环境与可持续发展
基因工程在降解有机污染物中的应用
陈翠红 朱 琨
(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州,730070)
【摘要】本文介绍了基因工程在环境保护技术中应用的基本原理,特别是利用基因工程技术构建的基因工程菌有极强的降解能力,可用于降解TCE、PCBs、PAHs等危害性大的难降解有机污染物。
【关键词】环境技术;基因工程;生物降解;难降解有机污染物
中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:1673-288X(2006)02-0029-03
近几十年来由于工业、农业以及采矿业的不断发展,新技术、新材料的不断引进,特别是大量的人工合成化合物(xenobioties异生素)进入环境,使环境中的污染物变得更加复杂。由于这些物质本身结构的复杂性和生物的陌生性,在短时间内不能被微生物分解利用,致使在环境中的持留时间长达数年至数十年,对生态系统造成极大危害,严重影响人类健康。因此必须寻求一种更快、处理效率更高的方法来进行处理。基因工程技术作为生物降解处理有机污染物研究的前沿领域,能够提高微生物的降解速率,拓宽底物的专一性范围,维持低浓度下的代谢活性,改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等〔1〕。因此,从环境中筛选分离出的菌种,利用基因工程手段,实现质粒转移,分子育种,基因重组技术能够构建出具有特殊降解功能的超级工程菌〔2〕。
进行剪切、组合和拼接,使遗传物质重新组合,然后通过质粒、噬菌体或病毒等载体转入微生物、植物或动物细胞内,进行无性繁殖,并使所需基因在细胞内表达,产生出人类所需的产物或组建新的生物类型,从而达到清除污染物和治理污染的目的。
生物降解本质上是酶促反应,降解过程中大部分降解酶是由染色体编码的,但其中有些酶特别是对难降解化合物可起作用的酶是由质粒控制的,这类质粒被称为降解性质粒。质粒是原核微生物中除染色体外一类携带遗传物质的DNA片段,能进行自我复制。但有些可以整合到染色体上,作为染色体的一部分进行复制,又可以游离出来并携带一些寄主的染色体基因,叫附加体。一般质粒对宿主细胞是非必需的,常会因外界因素的影响发生质粒丢失或转移。某种微生物一旦丧失某种质粒,就会丧失由该质粒决定的某种性状,但菌体并不死亡。在某些条件下,质粒能赋予宿主细胞在有相应药物或化学毒物的环境中生存的能力。所以构建基因工程菌的一个重要方面是质粒育种,构建含多种降解质粒的“超级细菌”。入研究探讨。
参考文献
1 马世昌.基础化学反应〔M〕.西安:陕西科学技术出版社,2003.2 夏玉宇.化学实验室手册〔M〕.北京:化学工业出版社,2004.3 冯晓波等.排污收费制度〔M〕.北京:中国环境科学出版社,2003.4 冯晓波等.排污收费制度〔M〕.北京:中国环境科学出版社,2003.5 马世昌.基础化学反应〔M〕.西安:陕西科学技术出版社,2003.6 璐琼华.工科无机化学〔M〕.上海:华东化工出版社,1988.7 沈一丁.陶瓷添加剂〔M〕.北京:化学工业出版社,2004.
