论文部分内容阅读
砷是一种自然界普遍存在的类金属元素,可通过地质作用及开采、工业冶炼及农药施放等人为活动进入生物圈。急、慢性砷暴露会引起急慢、性的砷中毒,因此砷污染是一个重要的环境和社会问题。世界上包括孟加拉、中国、印度和美国等许多国家的天然水中都存在砷污染,致使这些地区人群发生地方性砷中毒。 近年来,对环境污染物砷的检测成为环境评估、环境治理的重要内容,对砷的快速、灵敏检测的生物传感器的研制开发具有重要的理论价值和广阔的应用前景。生物传感器由生物体敏感元件与信号报告元件构成,生物体能与待测物质发生相互作用并产生响应信号,通过信号处理元件对响应信号进行接收、加工、转换、输出,以此实现对目标物的定性、定量检测。由于生物传感器具有费用成本低、专一性好、误差小和操作简单等传统分析方法不可比拟的优势,生物传感器得到了极为迅速的发展并已成为分析检测领域的关键技术,被广泛应用于发酵工程、环境监测、生物医学和食品工业等众多领域。 本论文针对砷这一危害较大的环境污染物,成功的构建了野生型砷诱导型细菌生物传感器,并通过定向进化以及流式细胞仪高通量筛选技术实现对砷诱导型细菌生物传感器突变体库的构建及突变子的筛选。经过三轮进化最终获得更加灵敏高效的砷诱导型细菌生物传感器,实现方便易行、低成本的砷污染快速检测。进化后的砷诱导型细菌生物感受器其相对诱导活性较之野生型提高了12倍,其检测下限由野生型的3μg/L优化为0.75μg/L,背景荧光下降一半,并且响应时问缩短了一倍实现在45分钟之内获得良好的荧光响应;在砷诱导检测中,进化后的砷诱导型细菌生物传感器可使用平台期的菌作为出发菌直接进行诱导,较之传统的诱导操作需选用对数期菌作为出发菌减少了2-3小时的前期准备时间,使其在实际检测中操作更加便捷;面对复杂水环境中的离子等物质干扰时,进化后的砷诱导型细菌生物传感器的生长状况和荧光响应均没有出现明显异常,表明其在实际复杂水环境检测中具有一定的抗干扰能力;进化后的砷诱导型细菌生物传感器对内蒙古砷污染井水进行实际检测,结果和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法检测结果非常接近,表明该细菌生物传感器可以成功的作为一种新型、简便、廉价的环境砷的检测方法。