F-RNA噬菌体及其作为水中肠道病毒指示物的研究进展-生态环境学报.DOC

F-RNA噬菌体及其作为水中肠道病毒指示物的研究进展 李 梅，胡洪营* 清华大学环境科学与工程系//环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084 摘要：城市污水的再生利用是缓解水资源紧张、减少水污染和改善生态环境的有效途径。污水及其回用水中的肠道病毒对人体健康的风险日益受到关注。直接检测水中肠道病毒的操作复杂、安全性差、时间长、需要专门的技术和设备，因此需要寻找合适的指示生物，以实现对水中肠道病毒的及时检测和风险评价。F-RNA噬菌体是通过性菌毛感染雄性大肠杆菌的一类RNA细菌病毒，在污水中普遍存在，在大小、形态结构及对环境条件和水处理过程的抗性与肠道病毒相似，被认为是水中肠道病毒的合适的指示生物。文章介绍了F-RNA噬菌体在环境及污水中的分布、存活和去除特性、检测方法及作为水中肠道病毒指示生物的研究进展。 关键词：F-RNA噬菌体；肠道病毒；指示生物；污水回用；病原微生物 中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）04-0585-05表1 人和动物粪便中F-RNA噬菌体的含量 Table 1 Contents of F-specific RNA bacteriophages in human and animal faecals 粪便来源 F-RNA噬菌体数(pfu·g-1) 10 pfu·g-1的检出率 猪 2.8×103 60 Broiler chicken 1.2×106 100 狗 101 10 母牛 101 0 马 101 10 羊 1.9×103 50 小牛 5.8×104 100 人 101 30 城市污水再生利用是解决城市缺水的有效途径，再生水中病毒的存在情况及其对人体健康的风险日益受到重视。某些肠道病毒在水中比较稳定，对自然环境条件和消毒剂的耐力比一般的细菌强，因此经过处理后的水中有时虽已不能检出大肠菌群细菌，或大肠菌群已符合水质标准的要求，仍可能检出有病毒的存在。检测病毒的方法费时费力，要求专门的操作技术，不适用于日常检测，因此寻找合适的指示生物具有重要的意义[1]。F-RNA噬菌体在理化特性、对自然环境条件和消毒剂的抗性等方面与肠道病毒类似，近年来被作为肠道病毒的指示生物，用于水的病毒学安全评价、阐明病毒灭活机理以及改进病毒检测方法等领域的研究。 表2 污水中F-RNA噬菌体的含量 Table 2 Contents of F-specific RNA bacteriophages in wastewaters 污水种类 F-RNA噬菌体含量范围(pfu·mL-1) 家庭生活污水 102104 医院废水 103105 屠宰场废水 101104 1 F-RNA噬菌体及其在污水和自然条件下的存在情况 F-RNA噬菌体属于雄性特异性噬菌体（F-噬菌体，F-specific bacteriophages）。F-噬菌体包括轻小噬菌体科 (leviviridae) 的单链RNA噬菌体即F-RNA噬菌体和丝杆状噬菌体科（inoviridae）的单链DNA噬菌体，即F-DNA噬菌体。上述两类噬菌体特异性地吸附在细菌的性菌毛（即F-菌毛）上，这个性菌毛由E. coli K12 的F质粒或其它incF不相容群质粒编码，当大肠杆菌的F因子传递到沙门氏菌、志贺氏菌或变型杆菌，则受体菌也具有了对F-大肠杆菌噬菌体的敏感性。F-RNA噬菌体是一类通过性菌毛感染雄性大肠杆菌的RNA细菌病毒。据Havelaar等的研究显示，F-RNA噬菌体于人和动物粪便及其污染水体中普遍存在（表1和表2）[2, 3]。 所有的F-RNA噬菌体的病毒粒子和基因组大小均相似。根据血清型的不同，F-RNA噬菌体可分为4个类群。每一类群的常见代表分别是MS2（Ⅰ类群）、GA（Ⅱ类群）、Qβ（Ⅲ类群）和SP（Ⅳ类群）。Ⅰ类群和Ⅱ类群、Ⅲ类群和Ⅳ类群噬菌体的核酸序列有很高的保守性。其主要区别为前者的基因组缺少通读蛋白。图1显示了Ⅰ类群和Ⅲ类群的基因图。I和Ⅳ类群主要来自动物粪便，II和III类群主要来自于人类粪便。测定显示，被人粪便污染水样中II和III类群占优势，动物粪便污染水样中I和Ⅳ类群占优势，这种优势在刚刚受到污染的水中比污染源下游水中更为明显。因此从理论上讲，根据F-RNA噬菌体类群的基因型分布分析各类群的存在情况，可以判断污染源。但有一些研究表明，受到不同程度粪便污染的河水和海水中F-RNA噬菌体的含量与污染程度没有直接的关系[4]，只有在跟踪新近受到粪便污染的污染源时才有用[5, 6]。一些水处理厂和河水样品中I和II类群占优势，这与各类群噬菌体的稳定性不同有关，其中Ⅰ类群的稳定性最高，Ⅳ类群的稳定性最差[6]。 图1 大肠杆菌噬菌体