微生物细胞传感器在环境监测中的应用研究进展

微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以感应环境中的总毒性以及各类污染物,从而实现快速监测的目的。关于该领域的研究报道越来越多,随着研究的不断发展,该项技术日趋成熟,从开始的仅仅在环境总毒性监测方面的应用,发展到能够特异性地检测多种污染物,如重金属类(Hg、Cd、As、Pb、Cu、Ag、Ni等)、有机污染物类(苯系物质、PAHs、酚类物质等)、抗生素类(四环素、β-内酰胺等)以及N、P类营养元素等等。由于微生物细胞自身的一些特点,使得其在环境监测领域具有非常显著的特点和优势,特别是在检测污染物的生物有效性方面,同时该技术可以满足环境监测中原位、快速、低耗的需要,所以其在环境监测领域必将得到越来越广泛的应用。本文重点综述了微生物细胞传感器在环境监测中的一些应用研究进展,并展望了其未来的发展趋势。

微生物细胞传感器及其构建研究进展

微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以快速地感应和监测环境中的总毒性以及各类污染物。经过几十年的发展,微生物细胞传感器从最初的仅仅利用发光菌这种非特异性的报告菌株发展到对微生物细胞进行基因水平上的遗传改造构建特异性的报告菌株。有关该领域研究的报导越来越多,本文重点综述了微生物细胞传感器报告菌株构建方面的研究进展情况,介绍了基因表达调控元件的选择和各种类型的报告基因,污染物诱导报告基因表达的机制,以及报告菌株后期的固定化和生物芯片技术,并对其今后的发展趋势进行了展望。

微生物细胞传感器在环境监测中应用进展

主要阐述了微生物细胞传感器的概念、特点、原理、应用领域及发展方向。特别是在环境污染监测中所起的重大作用,其中重点介绍了微生物传感器在重金属污染检测中的应用。

微生物细胞传感器在环境监测中的应用研究进展

现如今人们的生活在不断的变好,人们开始陷入灯红酒绿的都市生活之中,快节奏的生活使人们的生活变得更加充实。但是随之而来的问题也在不断的增多,人们本来就缺乏有效的身体锻炼,但为了使得更好的应对工作,人们进行相关锻炼的机会也越来越少。为有效地使人们更好地进行环境变化的调整,我国开始积极地建立起环境监测部门,以便于收集和整理相关数据,为人们的生活提供便利。对于环境监测来说,及时有效地发现环境所存在的问题,并做出有效的处理和解决,在监测工作当中是一个不可替代的环节,本研究主要针对微生物细胞传感器在环境监测当中的应用进行简要的叙述。

淡水湖泊富营养化的微生物全细胞传感器的构建和应用

微生物全细胞传感器是最近兴起的一种以完整微生物活细胞为载体的主要用来检测环境污染物的传感器,目前已成功地应用于水体富营养化的监测.本文中仅就用于指示淡水湖泊富营养化程度的微生物传感器的构建机理、方法、取得的进展和存在的问题进行综述和展望.

微生物全细胞传感器在芳香族化合物检测中的研究进展

芳香族化合物含有的苯环结构稳定性高、难以降解,因此环境中的芳香族化合物不仅对生态环境构成威胁,也严重影响人类健康。开发一种便捷有效的芳香族化合物检测方法至关重要。随着对芳香族化合物特性的深入理解,基于微生物细胞开发的生物传感器在芳香族化合物检测方面展现出越来越重要的作用。本文综述了微生物全细胞传感器的工作原理,概述了电活性生物被膜型、转录因子型和依赖于降解基因启动子这3类芳香族化合物全细胞传感器的构建方法和应用,并探讨了基于表面展示技术、逻辑门构建、基因回路改造、群体感应信号放大等手段进一步提高传感器性能的优化策略。

微生物全细胞传感器在重金属生物可利用度监测中的研究进展

传统的物理化学方法主要用于测定环境重金属的总量,微生物全细胞传感器可以对土壤及水体环境的重金属生物可利用度进行监测.此外,微生物全细胞传感器还具有操作简单、快速、经济的特点,适用于污染事件的应急监测.微生物全细胞传感器的生物学元件主要由MerR、ArsR、RS等家族的金属调控蛋白和gfp、lux、luc等报告基因组成.调控蛋白、报告基因与微生物全细胞传感器的灵敏度、特异性和监测特点有关.受pH、金属螯合物及检测条件等因素的影响,不同的环境条件下的重金属生物可利用度是不同的.增加重金属在微生物细胞内的累积,进行调控蛋白的分子生物学改造,优化检测条件是提高传感器灵敏度、特异性和准确性的可行方案.实现污染物的原位和在线监测是微生物全细胞传感器的主要发展方向.

Cr^(6+)生物可利用度检测的微生物全细胞传感器CB10的构建及其响应特征

为实现重金属污染环境中Cr6+的生物可利用度评价,进而为Cr6+的污染治理提供可靠依据,本研究采用分子生物技术,以重金属广谱抗性菌株Cupriavidus metallidurans CH34的pMOL28质粒上铬抗性调控系统的启动子和调控蛋白基因为传感器调控元件,以北美萤火虫Photinus pyralis的萤火虫荧光素酶基因luc为报告基因构建了一种可对Cr6+生物可利用度进行检测的微生物全细胞传感器CB10,并探究了其在不同检测条下的响应特征.结果表明,微生物全细胞传感器CB10在30 min内即可响应一定浓度的Cr6+;其对Cr6+的检测最低限LOD为2μmol·L-1;当Cr6+的浓度为20～200μmol·L-1时,CB10的响应能力与Cr6+浓度线性相关,进而传感器CB10可对该范围内的Cr6+生物可利用度进行定量分析(R2=0.980 55);当重金属诱导浓度为10～50μmol·L-1时,CB10对Cr6+具有较强的响应特异性;本研究也发现,较高浓度的Pb2+、Mn2+和Sb2+也可以产生对CB10的诱导能力;诱导温度为30℃,pH为7时,CB10的响应效率最高;诱导温度为15～30℃,pH为4～7时,CB10响应能力表现稳定.CB10具备较强的响应速率、灵敏度、特异性和稳定性,具备对水体重金属进行快速检测和土壤重金属的生物可利用进行评价的潜力.

探究双向差异凝胶电泳技术(2D-DIGE)及其在环境科学研究中的应用

双向差异性凝胶电泳技术是在传承了传统双向电泳技术的先进基础上引入了荧光标记技术,使多种蛋白样品能够在同一个凝胶体系中实现蛋白质组分的分离而不会影响各自蛋白点的检测、识别以及定量,提升了蛋白质组差异表达研究的重复率和灵敏度,本文基于这一技术特点,介绍了2D-DIGE样品制备、荧光标记和电泳、凝胶成像和图像分析以及质谱分析等技术流程,并探讨其在宏蛋白质组学研究、微生物全细胞传感器设计等环境科学领域的应用。由于蛋白质组学技术可以在某种程度上解决宏基因组学、元转录组学等微生物功能性研究中的局限性,因此,该技术目前已经在微生物群落的生态功能研究、极端环保微生物研究、环境污染检查与评估以及微生物修复等领域具有较广泛的应用前景。