1 基本原理
基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪80年代,其基本原理是对生物的遗传物质—基因在体外控制。
6 结论
(1)实践证明,采用半干式法治理陶瓷厂喷雾塔废气技术新颖、实用,具有效率高,工艺结构简单、运行成本低、处理风量大、无二次污染等优点,废气处理后不仅能达到国家排放标准,同时也达到地方严格的环保要求,取得良好的环境和经济效益,具有很好的推广价值。
(2)陶瓷料浆中碱及碱土金属离子含量及其pH值与脱硫效果之间的相互关系,脱硫产物在高温烧结过作者简介:谭建文(1973-),男,广东南海人,工程师,。
更有效地降解多种污染物,并且能将其转化为无害物质或完全降解为CO2和H2O。
大量研究表明,利用来自PseudomonasmendocinaKR1菌的甲苯单加氧酶修饰的大肠杆菌(E.coli)和恶臭假单胞菌(PseudomonasPutida)可在上述基质不存在时降解TCE。
3.2 降解PCBs的基因工程菌
多氯联苯(PCBs)是一类由氯置换了联苯中的氢原子的人工合成有机氯化合物。作为稳定剂,对人的皮肤、肝脏、神经、骨骼等都有不良影响,且是一种致癌因子。1968年日本的米糠油事件就是由于食用PCBs污染的米糠油引起的。由于PCBs极其稳定,耐酸、耐碱、耐腐蚀,具有化学稳定性、绝缘性、不燃性、耐热性和高的电解常数等特点,在环境中很难分解;而且工业用PCBs的混合物如Aroclors有60～80种同系物。因此处理受多氯联苯污染的环境时要求微生物能降解绝大多数或所有的这些同系物。
PCBs生物降解是由双加氧酶攻击2,3位(或5,6位)碳所引起的,但是不同的微生物对PCB同系物的降解能力有很大差别。Gibsonetal认为这是由于微生物具有单一的非特异性双加氧酶所致,并提出Pseu-domonad的两物种底物专一性的不同是由于BphA上至少两种氨基酸的不同而引起的〔4〕。进一步研究证实了这一观点并表明联苯双加氧酶的BphA1亚基可用来识别PCB分子和可被特定微生物降解的同系物范围〔5〕。这一发现使我们可采用定位诱变的方式来对BphA1基因进行修饰以达到拓宽PCB降解微生物的底物范围。例如:对联苯双加氧酶进行修饰,使Thr-376变为Asn-376可拓宽PpseudoalcaligenensKF707的底物专一性。Bph操纵子携带了可降解PCBs的基因bphA1、bphA2、bphA3、bphA4、bphB、bphC和bphD。因此,PseudomonasspLB400对bph的超量表达可使其能降解大部分低氯联苯,并且能降解2,4,5,2′,4′,5′-六氯代联苯〔6〕。在可降解甲苯的微生物P.putidaF1中插入bphD基因簇可使假单胞菌以联苯为生长基质,bph和tod的融合可使PCB降解菌Pseudomonas同时具有降解甲苯和联苯的能力。
除此之外,添加表面活性剂也可促进PCBs的降解。添加表面活性剂一方面可提高疏水性PCBs的生物可利用性;另一方面可为PCBs降解菌提供碳源。据报
图1 基因工程示意图
2 基因工程菌构建的基本过程及关键技术
首先从环境中筛选出具有降解污染物功能的菌株,在从具有降解功能菌株的细胞内分离出具有降解污染物功能的基因片段,经确认鉴定后作为目的基因使用。在细胞外将目的基因DNA片段与其他来源的载体DNA片段通过一系列酶学反应重组为新的DNA,DNA重组过程即称为基因操作过程,然后将重组后的DNA分子导入受体细胞内,当确认受体菌细胞真正摄入重组DNA分子之后,称为转化子,它仅占受体细胞中的极少部分。在这个过程中,分子克隆技术与目的基因的表达是关键技术。目的基因DNA片段是否存在于受体细胞内,一般可通过联合使用分子杂交技术,基因体外扩增技术和基因DNA序列分析技术进行鉴定。在实验室内确认转化菌具有高效表达功能之后,一般应用连续发酵目控反应技术使获得的基因工程菌增殖并制成产品。基本操作过程如图1所示〔3〕。
3 基因工程菌的应用
3.1 降解TCE的基因工程菌
三氯乙烯(TCE)作为氯代溶剂已经广泛应用于金属加工、电子技术、印刷、造纸、涂料和纺织业。TCE的密度(1.462kg/L)比水大,属重质非水溶性液体(DNAPLs),而且水溶性好,溶解度为1000mg/L。TCE在环境中易迁移,所以由它引起的土壤和地下水污染是一个长期以来普遍存在的问题
。
