原文链接：
http://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-019-1192-6
文章出版：Front. Environ. Sci. Eng. 2020, 14(1): 13
原文信息
题目：
Bacterial inactivation, DNA damage, and faster ATP degradation induced by ultraviolet disinfection
作者：
Chao Yang, Wenjun Sun(✉), Xiuwei Ao
作者单位：
School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China
关键词：
UVdisinfection; DNA damage; qPCR; ATP
文章亮点
长扩增子能有效地指示紫外线对DNA的损伤；
细菌中的ATP不会在经过紫外线照射后立即损伤，但是最终会发生损伤；
中压紫外灯能快速损伤ATP。
文章简介
紫外光有着较高的能量，可以破坏核酸，从而使得微生物灭活。因此使用紫外光杀菌得到国内外学者的广泛研究。于是本文作者使用CFU和ATP水平来考察紫外光对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭活影响，并且通过紫外光对qPCR的损伤影响来评估紫外光对DNA损伤影响。
首先，作者研究大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在紫外光（低压汞灯和中压汞灯）辐照后的可培养性。通过两种细菌灭活情况可以看出：虽然微生物之间存在差异，但是紫外光剂量大于40 mJ/cm2时，均能够有效灭活微生物。
DNA在紫外光下的损伤机理主要为诱导基因损伤，并阻碍基因复制。因此可以使用qPCR来评估DNA的损伤情况。于是本文作者通过测量紫外光辐照前后的qPCR响应来研究紫外线对DNA的损伤情况。对于给定的细菌和紫外线通量，假设总基因组损伤和基因组大小为恒定的。因此，“检测到”的未损坏比例与扩增子长度负相关。对于更长的扩增子，“检测到”的未损伤比例将较小。对于16S和gadA来说，在紫外线通量为0 mJ/cm2时，长扩增子和短扩增子的拷贝数相同。但是在40 mJ/cm2的紫外线通量下，16S长扩增子和短扩增子的拷贝数分别降低了2.38 log/mL和1.45 log/mL，而gadA的长短扩增子拷贝数分别降低了1.88 log/mL和0.45 log/mL。通过分析得到，qPCR扩增子在“检测” DNA损伤中的敏感性如下：gadA短<16S短<gadA长<16S长。可以看出，该序列与扩增子长度排序的序列相同。
最后，作者研究紫外光对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌中ATP的损伤情况。结果表明即使在紫外线光通量为80 mJ/cm2时，辐照15 min后，ATP仅减少了20%。而与未被辐照的细菌相比，通过辐照后的细菌ATP水平随着时间加速减少，这就表明DNA损伤会导致ATP减少。在低压紫外灯照射后，细菌中的ATP逐渐降低。相比之下，在通量大于40 mJ/cm2的中压紫外灯照射后，细菌中的ATP迅速下降。与相同通量的低压紫外灯辐照相比，中压紫外灯辐照使得ATP发生更快的降解。因此，当使用基于可培养性的方法时，用低压紫外灯和中压紫外灯辐照进行紫外线消毒的效率没有显著差异，但细菌在中压汞灯辐照下似乎会更快地丧失生存力。
图1 紫外消毒灭活细菌中DNA和ATP变化过程
编者点评
本文作者通过使用qPCR技术来研究紫外光下的DNA损伤，并且评估细菌在紫外光辐照后的ATP水平，以此研究细菌的生存能力。作者通过新的方式评估细菌的生存状态。后续可以研究紫外辐照后细菌会进入VBNC状态后ATP水平变化。
本期编辑
张琦，男，25岁，哈尔滨工业大学 (深圳) 2017级环境工程专业硕士生，导师为陈白杨老师，研究方向消毒副产物的紫外光降解技术。
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