组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
毒死蜱（chlorpyrifos, CPF）；样品基质：LB/MC 细菌培养基（文中未报告实际环境/食品样品）
检测原理
该全细胞遗传型传感方法以活菌为基底。CPF 进入 S. meliloti 或 E. coli 后，被 CadC 家族转录因子 ChpR 感知，可能通过直接结合或代谢/应激相关信号改变 ChpR 活性。激活后的 ChpR 结合 chpA 启动子中的 CAAG 重复序列，启动 chpA 启动子驱动的 lacZ 转录与翻译。lacZ 编码 β-半乳糖苷酶，其表达量随 CPF 诱导强度增加，可用 X-gal 显色或 β-半乳糖苷酶活性测定读出。系统利用基因表达级联实现信号放大，无需外源纳米材料或电极；diazinon 和 ethion 仅低水平诱导，dichlorvos 与 methyl parathion 不诱导，体现对 CPF 的选择性。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。
效应效果
选择性方面，100 μM CPF 使 chpA-lacZ 活性较未诱导提高约 10 倍；diazinon 和 ethion 分别约 2 倍和 4 倍，dichlorvos 与 methyl parathion 无显著诱导。chpR 突变体诱导消失，pR 互补恢复，说明依赖 ChpR。ChpR 还能在大肠杆菌中激活 S. meliloti 和 P. fluorescens chpA 启动子，凝胶迁移显示直接结合 263 bp 片段。H2O2、menadione、tert-butyl hydroperoxide、cumene hydroperoxide 不诱导。原文未报告 RSD、稳定性、实际样品回收率及与 HPLC/GC/ELISA 对比；作者认为 ChpR/chpA 是遗传型全细胞 CPF 生物传感器候选。
传感器的构成
- 全细胞基底：S. meliloti Rm1021 或 E. coli DE3 活细胞，承载遗传元件并产生可测信号。
- 遗传修饰层：pMP-chpAp、pET-ChpR/pDuet-ChpR、pBBR1MCS/pR 等质粒，携带启动子、报告基因与 ChpR 表达盒。
- 识别/调控元件：ChpR（CadC 家族转录激活因子），感知 CPF 并激活 chpA 启动子。
- 响应启动子：chpA 启动子（chpAp，含 -10/-35 及 CAAG 重复结合位点），介导 CPF 诱导转录。
- 报告基因/信号标记：lacZ（β-半乳糖苷酶），将基因表达转化为可测酶活/显色信号。
- 读出底物：X-gal，用于蓝斑/显色检测。
中文摘要
本研究在苜蓿农杆菌 Sinorhizobium meliloti 的内源巨型质粒 pSymB 上鉴定到广谱有机磷杀虫剂毒死蜱（chlorpyrifos, CPF）诱导的 chpAB 位点。chpA 启动子在 CPF 存在时受到强烈诱导，而 diazinon 和 ethion 仅引起较低水平诱导。chpA 的转录依赖于位于 chpAB 上游且反向转录的 CadC 家族转录调控因子 chpR。ChpR 可直接结合 chpA 启动子区域，并在大肠杆菌中介导 chpA 启动子的 CPF 诱导表达，表明该调控元件具有跨菌种应用潜力。作者对多种细菌 chpRAB 操纵子的 chpR-chpA 间隔区进行比对，提出由四个不完美 CAAG 重复间隔 7 个核苷酸组成的 ChpR 结合序列。研究结果表明，ChpR 转录因子与 chpA 启动子共同构成开发遗传型全细胞生物传感器以检测 CPF 的优良候选系统。
英文摘要
The broad-spectrum organophosphate insecticide chlorpyrifos (CPF)-inducible locus, chpAB, was identified on the endogenous plasmid pSymB in Sinorhizobium meliloti. The S. meliloti chpA promoter was highly induced by CPF and was induced at much lower levels by diazinon and ethion. Transcription of chpA was dependent on chpR, a CadC family transcriptional regulator located upstream of, and divergently transcribed from, chpAB. ChpR was able to mediate the CPF-inducible expression of the S. melilotichpA promoter in Escherichia coli through direct interaction with the chpAB promoter. The chpR-chpA intergenic regions of several bacterial chpRAB operons were aligned and a putative ChpR-binding sequence was proposed. Both the ChpR transcription factor and chpA promoter constitute a good candidate system for genetic-based biosensor development.