道,由于非离子型表面活性剂对微生物的毒性更低,添加非离子型表面活性剂比阴离子型和阳离子型表面活性剂更合适〔7〕。早在1997年,Lajoieetal就用转位子TnPCB修饰了P.putida和Ralstoniaentropha两菌株,使二者都能利用表面活性剂作为碳源和能源。3.3 降解碳氢化合物的基因工程菌
由于人工合成碳氢化合物造成的环境污染大部分
目前,物理、化学和生物方法处理技术已被认证可以去除TCE。但物理、化学法去除TCE不仅费用高,而且不能使它完全降解;常规的生物降解技术虽能弥补这个缺陷,但要求投加共代谢基质如甲烷、氨、甲酚或甲苯等,而这些物质本身就是环境污染物。而,
是由石油的渗漏和不恰当处理所造成的。碳氢化合物包含易被土著菌降解的低分子量的直链脂肪烃类化合物和难降解的高分子量支链芳香族化合物。目前碳氢类化合物的生物降解主要针对两类较难降解的物质如PAHs(多环芳烃)和BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯的混合物)。
多环芳烃萘可用目前仅有的现场活体转基因微生物进行修复。Sayleretal利用经过萘降解质粒PUTK21修饰的Pseudomonasfluorescens菌株HK44,其中降解质粒经过了lux基因诱变〔8〕。该转基因微生物对萘的降解分为两步,首先是使萘转化为水杨酸盐,然后氧化水杨酸盐使其成为乙醛和丙酮酸盐。当该转基因微生物暴露于萘或其代谢中间产物时,该生物体就会发光,我们就可以通过光学和光子计算模型对其进行在线监测。随着发光水平与萘降解速率之间比例关系的确定,就可以直接现场监测其降解速率而不需再利用化学分析方法。这是该系统的最大优点之一。转基因Pseu-domonasfluorescensHK44菌株曾被释放到地面下的侧渗计中进行现场研究,该侧渗计4m深,直径2.5m,内装物质从上到下依次为61cm深的未污染土壤、92cm深的PAH污染土壤、61cm深的粗沙、31cm深的砂砾层。
作为石油组分的BTEX混合物对环境的污染通常都是由这四种污染物同时存在引起的,而土著微生物并不能对其完全降解,因此开发能降解此类污染物的转基因微生物也是目前研究的重点。例如用todc1c2BA修饰的Pseudomonasputida菌-P.putidaTB105能使BTX完全矿化且不会引起中间代谢产物的积累。
除以上所述,目前人们已把研究注意力转移到利用转基因微生物处理废水处理厂的碳氢化合物。如酚类化合物的存在会影响处理厂出水水质且对其中的微生物产生毒性效应。例如,转基因微生物P.putidaDJT-T1能在90%的甲苯和辛醇-水分配系数大于2.36的有机溶剂中生长。
也可能取代其他物种,对生物多样性造成无法挽回的损失。而有些影响需要经过很长时间才能表现和监测出来。由于生物技术产品风险的出现具有长期的滞后性,对生物安全问题需要进行长期的系统研究。我国急需将这方面的研究列入重点科研和投资项目计划,不断提高公众的生物安全意识和我国的生物安全管理水平,以有效地保护我国生物的多样性、生态环境和人体健康,促进我国生物技术健康发展。
基因工程技术作为一种新兴技术以极快的速度发展着。今后的研究工作将侧重于以下两方面:一是对基因工程菌的深入研究,如基因工程菌对污染物的代谢途径、控制目的基因表达的启动子基因序列、降解基因表达的调控条件的优化等方面的研究;二是对环境中微生物的习性及基因工程菌与环境中微生物和污染物之间的相互作用进行研究,从而使基因工程菌在治理有机物污染方面的实际应用成为可能。由于目前的研究主要是利用单一的基因工程菌对污染物进行处理,随着研究的不断深入可以利用多种基因工程菌相结合对污染物进行处理。
参考文献
1 王建龙,文湘华编.现代环境生物技术〔M〕.北京:清华大学出
版社,2001.
2 金志红等编.污染生物降解〔M〕.上海:华东理工大学出版社,
1997.
3 孔繁祥主编.环境生物学〔M〕.北京:高等教育出版社,2000.4 GibsonDT,CrudenDL,HaddockJD,ZylestraGJandBrandJM.
Oxidationofpolychlorinated-biphenylsbyPseudomonasspstrainLB400andPseudomonaspseudoalcaligenesKF707〔J〕.JournalofBacteriology,1993,175(14):4561～4564.
