微生物细胞传感器在环境监测中的应用研究进展土壤学报-中国.PDFVIP

第 45 卷 第 2 期 土 　壤 　学 　报 Vol45 ,No2 2008 年 3 月 ACTA PEDOLOGICA SINICA 　Mar . ,2008 微生物细胞传感器在环境监测中的应用研究进展 陈　高1 ,2 ,3 　董元华1 ,2 ,3 ( 1 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室 , 南京 　210008) (2 中国科学院南京土壤研究所香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室 , 南京 　210008) (3 中国科学院研究生院 , 北京 　100049) 摘 　要 　　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 、 ) ( ) ( β ) 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 、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 。 关键词 　　微生物细胞传感器 ;环境监测 ;生物有效性 中图分类号 　　X835 　　　　　文献标识码 　　A 　　微生物细胞传感器是指通过一定的固定化方法 将生物敏感元件 ———对毒性环境或特定污染物有感 1 　环境监测中的应用 应能力的微生物菌株和具有信号转换功能的介质相 连 ,并借助一定的设备将信号放大输出。该装置可 最初形式的微生物细胞传感器是一些发光菌 , 以对环境中的毒效应起感应作用 ,而新发展的特异 由于在毒性环境下其生理代谢功能下降 ,导致发光 性微生物细胞传感器已经可以检测某一类污染物 信号也下降 ,可以据此来监测环境的总毒性 ;而后来 质 。由于该设备的核心部分是具有报告功能的微生 随着分子生物学的发展 ,人们通过各种基因工程手 物细胞 ,而微生物无论在大小 、数量 、繁殖 、遗传改造 段 ,利用对污染物有响应的多种调控元件来调控报 等方面均具有独特的优势 , 因此该类型的传感器可 告基因的表达 ,制成了半特异性以及特异性的微生 以满足环境监测中简单 、快速 、原位 、低成本的要求 , 物细胞传感器工程菌株 ,它们在特异性上有了较大 同时由于细胞是一个具有生物活性的个体 , 因此利 的提高 ,可以用来监测多种毒性效应或某一种毒物 。 用该方法所监测的毒物量均为生物有效性的 ,而这 表 1 是 目前已经报道过的部分微生物细胞传感器菌 是一般的化学分析手段所不能达到的。所以微生物