宏基因組學(xué)、生態(tài)基因組學(xué)和其他分子生物學(xué)方法，以及顯微鏡和流式細胞術(shù)的應(yīng)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(shù)在生物強化技術(shù)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(shù)(HTS)能將反應(yīng)器中微生物的種類、豐度以及群落關(guān)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(yīng)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(biāo)記等技術(shù)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(xué)工具的開發(fā)和應(yīng)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(shù)在生物強化中的應(yīng)用。
1 活性監(jiān)測：Morris等通過qPCR和RTPCR技術(shù)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(guān)分子生物技術(shù)和方法也可適用于厭氧硝化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器，研究深海耐寒細菌在污水處理中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)生物強化技術(shù)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。
2 群落結(jié)構(gòu)分析：PCRDGGE等現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)已廣泛應(yīng)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(rèn)識更為豐富和深入.Domde等用隨機擴增多態(tài)性DNA標(biāo)記(RandomamplifiedpolymorphicDNA)技術(shù)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(shù)來分析位點的代謝表現(xiàn).Liu等設(shè)計了一個需氧顆?；飶娀呗?，用序列間歇式反應(yīng)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(shù)與Biolog研究技術(shù)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(dāng)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(yīng)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(shù)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。