5 KimuraN,NishiA,GotoMandFurukawaK.Functionalanalysesof
avarietyofchimericdioxygenasesconstructedfromtwobiphenyldioxygenasesthataresimilarstructurallybutdifferentfunctionally〔J〕.JournalofBacteriology,1997179(12):3936～3943.6 MondelloFJ.CloningandexpressioninEscherichiacoliofPseu-domonasstrainLB400genesencodingpolychlorinatedbiphenyldegra-dation〔J〕.JournalofBacteriology,1989,171(3):1725～1732.7 LajoieCA,LaytonAC,EasterJP,MennFMandSaylerCS.Degra-dationofnonionicsurfactantsandpolychlorinatedbiphenylsbyrecom-binantfieldapplicationvectors〔J〕.JournalofIndustrialMicrobiology&Biotechnology,1997,19(4):252～262.
8 SaylerGS,RippS.Fieldapplicationsofgeneticallyengineeredmi-croorganismsforbioremediationprocesses〔J〕.CurrentOpinioninBiotechnology,2000,11(3):286～289.
4 基因工程菌研究存在的问题和今后的发展方向
由于基因工程菌研究还处于起始阶段,因此其应用面临很多问题需要解决。一是工程菌的稳定性问题;二是工程菌的安全性问题。这不仅涉及技术上的问题,也关系到社会的安定和人们的认识观。工程菌释放到环境中带来的严重后果始终让人们担忧,许多生态学家认为,转基因生物大规模释放到环境中,将可能造成无法弥补的生态灾难。例如转基因微生物可能与其他生物交换遗传物质,产生新的有害生物或增强有害生物的危害性,以致引起疾病的流行;转基因微生物
作者简介:陈翠红(1982-),女,河北唐山市人,兰州交通大学环境工程系研究生,主要从事石油污染治理技术研究。
环境与可持续发展
基因工程在降解有机污染物中的应用
陈翠红 朱 琨
(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州,730070)
【摘要】本文介绍了基因工程在环境保护技术中应用的基本原理,特别是利用基因工程技术构建的基因工程菌有极强的降解能力,可用于降解TCE、PCBs、PAHs等危害性大的难降解有机污染物。
【关键词】环境技术;基因工程;生物降解;难降解有机污染物
中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:1673-288X(2006)02-0029-03
近几十年来由于工业、农业以及采矿业的不断发展,新技术、新材料的不断引进,特别是大量的人工合成化合物(xenobioties异生素)进入环境,使环境中的污染物变得更加复杂。由于这些物质本身结构的复杂性和生物的陌生性,在短时间内不能被微生物分解利用,致使在环境中的持留时间长达数年至数十年,对生态系统造成极大危害,严重影响人类健康。因此必须寻求一种更快、处理效率更高的方法来进行处理。基因工程技术作为生物降解处理有机污染物研究的前沿领域,能够提高微生物的降解速率,拓宽底物的专一性范围,维持低浓度下的代谢活性,改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等〔1〕。因此,从环境中筛选分离出的菌种,利用基因工程手段,实现质粒转移,分子育种,基因重组技术能够构建出具有特殊降解功能的超级工程菌〔2〕。
进行剪切、组合和拼接,使遗传物质重新组合,然后通过质粒、噬菌体或病毒等载体转入微生物、植物或动物细胞内,进行无性繁殖,并使所需基因在细胞内表达,产生出人类所需的产物或组建新的生物类型,从而达到清除污染物和治理污染的目的。
生物降解本质上是酶促反应,降解过程中大部分降解酶是由染色体编码的,但其中有些酶特别是对难降解化合物可起作用的酶是由质粒控制的,这类质粒被称为降解性质粒。质粒是原核微生物中除染色体外一类携带遗传物质的DNA片段,能进行自我复制。但有些可以整合到染色体上,作为染色体的一部分进行复制,又可以游离出来并携带一些寄主的染色体基因,叫附加体。一般质粒对宿主细胞是非必需的,常会因外界因素的影响发生质粒丢失或转移。某种微生物一旦丧失某种质粒,就会丧失由该质粒决定的某种性状,但菌体并不死亡。在某些条件下,质粒能赋予宿主细胞在有相应药物或化学毒物的环境中生存的能力。所以构建基因工程菌的一个重要方面是质粒育种,构建含多种降解质粒的“超级细菌”。入研究探讨。
参考文献
1 马世昌.基础化学反应〔M〕.西安:陕西科学技术出版社,2003.2 夏玉宇.化学实验室手册〔M〕.北京:化学工业出版社,2004.3 冯晓波等.排污收费制度〔M〕.北京:中国环境科学出版社,2003.4 冯晓波等.排污收费制度〔M〕.北京:中国环境科学出版社,2003.5 马世昌.基础化学反应〔M〕.西安:陕西科学技术出版社,2003.6 璐琼华.工科无机化学〔M〕.上海:华东化工出版社,1988.7 沈一丁.陶瓷添加剂〔M〕.北京:化学工业出版社,2004.
