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这辆车不简单!揭秘川源中国蓝绿藻监测“移动实验室”

这辆车不简单!揭秘川源中国蓝绿藻监测“移动实验室”

发布日期:2021-06-29 编辑:川源水环境 点击:

2019年,川源与嘉兴同济环境研究院成立了微生物技术研发中心,致力于蓝绿藻毒素及种群丰富度实时快速监测手段的研发。

蓝藻又称蓝绿藻、蓝细菌,是最原始、最古老的藻类植物之一。由于蓝藻对高温、低光强和紫外线均有适应性,同时可以过量摄取无机碳和营养物质,受氮、磷等元素污染后易大面积爆发引起水体富营养化。

蓝藻能产生各种天然毒素,主要是环肽、生物碱和脂多糖内毒素,致毒类型包括肝毒性,神经毒性,细胞毒性,遗传毒性,皮炎毒性等。

实验室采用酶联免疫吸附测定(ELISA)和荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对样品中所含目标毒素及物种丰富度进行检测。

为了获取更直接的数据,企业改装了一台可直接进入现场实时检测的“移动式监测车”,“移动式监测车”还原了实验室的基本布局,装有qpcr洁净操作台、存储冰箱、耐酸碱实验桌面、防火地板、水槽及回收水水槽等。实验桌上装有可调节大小的固定条用于固定ELISA酶标仪和qCPR仪等设备。


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“移动式监测车”可实现:

?更及时地在采样完成后对样品进行预处理以及检测,使检测数据更具时效性。

?避免了长途采样时,样品储存长时间对检测结果的影响。

?减少运送时间、减少外部微生物影响及水样中微生物降解的状况。

?提供更直接、更准确的环境检测报告。

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蓝绿藻实时快速监测的重要意义

1. 对水体中蓝绿藻生长及毒性情况进行实时快速高效的监测并实现对蓝绿藻水华爆发的快速预警。

2. 预测各水体潜在的蓝绿藻水华爆发程度及毒性程度,为有关部门实施蓝绿藻水华爆发的监测和预防提供具体的信息和方向。

3. 对饮用水、娱乐用水等进行准确快速的监测,杜绝微生物及毒素带来的危害,确保用水安全。

4. 推动ELISA和qPCR技术在环境监测方面的运用,一定程度上弥补传统监测手段的不足。


延伸阅读:蓝绿藻实时快速监测方法

?酶联免疫吸附测定(ELISA)

ELISA方法的基本原理是酶分子与抗体或抗体分子共价结合,此种结合不会改变抗体的免疫学特性,也不影响酶的生物学活性。此种酶标记抗体可与吸附在固相载体上的抗原或抗体发生特异性结合。滴加底物溶液后,底物可在酶作用下使其所含的供氢体由无色的还原型变成有色的氧化型,出现颜色反应。因此,可通过底物的颜色反应来判定有无相应的免疫反应,颜色反应的深浅与标本中相应抗体或抗原的量呈正比。此种显色反应可通过ELISA检测仪进行定量测定,这样就将酶化学反应的敏感性和抗原抗体反应的特异性结合起来,使ELISA方法成为一种既特异又敏感的检测方法。

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川源-同济微生物技术研发中心运用上述ELISA方法,针对蓝藻爆发水体中常见的三种藻毒素:微囊藻毒素、拟柱孢藻毒素和蛤蚌毒素开发了合理高效快速的检测方法及流程,能够在1至2小时内完成对待测样品中毒素浓度的检测。

?荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)-Taq-Man探针法

实时荧光定量PCR (Quantitative Real-time PCR)是一种在DNA扩增反应中,以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后产物总量的方法。通过内参或者外参法对待测样品中的特定DNA序列进行定量分析的方法。qPCR是在PCR扩增过程中,通过荧光信号,对PCR进程进行实时检测。由于在PCR扩增的指数时期,模板的Ct值和该模板的起始拷贝数存在线性关系,所以成为定量的依据。

实时荧光定量PCR分为:SYBRGreen法和TaqMan探针法两类。本实验室运用TaqMan探针法,目前所有的探针法qPCR的理论基础都是利用了荧光共振能量转移现象,探针上存在一对能产生荧光共振能量转移的基团,利用PCR反应中的一些过程(酶切,杂交等),使两个基团的距离产生变化,使系统中的荧光强度或者荧光种类发生变化,这种变化又与PCR产物的种类和量有直接关系,通过检测这种变化,大家就可以检测出PCR反应体系中产物的种类和量。

插图4.png

本实验室所用的Taq-Man探针法是最经典的探针方法,设计一条与扩增产物能互补杂交的探针,在探针的5’端标记荧光基团(供体),在探针3’端标记淬灭基团(受体),当探针完整时,荧光基团和淬灭基团距离很近(探针长度)因荧光共振能量转移,荧光基团在入射光激发下不发出荧光。PCR反应进行时,探针杂交在扩增产物上,当引物介导的延伸反应到达探针位置时,因taq酶拥有5’-3’的外切酶活性,会从5‘端切割(水解)探针,从而使5’端的荧光基团和3’端的淬灭基团分离,使它们的间距超过10nm,超出荧光共振能量转移的范围,荧光基团此时在合适入射光的作用下,就能发出自身波长的荧光。探针杂交是特异性的,所以荧光的种类和量能特异性的代表目标产物的种类和量。

川源-同济微生物技术研发中心采用针对产毒微囊藻特有的毒素合成酶基因中的mcyB基因设计的引物,并运用Taq-Man探针法对样品中mcyB基因进行定量分析。此方法能够在1小时内完成对待测样品中产毒微囊藻含量的检测。

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