，其在优化生态环境当中，有着重要作用与价值。另有研究在海岸当中发现了丝状硫细菌（高密度），且借助FISH/MAR技术，就其对这些细菌在对碳的新陈代谢方面的能力进行了深入剖析，结果可知，其能够加速对碳的新陈代谢，因而能够较好地调节或改善海水的生态环境。（3）河口系统。有研究围绕各种水生态系统当中的各种细菌群落，采用FISH/MAR技术分析其对细菌产量的实际贡献情况，结果发现，在各种盐度条件下，许多细菌群落能够对亮氨酸、胸苷（被3H标记）进行同化，表明采用FISH/MAR技术能够明确细菌情况，为生态环境治理提供切实辅助。

4 结语

综上，当前，有关FISH/MAR技术在生态环境治理中的应用时间较短，但其应用效能却日渐凸显，其凭借微生物的生理与功能特性，有针对性、目的性的进行处理与优化，尤其是在淡水系统、海洋系统、河口系统当中，所发挥的作用更为突出。而伴随此技术的日渐成熟，其在生态环境治理当中所发挥的作用将会越来越明显，效能也会越来越突出。

参考文献

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收稿日期：2020-07-29

作者简介：王麒雯（1987-），男，汉族，本科，助理工程师，研究方向为环境工程。