表征典型多环芳烃PAHs的降解诱导型生物传感细胞构建及优化

环境中广泛存在的多环芳烃（PAHs）对人类健康构成严重威胁，由于PAHs种类繁多，降解复杂，目前对其快速检测未取得突破性进展。生物传感细胞具高敏感性和选择性，可克服传统化学监测法繁琐、异位的弊端，是检测持久性污染物的有利工具。本研究针对传感细胞构建技术的难点，对降解基因扩增、启动基因筛选、重组基因转化表达等关键过程进行研究，拟构建高敏感度、高特异性PAHs表征生物传感细胞。在假单胞菌染色体内，构建含降解近末端产物"邻苯二酚"的降解基因C23O与发光报告基因lux相融合的邻苯二酚生物传感片段；同时将扩增到的降解不同典型PAHs的外源基因重组融合，分别导入受体细胞内表达，实现对特种PAHs到邻苯二酚的降解；进而启动基因C23O，通过报告基因的响应和表达强度反应污染物浓度变化。此生物传感细胞可灵敏、准确地检测污染物中不同PAHs的分布及含量变化，为PAHs监测和降解修复提供重要理论和技术支持。

为更好监测和修复环境中日益严重的PAHs污染场地，本研究运用现代分子生物学技术，针对特异性污染物萘，构建高敏感度、高特异性萘污染物的生物传感细胞，用于检测环境中可生物利用的萘。本研究通过Gibson克隆的方法成功将9 kb的萘降解基因与质粒载体重组并转入水杨酸传感细胞Acinetobacter ADPWH_lux，新型萘传感细胞ADPWH_Nah可以有效地降解萘并对中间产物水杨酸做出发光响应，并通过发光量的测定对环境样品中可利用萘的含量进行评估。该生物传感细胞可以灵敏、准确地特异性识别0.5 µM -100 µM浓度的萘，而对其他PAHs（芘，蒽，菲）并不响应。实验通过对萘的荧光响应进行连续定量检测并模拟出该传感细胞对不同浓度萘的发光响应模型，实现对环境样品中生物可利用萘的定量检测。本研究通过对中国某自来水污染事件中16个地下水PAHs污染样品的快速检测，结果表明ADPWH_Nah萘生物传感细胞可以快速准确地检测出生物可利用的萘的含量，并与化学检测结果有高度的一致性。该生物传感细胞在实验室快速检测中具有显著的优势，并在实际场地的原位检测中具有非常大的潜力。这种新颖的将PAHs降解基因转入水杨酸传感细胞的新思路为构建及重组其他多种PAHs传感系统奠定了基础，为污染场地评估及污染场地的生物修复提供可行的理论依据和实际应用技术。