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
亚砷酸盐（arsenite, As(III)）；样品基质：去离子水、自来水、矿泉水（模拟地下水）
检测原理
该传感器以活细胞为换能器。质粒携带大肠杆菌 ars 操纵子操纵-启动子区 Pars 和 arsR，以及 R. palustris crtI。无亚砷酸盐时，ArsR 结合 Pars 抑制 crtI 转录；As(III) 与 ArsR 结合使其从 Pars 解离，启动 crtI 表达。CrtI 为番茄红素脱氢酶，将无色 phytoene 经四步脱饱和转化为红色 lycopene 及下游 rhodopin，该过程不依赖分子氧。红色类胡萝卜素在细胞内积累，使菌体颜色由绿黄/蓝绿向红色剂量依赖性转变。信号通过肉眼或分光光度计 CIE-L*a*b* 色度读出，ΔHA 随 As(III) 浓度增加而增大。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、斜率或 R^2；肉眼可辨浓度: >10 μg/liter As(III)，ΔHA 在 50 μg/liter 达平台。
效应效果
该传感器 24 h 产生肉眼可辨颜色变化，12 h 已可见；厌氧光照与好氧黑暗预培养下均稳定，不受溶解氧影响。在自来水及 Volvic、Evian、Vittel 矿泉水基质中，10 和 50 μg/liter As(III) 均明显红移，但 ΔHA 低于去离子水。As(V) 需 >5000 μg/liter 才达到 10 μg/liter As(III) 的 ΔHA，灵敏度低 500 倍；Sb(III) 需 250 μg/liter，低 25 倍。Fe(II) 50–100 mg/liter 显著降低色移，0.5–10 mg/liter Fe(II) 和 0.5–100 mg/liter Fe(III) 无影响。双盲试验 30 人中，100% 区分 0–1.0 与 50 μg/liter，96.7% 区分 100–500 μg/liter，5.0 μg/liter 有 36.7% 误判。相比荧光素酶传感器需仪器且 1 h 出结果，本方法无需电力，可作地下水初筛。
传感器的构成
- 宿主细胞/换能器：Rhodopseudomonas palustris no. 711（crtI 缺失蓝绿色突变体），作为活细胞换能器并产生颜色变化
- 传感器质粒：pMG103ΔParsarsRcrtIcat，携带调控区、报告基因和选择标记
- 识别/调控元件：大肠杆菌 ArsR 阻遏蛋白与 ars 操纵子 Pars 启动子，响应 As(III) 结合/解离
- 报告基因：crtI（phytoene dehydrogenase），催化类胡萝卜素脱饱和生成红色色素
- 选择标记：cat（氯霉素抗性基因），用于 R. palustris 转化筛选
- 检测基质：modified Okamoto medium（MOM）或矿泉水基质 MOM，提供营养与样品环境
中文摘要
本研究利用光合细菌 Rhodopseudomonas palustris no. 7 构建了一种新型全细胞亚砷酸盐生物传感器。将携带大肠杆菌 ars 操纵子操纵-启动子区（Pars）、arsR 基因及 R. palustris no. 7 crtI 基因的传感器质粒转入 crtI 缺失的蓝绿色突变体 R. palustris no. 711。该传感器在亚砷酸盐作用下发生颜色变化，24 h 后无需额外处理即可肉眼观察。实时 RT-PCR 显示，加入 50 μg/liter 亚砷酸盐后，crtI mRNA 在 3 h 和 6 h 分别诱导 3 倍和 2.5 倍，番茄红素和红菌素水平相应升高。比色分析表明，24 h 后色相角随砷剂量由绿黄向红色偏移，且该变化不受加砷前培养条件影响，说明其在不同溶解氧水样中稳定。利用多种矿泉水制备的样品检测表明，该传感器可用于不同地区地下水亚砷酸盐筛查，即使在没有电力供应的条件下也可使用。
英文摘要
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