细菌荧光素酶标记的蓝细菌磷酸盐生物传感系统的建立和初步应用

论文摘要

本研究根据实验室前期构建的能响应水环境中磷酸盐浓度变化的蓝细菌菌株MSphoL建立了响应磷的生物传感系统,验证了其有效性和特异性并在自然水体中进行了初步应用。该传感系统中使用的菌株即突变体MSphoL是以集胞蓝细菌（Synechocystis sp. PCC 6803）碱性磷酸酶基因的启动子（PphoA）为响应元件,发光光杆状菌（Photorhabdus luminescens）的luxABCDE为报告基因,将构建的同源重组质粒pSSΩphoL导入集胞蓝细菌中通过同源重组获得。突变体MSphoL在BG11培养基和缺磷培养基中的生长情况与野生型集胞蓝细菌基本相同。缺磷诱导后检测生物发光,发现突变体MsphoL最大发光值可达到本底水平的50倍,而对照菌株则没有变化。通过进一步的生理生化特性分析,确定了该菌株生长及诱导其发光的最佳条件。依据MSphoL菌株在不同磷酸盐浓度下的发光强度,绘制标准曲线,确定其监测生物可利用磷的范围为0.175μM-175μM本研究证明该生物传感系统（MSphoL菌株）能特异性响应磷酸盐的变化,利用该系统监测水体中的可利用磷与化学方法测得的总磷结果有一定的相关性,且发现可利用磷较总磷更能反映水体的富营养水平。以上研究对水华预警和治理意义重大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 蓝细菌简介
• 1.2 生物传感器简介
• 1.2.1 微生物传感器的结构与功能
• 1.2.2 常见报告基因的特性分析与比较
• 1.3 蓝细菌磷酸盐生物传感器
• 1.3.1 利用蓝细菌构建生物传感器
• 1.3.2 蓝细菌的磷酸盐调控机制
• 1.3.3 目前已构建的磷酸盐生物传感器
• 1.4 实验的目的和意义
• 2 材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验菌株
• 2.1.2 培养基及试剂
• 2.1.3 主要的实验仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 菌株和培养条件
• 2.2.2 缺磷诱导实验
• 2.2.3 生物发光测量
• 2.2.4 总磷的测定——钼酸铵分光光度法
• 2.2.5 生物量的测定——血球计数板计数法
• 3 结果与分析
• 3.1 集胞蓝细菌生物传感器的有效性及特异性验证
• 3.1.1 生长曲线
• 3.1.2 基本发光曲线
• 3.1.3 生物传感器对缺磷信号的响应
• 3.1.4 MSphoL菌株对缺磷后补充无机磷的响应
• 3.1.5 MSphoL菌株对缺磷后补充有机磷的响应
• 3.2 生理生化条件鉴定
• 3.2.1 探究温度对MSphoL菌株生长和发光的影响
• 3.2.2 探究光照强度对MSphoL菌株生长和发光的影响
• 3.2.3 探究pH值对MSphoL菌株生长和发光的影响
• 3.3 探究环境中其他污染物对菌株生长和发光的影响
• 3.3.1 监测硝酸盐对菌株生长和发光的影响
• 3.3.2 监测铜对菌株生长和发光的影响
• 3.3.3 监测锌对菌株生长和发光的影响
• 3.3.4 监测锰对菌株生长和发光的影响
• 3.3.5 监测钴对菌株生长和发光的影响
• 3.3.6 监测铅对菌株生长和发光的影响
• 3.3.7 监测铬对菌株生长和发光的影响
• 3.3.8 监测汞对菌株生长和发光的影响
• 3.3.9 监测镉对菌株生长和发光的影响
• 3.3.10 监测镍对菌株生长和发光的影响
• 3.3.11 监测砷对菌株生长和发光的影响
• 3.4 绘制MSphoL菌株发光值对磷酸盐浓度的标准曲线
• 3.5 MSphoL菌株监测水样中可利用磷
• 3.5.1 水样中可利用磷和总磷的监测
• 3.5.2 水样观测与生物量测定
• 4 小结和讨论
• 5 参考文献
• 6 致谢