這輛車不簡(jiǎn)單！揭秘川源中國(guó)藍(lán)綠藻監(jiān)測(cè)“移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”

水處理網(wǎng)訊:2019年，川源與嘉興同濟(jì)環(huán)境研究院成立了微生物技術(shù)研發(fā)中心，致力于藍(lán)綠藻毒素及種群豐富度實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)手段的研發(fā)。

藍(lán)藻又稱藍(lán)綠藻、藍(lán)細(xì)菌，是最原始、最古老的藻類植物之一。由于藍(lán)藻對(duì)高溫、低光強(qiáng)和紫外線均有適應(yīng)性，同時(shí)可以過(guò)量攝取無(wú)機(jī)碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，受氮、磷等元素污染后易大面積爆發(fā)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。

藍(lán)藻能產(chǎn)生各種天然毒素，主要是環(huán)肽、生物堿和脂多糖內(nèi)毒素，致毒類型包括肝毒性，神經(jīng)毒性，細(xì)胞毒性，遺傳毒性，皮炎毒性等。

實(shí)驗(yàn)室采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）和熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（qPCR）分別對(duì)樣品中所含目標(biāo)毒素及物種豐富度進(jìn)行檢測(cè)。

為了獲取更直接的數(shù)據(jù)，公司改裝了一臺(tái)可直接進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)的“移動(dòng)式監(jiān)測(cè)車”，“移動(dòng)式監(jiān)測(cè)車”還原了實(shí)驗(yàn)室的基本布局，裝有qpcr潔凈操作臺(tái)、存儲(chǔ)冰箱、耐酸堿實(shí)驗(yàn)桌面、防火地板、水槽及回收水水槽等。實(shí)驗(yàn)桌上裝有可調(diào)節(jié)大小的固定條用于固定ELISA酶標(biāo)儀和qCPR儀等設(shè)備。

“移動(dòng)式監(jiān)測(cè)車”可實(shí)現(xiàn)：

▸更及時(shí)地在采樣完成后對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理以及檢測(cè)，使檢測(cè)數(shù)據(jù)更具時(shí)效性。

▸避免了長(zhǎng)途采樣時(shí)，樣品儲(chǔ)存長(zhǎng)時(shí)間對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

▸減少運(yùn)送時(shí)間、減少外部微生物影響及水樣中微生物降解的狀況。

▸提供更直接、更準(zhǔn)確的環(huán)境檢測(cè)報(bào)告。

藍(lán)綠藻實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)的重要意義

1. 對(duì)水體中藍(lán)綠藻生長(zhǎng)及毒性情況進(jìn)行實(shí)時(shí)快速高效的監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)綠藻水華爆發(fā)的快速預(yù)警。

2. 預(yù)測(cè)各水體潛在的藍(lán)綠藻水華爆發(fā)程度及毒性程度，為有關(guān)部門實(shí)施藍(lán)綠藻水華爆發(fā)的監(jiān)測(cè)和預(yù)防提供具體的信息和方向。

3. 對(duì)飲用水、娛樂(lè)用水等進(jìn)行準(zhǔn)確快速的監(jiān)測(cè)，杜絕微生物及毒素帶來(lái)的危害，確保用水安全。

4. 推動(dòng)ELISA和qPCR技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的運(yùn)用，一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段的不足。

延伸閱讀：藍(lán)綠藻實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)方法

➤酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）

ELISA方法的基本原理是酶分子與抗體或抗體分子共價(jià)結(jié)合，此種結(jié)合不會(huì)改變抗體的免疫學(xué)特性，也不影響酶的生物學(xué)活性。此種酶標(biāo)記抗體可與吸附在固相載體上的抗原或抗體發(fā)生特異性結(jié)合。滴加底物溶液后，底物可在酶作用下使其所含的供氫體由無(wú)色的還原型變成有色的氧化型，出現(xiàn)顏色反應(yīng)。因此，可通過(guò)底物的顏色反應(yīng)來(lái)判定有無(wú)相應(yīng)的免疫反應(yīng)，顏色反應(yīng)的深淺與標(biāo)本中相應(yīng)抗體或抗原的量呈正比。此種顯色反應(yīng)可通過(guò)ELISA檢測(cè)儀進(jìn)行定量測(cè)定，這樣就將酶化學(xué)反應(yīng)的敏感性和抗原抗體反應(yīng)的特異性結(jié)合起來(lái)，使ELISA方法成為一種既特異又敏感的檢測(cè)方法。

