细菌生物传感器因灵敏、特异、低成本和易操作而在污染物检测中具有重要潜力，但现有镉响应细菌生物传感器在灵敏度、特异性和抗干扰能力方面难以满足实际检测需求。本研究旨在开发一种用于检测实际环境样品中总镉和可提取镉的细菌生物传感器。作者将镉响应转录调控元件 CadR 与绿色荧光蛋白报告元件 GFP 构建到表达载体中，形成镉诱导型全细胞生物传...
由于镉污染普遍且危害严重，建立高效、低成本的镉监测技术具有重要意义。本研究首先利用不同检测元件、报告元件和宿主的组合，设计了30种镉全细胞生物传感器（WCB）。经预筛选，以铜绿假单胞菌KT2440为宿主、由镉响应转录因子CadR和红色荧光蛋白mCherry构成的KT-5-R表现最佳，被选作进一步分析和工程改造对象。为提高灵敏度，作者...
本研究针对多种毒素联合暴露风险，开发了一种基于活哺乳动物细胞的光学生物传感器，用于监测水样中镉（Cd）和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）并评价其联合毒性。前期调查发现DON与Cd常同时存在于多种产品中，RNA-seq显示AP-1参与HT-29细胞中DON+Cd的联合毒性。据此构建并优化了AP-1位点-mCherry荧光报告生物传感器，并...
斑马鱼因与人类基因同源性高、透明、易繁殖且早期无需喂食，被广泛用于有毒物质检测。传统斑马鱼毒性试验主要依赖致死率和形态或行为变化，敏感性有限。为提高检测灵敏度，作者将基于荧光共振能量转移（FRET）的凋亡生物传感器 sensor C3 引入斑马鱼基因组，构建全身表达 sensor C3 的转基因传感器斑马鱼 Tg(ubi:senso...
杂交狼尾草（Pennisetum americanum × P. purpureum）是生物量高、耐逆性强的 C4 禾草，可用于重金属植物修复。金属生物有效性是评价修复效率的关键。本研究将从杂交狼尾草分离的内生巨大芽孢杆菌 BM18 在 10–70 μM CdCl2·5/2H2O 中逐步暴露，获得突变株 BM18-2，比较两株镉积累...
镉（Cd）和汞（Hg）等重金属(loid)对人体健康有害，受到严格监管；但环境中其定量通常依赖昂贵且耗时的仪器分析，因此需要更实用的替代方法。本文制备了基于增强绿色荧光蛋白（eGFP）的金属(loid)传感生物分子，将金属结合环（MBL，序列 CTTCGCG）插入 eGFP 的环区，使蛋白失活；当 Cd2+ 或 Hg2+ 结合 MB...
汞（Hg）对微生物的生物可利用性是汞在食物网中生物放大的关键步骤，镉（Cd）的转化与生物可利用性则影响其在主要粮食作物中的积累。这些金属的生物可利用性取决于其在溶液中的形态，尤其在厌氧条件下，Hg 可被甲基化为有毒的甲基汞（MeHg），Cd 可在根际持续存在。全细胞微生物生物传感器在金属进入细胞质时产生可量化信号，是评估金属生物可利...
铜绿假单胞菌中镉的修复主要依赖 cadA 和 cadR 基因，分别编码 P 型 ATPase CadA 和转录调控蛋白 CadR。尽管已有研究涉及这些金属感知与调控蛋白，但其启动子、金属感知及结合能力仍不清楚。本研究旨在表征 CadR、鉴定 PcadR 启动子，并用生物信息学分析蛋白–启动子–金属结合亲和力，同时在 E. coli ...
镉因工业和农业活动广泛存在于土壤与水体中，并可通过食物和饮用水进入人体，构成健康风险。传统镉分析方法灵敏但耗时且昂贵。本研究基于合成生物学原理构建了一种多重输出镉生物传感器：将单输出镉传感元件 cadRgfp（含 Pseudomonas putida 06909 的 cadR 及其反向操作子/启动子 PcadR/Pcad，驱动无启动...
斑马鱼胚胎毒性测试已成为检测环境污染的常用方法，但本研究显示，当斑马鱼胚胎暴露于高于环境标准限值的重金属时，并未出现可见的畸形、发育异常或死亡，说明传统胚胎毒性终点不适用于监测超过监管限值的环境重金属浓度。为获得可检测水生重金属的生物传感器，作者重建了包含斑马鱼金属硫蛋白（MT）启动子和增强绿色荧光蛋白（EGFP）的金属敏感载体，并...
