宏基因組學、生態(tài)基因組學和其他分子生物學方法，以及顯微鏡和流式細胞術的應用，為檢測和分析微生物特性提供了更好的方法.其中分子生物技術在生物強化技術研究中的表現(xiàn)更是脫穎而出，如變性梯度凝膠電泳(DGGE)、熒光原位雜交(FISH)、高通量測序技術(HTS)能將反應器中微生物的種類、豐度以及群落關系可視化，實時熒光定量PCR(qPCR)可作為指示參數(shù)直接監(jiān)測反應器內(nèi)微生物的數(shù)量變化，PCR溫度梯度凝膠電泳(TGGE)、核糖體基因間隔分析(RISA)、反轉(zhuǎn)錄PCR(RTPCR)]及基因標記等技術則可以監(jiān)測存活和添加的微生物活性.此外，新的生物信息學工具的開發(fā)和應用克服了生物強化數(shù)據(jù)分析的瓶頸，進一步促進了分子生物技術在生物強化中的應用。

一體化生物菌污水處理設備

　　1　活性監(jiān)測：Morris等通過qPCR和RTPCR技術監(jiān)測沼氣池內(nèi)的微生物群落，利用基因和mcrA的轉(zhuǎn)錄來研究和監(jiān)控產(chǎn)甲烷菌，還采用克隆文庫和qPCR等方法比較分析了4個不同產(chǎn)甲烷群落mcrA基因的多樣性、豐富性和轉(zhuǎn)錄.實驗結(jié)果說明，相關分子生物技術和方法也可適用于厭氧硝化反應器中的其它產(chǎn)甲烷菌群的監(jiān)測.Yu等在廢水處理過程中，通過在膜生物反應器中添加狇狌狅狉狌犿狇狌犲狀犮犺犻狀犵菌株進行生物強化，并利用qPCR監(jiān)測該菌株的活性，進一步分析生物強化的效果.Huang等在低溫環(huán)境下通過動態(tài)膜生物反應器，研究深海耐寒細菌在污水處理中的應用，發(fā)現(xiàn)生物強化技術可以增強細菌脫氫酶的活性，F(xiàn)ISH分析進一步證實了在5℃時兩種菌株的存在及其活性。

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　　2　群落結(jié)構(gòu)分析：PCRDGGE等現(xiàn)代分子生物學技術已廣泛應用于污泥樣品的微生物群落分析，在研究群落動態(tài)和多樣性方面有很多優(yōu)勢，使得人們對廢水處理過程中微生物群落變化的認識更為豐富和深入.Domde等用隨機擴增多態(tài)性DNA標記(RandomamplifiedpolymorphicDNA)技術來分析微生物群落結(jié)構(gòu)的多樣性及其變化，用PCR監(jiān)測菌株的代謝活性并用Southern雜交技術來分析位點的代謝表現(xiàn).Liu等設計了一個需氧顆?；飶娀呗裕眯蛄虚g歇式反應器(SBR)處理高強度吡啶廢水，通過高通量測序分析微生物群落結(jié)構(gòu).將PCRDGGE技術與Biolog研究技術相結(jié)合，針對微生物群落變化的多樣性來研究污水生化處理系統(tǒng)中微生物群落的變化特點可以彌補群落結(jié)構(gòu)分析中的很多不足，已經(jīng)成為當今的研究熱點.1989年，美國的BIOLOG公司根據(jù)微生物代謝的氧化還原過程成功開發(fā)了Biolog研究系統(tǒng)，起初用于鑒定純種微生物，沿用至今不僅能鑒定2000多種微生物，而且能應用于微生物群落多樣性的研究，有著廣闊的前景.劉峰等利用Biolog技術研究了制藥廢水處理系統(tǒng)中的微生物群落多樣性，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)中各微生物群落在穩(wěn)定期的平均代謝活性差異小，微生物群落的豐度和均一性相近，但優(yōu)勢菌種不同。