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土壤中存在大量的抗生素产生菌和同化菌,是天然的抗性基因储库,而抗生素的大规模生产和使用则进一步加速了土著抗性微生物和抗性基因的扩散,增加了抗生素耐药性的发生频率。目前研究者在远古冻土和不受人类活动影响的土壤中发现了多样性很高的抗性基因,发现在未受抗生素污染的农业和草地土壤中抗性基因结构由微生物群落组成决定,证明了土壤中抗性基因的自然广泛存在。
前沿四:
基于活体微生物的土壤污染监测技术
传统的化学分析方法监测土壤污染的优点是能够精确测定污染物的浓度和形态,但却往往不能确切反映污染物的生物毒性强弱。化学分析本身不能反映生物暴露污染物的途径和环境条件的影响,也不能区别急性毒性和慢性毒性。以活的生物体或群体来测试化学物质毒性效应的生物监测方法能够有效克服化学分析方法的缺点,反映环境污染对生物产生的综合效应或专性效应,以及污染物在土壤中的动态转化,因而越来越受到重视。
根据测试对象的类型,土壤生物监测主要分为三大类,即基于个体或组织层次的生物监测,基于功能基因或基因组学层次的生物监测,以及基于群落水平的抵抗力和恢复力测试。目前研究的重点是通过“组学”研究方法不断发展新型生物标志物、生物芯片和新型全细胞专性的生物传感器。污染物进入土壤后形态会发生一系列变化,如何确定具体是哪种形态致毒是今后的研究热点和难点。比如,通过基因重组和突变等手段发展,能够区分无机砷和有机砷的全细胞微生物传感器,可以原位监测砷形态在转化过程。
前沿五:
污染土壤生物修复原理与技术
污染土壤生物修复已有一定理论基础,但实践应用方面还有很长的路要走,许多技术瓶颈尚待突破。对于不同污染情形,往往需要构建不同的修复技术体系,如针对某一特定污染种类,选用专性耐受的植物和微生物种类,或利用转基因技术修饰改造植物或微生物,使之适应污染土壤并发挥修复功效。
同时,需要对特定功能的微生物或植物的污染物耐受及转化机制进行深入研究,明确其分子机理和遗传稳定性,并在此基础上发展基于功能基因的生物技术。
在实际应用中,需要特别考虑生物的环境适应性问题,明确微生物修复污染土壤的适用条件和范围,研究提高修复效率的关键参数及工程设计。现有的生物修复技术多以基础理论研究为主,而相关的技术推广及实践应用方面研究较为稀少,生物修复技术的实地应用还有待成熟和完善。
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