川源-同濟(jì)微生物技術(shù)研發(fā)中心運(yùn)用上述ELISA方法，針對(duì)藍(lán)藻爆發(fā)水體中常見(jiàn)的三種藻毒素：微囊藻毒素、擬柱孢藻毒素和蛤蚌毒素開發(fā)了合理高效快速的檢測(cè)方法及流程，能夠在1至2小時(shí)內(nèi)完成對(duì)待測(cè)樣品中毒素濃度的檢測(cè)。

➤熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（qPCR）-Taq-Man探針?lè)?/strong>

實(shí)時(shí)熒光定量PCR （Quantitative Real-time PCR）是一種在DNA擴(kuò)增反應(yīng)中，以熒光化學(xué)物質(zhì)測(cè)每次聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）循環(huán)后產(chǎn)物總量的方法。通過(guò)內(nèi)參或者外參法對(duì)待測(cè)樣品中的特定DNA序列進(jìn)行定量分析的方法。qPCR是在PCR擴(kuò)增過(guò)程中，通過(guò)熒光信號(hào)，對(duì)PCR進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。由于在PCR擴(kuò)增的指數(shù)時(shí)期，模板的Ct值和該模板的起始拷貝數(shù)存在線性關(guān)系，所以成為定量的依據(jù)。

實(shí)時(shí)熒光定量PCR分為：SYBRGreen法和TaqMan探針?lè)▋深悺１緦?shí)驗(yàn)室運(yùn)用TaqMan探針?lè)?，目前所有的探針?lè)╭PCR的理論基礎(chǔ)都是利用了熒光共振能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，探針上存在一對(duì)能產(chǎn)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移的基團(tuán)，利用PCR反應(yīng)中的一些過(guò)程（酶切，雜交等），使兩個(gè)基團(tuán)的距離產(chǎn)生變化，使系統(tǒng)中的熒光強(qiáng)度或者熒光種類發(fā)生變化，這種變化又與PCR產(chǎn)物的種類和量有直接關(guān)系，通過(guò)檢測(cè)這種變化，我們就可以檢測(cè)出PCR反應(yīng)體系中產(chǎn)物的種類和量。

本實(shí)驗(yàn)室所用的Taq-Man探針?lè)ㄊ亲罱?jīng)典的探針?lè)椒?，設(shè)計(jì)一條與擴(kuò)增產(chǎn)物能互補(bǔ)雜交的探針，在探針的5’端標(biāo)記熒光基團(tuán)（供體），在探針3’端標(biāo)記淬滅基團(tuán)（受體），當(dāng)探針完整時(shí)，熒光基團(tuán)和淬滅基團(tuán)距離很近（探針長(zhǎng)度）因熒光共振能量轉(zhuǎn)移，熒光基團(tuán)在入射光激發(fā)下不發(fā)出熒光。PCR反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，探針雜交在擴(kuò)增產(chǎn)物上，當(dāng)引物介導(dǎo)的延伸反應(yīng)到達(dá)探針位置時(shí)，因taq酶擁有5’-3’的外切酶活性，會(huì)從5‘端切割（水解）探針，從而使5’端的熒光基團(tuán)和3’端的淬滅基團(tuán)分離，使它們的間距超過(guò)10nm，超出熒光共振能量轉(zhuǎn)移的范圍，熒光基團(tuán)此時(shí)在合適入射光的作用下，就能發(fā)出自身波長(zhǎng)的熒光。探針雜交是特異性的，所以熒光的種類和量能特異性的代表目標(biāo)產(chǎn)物的種類和量。

川源-同濟(jì)微生物技術(shù)研發(fā)中心采用針對(duì)產(chǎn)毒微囊藻特有的毒素合成酶基因中的mcyB基因設(shè)計(jì)的引物，并運(yùn)用Taq-Man探針?lè)▽?duì)樣品中mcyB基因進(jìn)行定量分析。此方法能夠在1小時(shí)內(nèi)完成對(duì)待測(cè)樣品中產(chǎn)毒微囊藻含量的檢測(cè)。