高通量測序技術(shù)應用于污水處理廠細菌氣溶膠群
發(fā)布時間：2018-11-21 瀏覽:396次
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微生物氣溶膠在自然環(huán)境中普遍存在(Després et al., 2012;房文艷等, 2015;方治國等, 2005).通常, 微生物氣溶膠含有細菌和真菌等微生物粒子, 按其種類被分為細菌氣溶膠和真菌氣溶膠.細菌氣溶膠粒徑范圍為0.5~100 μm, 芽孢桿菌(Bacillus)、假單胞菌(Pseudomonas)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、葡萄球菌(Staphylococcus)等為常見的細菌種類(于璽華, 2002).有研究證實, 污水處理過程有微生物氣溶膠的產(chǎn)生和逸散(劉建偉等, 2013;Han et al., 2013;Brandi et al., 2000;Li et al., 2013).由于污水及其處理設(shè)施中的微生物以細菌為主, 因此, 污水處理廠微生物氣溶膠的研究對細菌群落結(jié)構(gòu)更為關(guān)注, 特別是
污水中存在病原菌和潛在致病細菌.因此, 要解析污水處理廠微生物氣溶膠中細菌群落多樣性, 選擇適宜的采樣和分析方法是關(guān)鍵.
根據(jù)采樣器的原理, 微生物氣溶膠采樣方法分為自然沉降法、射流撞擊式采樣法、離心式采樣法、過濾式采樣法和靜電沉降式采樣法(于璽華, 2002;李濤, 2003).其中, 固體多級撞擊式的Andersen采樣器具有操作簡便、采樣效率高、微生物存活率高等優(yōu)點, 通常作為可培養(yǎng)微生物氣溶膠采集的標準方法被廣泛應用(Xu et al., 2013).此外, 過濾式采樣法具有抽氣設(shè)備流量大、收集效率高等優(yōu)點, 其中, 大流量的總懸浮顆粒物采樣器常應用于基于非培養(yǎng)法的微生物氣溶膠分子生物學研究(Cao et al., 2014).在分析方法方面, 傳統(tǒng)的培養(yǎng)法在研究微生物氣溶膠的微生物多樣性方面存在局限性, 只能檢測可培養(yǎng)微生物, 其數(shù)量不到微生物總數(shù)的10%(Dong et al., 2016;Urbano et al., 2011).近年來, 隨著現(xiàn)代分子生物學技術(shù)的快速發(fā)展, 空氣微生物群落的解析方法也從培養(yǎng)法向非培養(yǎng)法發(fā)展(方治國等, 2016).16S rDNA克隆文庫技術(shù)(Urbano et al., 2011;Han et al., 2012)、聚合酶鏈式反應-變性凝膠梯度電泳(Polymerase chain reaction- denatured gradient gel electrophoresis, PCR-DGGE)(Xu et al., 2013)、基因芯片技術(shù)(Peccia et al., 2006;方治國等, 2016)、末端限制性酶切片段長度多態(tài)性分析(Terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)(方治國等, 2016)、熒光原位雜交技術(shù)(Fluorescence in situ hybridization, FISH)(Lange et al., 1997)、定量PCR技術(shù)(Wery et al., 2008;Yamamoto et al., 2014)和空氣微生物宏基因組學(Cao et al., 2014;Yamamoto et al., 2014;Dannemiller et al., 2014)等技術(shù)在環(huán)境細菌氣溶膠和真菌氣溶膠的群落組成鑒定、豐度的確定、對特異性的致病細菌或病毒的定量檢測中已有應用.此外, 指紋圖譜技術(shù)、核酸雜交技術(shù)及高通量測序技術(shù)可以直接在分子水平上全面分析復雜環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性(Cao et al., 2014;Kumaraswamy et al., 2014).但如何解析污水處理廠細菌氣溶膠目前尚沒有標準方法.
本研究以某城市污水處理廠為研究對象, 以收集氣溶膠中全部細菌效率*高的總懸浮顆粒物采樣器進行樣品收集, 并利用高通量測序技術(shù)對樣品中全部細菌的多樣性與群落結(jié)構(gòu)進行分析.作為對照, 同步采用收集氣溶膠中可培養(yǎng)細菌效率*高、應用*廣泛的Andersen六級采樣器采樣, 用克隆文庫技術(shù)進行分析, 以對比高通量測序與傳統(tǒng)的培養(yǎng)法對同一采樣點細菌氣溶膠解析的異同, 為確定適宜污水處理廠細菌氣溶膠的分析方法提供科學依據(jù).
