精确工程化植物转录调控对基础研究和应用都至关重要。天然启动子受进化限制，模块化、可调性和可预测性不足。合成启动子由明确顺式调控元件组成，可招募基因特异性转录因子和通用转录机器，实现精细转录控制。本综述系统总结植物合成启动子的设计与应用，涵盖核心、近端和远端启动子结构，以及启动子语法（基序身份、与转录起始位点距离、间距、螺旋相位、方向...
铁是海洋生物过程必需的关键微量营养元素，海水中铁浓度变化会显著影响初级生产力、营养循环和海洋生物多样性。在低温的极地海洋环境中，铁的作用尤为突出：铁缺乏会限制浮游植物和微生物生长，降低碳固定；铁过量则可能引发有害藻华、耗氧和氧化应激，改变食物网结构。虽然原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱、伏安法、化学发光和流动注射分析等理化方法可测...
工业化直接或间接使人类暴露于多种异生物。环境中农药和有毒重金属含量升高并进入食物链，严重威胁人类健康，因此异生物监测对社会安全至关重要。传统方法在线检测成本高、流程复杂，难以满足此类化合物的快速检测与识别需求。基因工程的发展为利用改造微生物提供了可能。全细胞微生物生物传感器（WCBMB）将基因工程生物与源自重金属抗性操纵子的启动子/...
合成生物学推动了生物传感器作为痕量物质检测工具的发展。以往基于合成生物学的生物传感器多构建于活细胞之上，但细胞生物传感器受转基因生物安全问题和细胞膜通透性限制，响应时间较长，且难以检测细胞毒性或不可透过膜的分析物。无细胞合成生物学的出现克服了上述缺陷。基于无细胞蛋白合成(CFPS)系统的生物传感器具有安全性更高、灵敏度更高、响应更快...
重组DNA技术已用于开发多种全细胞生物传感器，以检测包括重金属离子在内的环境污染物。全细胞生物传感器具有培养简便、成本低、可多重检测且无需特殊分析技术等优点。在合成生物学时代，前沿DNA测序和基因合成技术加速了细胞基传感器的发展。本文综述全细胞重金属生物传感器的当前技术进展，包括合成生物学元件（生物部件）、传感与报告模块、遗传电路和...
生物传感器是将生物材料与合适检测平台结合，用于检测病原微生物、致癌、致突变和/或有毒化学物质或报告生物效应的装置。近年来，大量不同类型生物传感器被开发并应用于多种医学场景，主要源于其众多优势与应用潜力。本综述首先比较生物传感器技术与分析学及常规技术的优势，随后重点讨论生物传感器的分类及其在医学应用中的作用，包括致癌和致突变化学物质的...
酵母生物传感器因具有时间成本低、灵敏度高、可重复性好、可扩展至高通量格式，并能检测污染物的生物可利用形态等优势，已成为环境污染物筛查与检测的常用工具。与基于非全细胞的体外传感器相比，转基因酵母可在较温和条件下培养，并可能适配便携式现场检测设备。然而，酵母生物传感器在低浓度样品检测、现场快速应用、长期稳定性和标准化方面仍存在明显局限。...
过去20年，通过遗传工程改造的微生物全细胞生物传感器（EMWCBs）在化学感知与环境监测方面取得显著进展。这类传感器以活微生物细胞为识别与转导单元，将特定代谢调控盒与报告基因连接，使目标化学物质能够诱导电流、电位、热、电导、显色、发光或荧光等输出信号，从而为污染评估提供简便替代途径。由于人类活动造成的真实污染常由多种化学物质混合组成...
转基因鱼在推进遗传机制与发育过程研究、水产养殖改良及药物发现中日益重要，并在生态毒理学中展现出作为更高级、整合性化学品健康效应评估系统的潜力。斑马鱼因繁殖力强、胚胎透明、器官发生快且遗传资源丰富，成为最常用的转基因模型鱼。微注射是制备转基因斑马鱼最常用的方法，转座子和巨型内切酶则成为建立稳定转基因品系最可靠的手段。GAL4–UAS系...
全细胞生物传感器是酶基生物传感器的良好替代方案，因其具有成本低、稳定性好、无需繁琐纯化等优势。近年来，活细胞已被用于检测多种目标物。本综述聚焦于通过遗传改造赋予微生物所需输出信号，以提升生物传感器性能。文章讨论了基于遗传/蛋白质工程和合成生物学构建具有特定信号输出、灵敏度与选择性的微生物的方法，包括报告基因表达、转录调控蛋白/诱导启...
噬菌体是细菌病毒，经过长期进化可高度特异性地识别、感染并在特定宿主菌内复制。基于噬菌体宿主范围，可设计以噬菌体-宿主识别为基础的诊断方法。数十年来，噬菌体分型通过噬菌体裂解特定菌种、菌株或血清型形成噬菌斑来鉴定细菌病原菌。随着对噬菌体-宿主动力学理解加深，以及几乎每种临床、食源或水源病原菌都存在相应噬菌体的认识，研究者发展出多种快速...
微生物生物传感器具有体积小、可便携、成本低、操作简便等优点，适合用于环境污染物的原位监测。其核心策略是将可剂量响应于目标化学物质或生理信号的调控基因与报告基因融合，使目标物诱导报告基因表达并产生可测信号；通过改造调控基因或效应结合位点，可进一步扩展目标范围并提高灵敏度。近年来，基因工程微生物生物传感器已被用于便携式检测试剂盒、芯片细...
基于发光细菌的生物传感器可能是监测地表水和饮用水化学质量与安全的重要工具。本综述概述了携带细菌荧光素酶基因luxCDABE的重组菌株，这些菌株可用于水质在线生物传感器。已有多种细菌菌株被报道用于检测DNA损伤、蛋白损伤、膜损伤、氧化应激、有机污染物和重金属等毒性参数。多数lux菌株的检出限在毫克/升至微克/升范围，化合物特异性菌株通...