锌、铅和镉是环境中广泛存在且易在土壤中累积的金属痕量元素。本研究评估生物传感器作为提供受污染土壤中此类金属生物可利用性数据的工具。作者测试了基因工程菌株大肠杆菌 E. coli pPZntAgfp，该菌株通过绿色荧光蛋白（GFP）在细胞内积累来响应锌、铅和镉。采用流式细胞术检测金属诱导的荧光。在液体培养基中，锌在 0–25 mg/L...
农业、工业和家用化学品的广泛使用增加了全球淡水污染风险，因此迫切需要高效、在线和现场的水质监测分析工具。本研究采用快速原型逐层3D打印技术制备小型单室空气阴极微生物燃料电池（SCMFC），并将其作为连续水质监测生物传感器。当以乙酸作为限速底物时，SCMFC可用作水中化学需氧量（COD）传感器，线性检测范围为3–164 ppm，相对阳...
本文报道了一种基于 CadR 转录因子的大肠杆菌全细胞荧光生物传感器，用于优化对镉和汞的特异性检测。作者通过从 CadR C 端延伸区分别截短 10 和 21 个氨基酸，获得 CadR-TC10 和 CadR-TC21 突变体，并将 cadR、cadR-TC10 和 cadR-TC21 基因作为传感元件，构建以绿色荧光蛋白（GFP）...
针对土壤和水生生物金属毒性环境标准多基于自由离子活度模型（FIAM）或生物配体模型（BLM），认为生物可利用形态主要是自由金属离子，但多种金属配合物也可被生物利用。本文以土壤细菌 Pseudomonas putida 为对象，测试中性硫酸铜/硫酸镉、负电柠檬酸铜/柠檬酸镉以及正电醋酸铜/氯化镉的生物可利用性。实验保持 Cu 或 Cd...
本研究基于对蓝藻 Arthrospira platensis（螺旋藻）碱性磷酸酶活性（APA）的电导测量。螺旋藻细胞通过物理吸附直接固定于金叉指换能器的陶瓷部分。在重金属存在下，APA 活性受到抑制；加入底物 4-硝基苯磷酸钠（pNPP）后，局部电导发生变化并被测量。通过 pNPP 校准曲线得到 Michaelis-Menten 常...
本研究从海洋环境中分离并鉴定一株发光菌株为 Vibrio campbellii LZ5，16S rDNA 分析表明该菌株属于 V. campbellii。该菌在较宽的生活条件下生长良好，其相对荧光强度在 pH 5–7.5、NaCl 0–3%、KCl 1.5–5% 以及 CaCl2 1–3% 的范围内均保持稳定；相反，相对荧光强度与 ...
细菌生物传感器可按其对生物体的实际毒性来衡量污染。本研究构建了一种重组细菌生物传感器，可响应锌离子（Zn2+）、镉离子（Cd2+）和汞离子（Hg2+）的毒性水平。该传感器利用大肠杆菌 znt 操纵子中的锌调控基因 zntR 和 zntA 启动子，在上述离子达到毒性浓度时触发绿色荧光蛋白（GFP）报告蛋白的表达。实验以 3–800 p...
饮用水中砷、镉等有毒金属对人体健康具有危害，现场快速检测具有重要意义。本研究开发了一种基于绿色荧光蛋白（GFP）标记金属结合蛋白的固相荧光生物传感器，用于饮用水中有毒金属离子的现场检测。GFP 标记的 ArsR 和 CadC 蛋白在无金属状态下可结合固定化在微孔板表面的顺式元件（cis element）；当分别结合 As(III) ...
镉是环境中普遍存在的有毒重金属，并随食物链进入人类膳食。已有研究提出，镉可在环境相关浓度下干扰内分泌系统，尤其靶向雌激素信号通路。然而，关于镉与人雌激素受体α（hERα）的结合亲和力以及镉体内雌激素活性的报道相互矛盾，镉与受体的相互作用模式仍不清楚。本研究采用一种新型无标记生物传感器技术——反射干涉光谱（RIfS），在分子水平上研究...
全细胞细菌生物报告器是量化环境样品中污染物生物可利用性的便捷方法。尽管已构建多种重金属生物报告器，但由于灵敏度和特异性不足，其在环境样品分析中的应用有限。本研究通过干扰宿主菌天然金属稳态系统，提高细菌生物报告器的检测限。通过敲除假单胞菌 Pseudomonas putida KT2440 中四种主要 Zn/Cd/Pb 外排转运体，使...