工农业固体废物处置的一种非常有效的处理方式——堆肥,这个过程中微生物发挥着重要作用。对堆肥系统微生物种群跟踪监测,并对微生物功能基因动态变化进行分析,有利于深入了解整个堆肥处理过程的微生物学机理,对微生物接种和堆肥工艺革新具有一定的指导意义。生物传感技术是一种对待测物快速、特异、实时、在线检测的新兴技术,它利用生物识别作用对待测的物质进行分析测定,为环境污染物及其降解过程涉及到的各种生物组分或代谢产物的分析检测提供了一个新的技术平台。本文着重开展基于基因传感技术的堆肥系统微生物种群功能基因的跟踪监测。研制出检测环境中高效降解纤维素的纤维素酶功能基因动态变化的DNA传感器,克服了传统的分析检测方法在环境污染控制过程实时在线检测等方面的局限性。主要针对纤维素降解的一种关键酶——纤维二糖水解酶(CBH)进行研究。在NCBI网站查询瑞氏木霉CBHⅡ所有基因序列,根据序列运用软件分析所有序列之间的同源性,根据同源性分析寻找到功能基因所存在的序列段,应用探针设计软件在功能基因序列段设计杂交探针以及PCR引物。首先多壁碳纳米管-高分子导电聚合物复合膜以及Au-SiO2-Fe3O4核壳型纳米材料两种纳米材料作为固定DNA载体。载体上组装带NH2的瑞氏木霉纤维二糖水解酶Ⅱ型编码基因制成DNA传感器,进而与目标链、信号链进行竞争型杂交。并对载体用量、酶标用量、杂交时间等杂交条件进行优化。基于羧基化多壁碳纳米管与电聚高分子物质(PEDOT)复合膜的DNA传感器。利用MWCNTs-PEDOT复合膜修饰电极能更有效地改善电极的导电性,增强传感器的灵敏度,但带羧基的多壁碳纳米管不仅能与带NH2的瑞氏木霉纤维二糖水解酶Ⅱ型编码基因交联结合,还能与后续HRP酶标蛋白质物质结合,实验存在干扰仍需要进一步改良。利用纳米颗粒粒度适中、分散性易控制,生物相溶性高以及合成成本低等优势,运用纳米金原位扩增技术制各了一种金／硅／铁三层复合型核壳磁性纳米颗粒,研制成竞争式杂交识别CBHII基因的电化学纳米DNA传感器,检测下限达到10-13M；并深入进行菌株基因组提取、PCR技术提取纤维素酶CBHII编码基因,并将提取的DNA链运用于核壳型磁性纳米材料为DNA载体的DNA传感器中,做更进一步的探讨。