生态学技术在污水处理系统中的应用微生物分子生态学技术在污水处理系统中的应用3张倩茹1,2周启星133陈锡时2张惠文11中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳110116;2沈阳农业大学土地与环境学院,沈阳110161;)摘要微生物分子生态学作为分子生物学与微生物生态学交叉而形成的学科,在污水处理方面广泛应用。本文从分子生态学实验技术角度,综述了目前污水处理系统中微生物群体结构、多样性及其与功能相关性的研究进展,探讨了分子生态学技术的发展与应用前景,并指出研究该体系微生物对于认识微生物系统发育地位具有重要意义。关键词微生物,分子生态学,污水处理中图分类号Q93811文献标识码A文章编号1010-4890(2003)03-0049-05Applicationofmoleculareco2techniquestotreatmentsystemofwastewater.ZHANGQianru1,2,ZHOUQixing1,CHENXishi2,ZHANGHuiwen1(1KeyLaboratoryofTerrestrialEcologicalPro2cess,InstituteofAppliedEcology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang,110116,China;2CollegeofSoil&Environment,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang,110161,China).ChineseJournalofEcology,2003,22(3):49～53.Moreattentionhasbeenpaidonmolecularmicrobialecology.Itisaninterdisciplinaryfieldofmolecu2larbiologyandmicrobialecology,whichhasbeenusedinwastewatertreatment.Thecompositionandgeneticdiversityofmicrobialcommunitiesinwastewatertreatmentsystemswerethusreviewedandsomespecialfunctionalmicroorganismsweredescribedindetails.Futuretrendsofmolecularecologicaltechniquescombinedwithwastewatertreatmentwerealsodiscussed.Itemphasizedontheimportanceofresearchingonmolecularecologyofmicroorganismsintreatmentsystemofwastewatersoastoun2derstandmicrobialphylogeneticplacementthoroughly.Keywordsmicroorganisms,molecularecology,wastewatertreatment.3国家杰出青年科学基金项目(20225732)和中国科学院知识创新工程重要方向资助项目(KZCX22SW2416)。33通讯作者收稿日期:2002-07-02改回日期:2002-09-251引言自1882年首次进行向污水中鼓入空气的试验后,微生物污水处理技术就作为一种独立的工艺方法在污水处理领域中占有重要地位[4]。它以成本低,出水水质较好,且污泥肥分高等优点,而被世界各国广泛采用。微生物污水处理技术是利用微生物代谢作用中产生的酶,来氧化分解有机污染物,从而达到净化污水的目的[1,2]。随着污泥膨胀、脱磷脱氮效率降低等问题的不断出现,促使人们对该体系中微生物的复杂群体结构与系统运转工艺之间的关系产生了浓厚的兴趣。然而,传统的微生物分离培养方法不能满足微生物原位识别及形态学研究的需要,并且在多样性和动力学研究方面还存在着严重的局限性:①培养过程复杂耗时;②只能反映显微镜条件下极少部分(<10%)的菌落数。近10年发展起来的以分子生物学方法为基础的分子生态学,大大拓宽了微生物生态学的研究视野,使之可以更客观、更直接地探讨微生物种群结构、遗传多样性及其与环境间的相互关系[3]。有关污水处理技术中微生物的研究起步较晚,且受到传统方法的束缚,直到20世纪80年代才出现应用分子生态学方法来研究污水处理系统中微生物群体的实例。目前,有关该系统中微生物的多样性、系统发育地位、种群结构以及与功能的相关性都成为该领域的研究热点。2rDNA序列同源性分析的应用长期以来,人们只能通过纯培养技术来研究污水处理系统中的微生物。但自然环境中的微生物有10115%～10119%的种类是不可培养的[27],而对于污水处理系统中的微生物,即使用最优化的培养基也只能复原其中的1%～15%,某些特定种类还要选择特殊的培养基[17,28],且培养过程复杂耗时。这为正确认识该系统中微生物的特性及系统发育地位带来了极大的困难。由于rRNA素有“细菌化石”之生态学杂志ChineseJournalofEcology2003,22(3):49～53中国城镇水网www.chinacitywater.org微生物分子生态学技术在污水处理系统中的应用3张倩茹1,2周启星133陈锡时2张惠文11中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳110116;2沈阳农业大学土地与环境...