1 基本原理
基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪80年代,其基本原理是对生物的遗传物质—基因在体外控制。
6 结论
(1)实践证明,采用半干式法治理陶瓷厂喷雾塔废气技术新颖、实用,具有效率高,工艺结构简单、运行成本低、处理风量大、无二次污染等优点,废气处理后不仅能达到国家排放标准,同时也达到地方严格的环保要求,取得良好的环境和经济效益,具有很好的推广价值。
(2)陶瓷料浆中碱及碱土金属离子含量及其pH值与脱硫效果之间的相互关系,脱硫产物在高温烧结过作者简介:谭建文(1973-),男,广东南海人,工程师,。
更有效地降解多种污染物,并且能将其转化为无害物质或完全降解为CO2和H2O。
大量研究表明,利用来自PseudomonasmendocinaKR1菌的甲苯单加氧酶修饰的大肠杆菌(E.coli)和恶臭假单胞菌(PseudomonasPutida)可在上述基质不存在时降解TCE。
3.2 降解PCBs的基因工程菌
多氯联苯(PCBs)是一类由氯置换了联苯中的氢原子的人工合成有机氯化合物。作为稳定剂,对人的皮肤、肝脏、神经、骨骼等都有不良影响,且是一种致癌因子。1968年日本的米糠油事件就是由于食用PCBs污染的米糠油引起的。由于PCBs极其稳定,耐酸、耐碱、耐腐蚀,具有化学稳定性、绝缘性、不燃性、耐热性和高的电解常数等特点,在环境中很难分解;而且工业用PCBs的混合物如Aroclors有60～80种同系物。因此处理受多氯联苯污染的环境时要求微生物能降解绝大多数或所有的这些同系物。
PCBs生物降解是由双加氧酶攻击2,3位(或5,6位)碳所引起的,但是不同的微生物对PCB同系物的降解能力有很大差别。Gibsonetal认为这是由于微生物具有单一的非特异性双加氧酶所致,并提出Pseu-domonad的两物种底物专一性的不同是由于BphA上至少两种氨基酸的不同而引起的〔4〕。进一步研究证实了这一观点并表明联苯双加氧酶的BphA1亚基可用来识别PCB分子和可被特定微生物降解的同系物范围〔5〕。这一发现使我们可采用定位诱变的方式来对BphA1基因进行修饰以达到拓宽PCB降解微生物的底物范围。例如:对联苯双加氧酶进行修饰,使Thr-376变为Asn-376可拓宽PpseudoalcaligenensKF707的底物专一性。Bph操纵子携带了可降解PCBs的基因bphA1、bphA2、bphA3、bphA4、bphB、bphC和bphD。因此,PseudomonasspLB400对bph的超量表达可使其能降解大部分低氯联苯,并且能降解2,4,5,2′,4′,5′-六氯代联苯〔6〕。在可降解甲苯的微生物P.putidaF1中插入bphD基因簇可使假单胞菌以联苯为生长基质,bph和tod的融合可使PCB降解菌Pseudomonas同时具有降解甲苯和联苯的能力。
除此之外,添加表面活性剂也可促进PCBs的降解。添加表面活性剂一方面可提高疏水性PCBs的生物可利用性;另一方面可为PCBs降解菌提供碳源。据报
图1 基因工程示意图
2 基因工程菌构建的基本过程及关键技术
首先从环境中筛选出具有降解污染物功能的菌株,在从具有降解功能菌株的细胞内分离出具有降解污染物功能的基因片段,经确认鉴定后作为目的基因使用。在细胞外将目的基因DNA片段与其他来源的载体DNA片段通过一系列酶学反应重组为新的DNA,DNA重组过程即称为基因操作过程,然后将重组后的DNA分子导入受体细胞内,当确认受体菌细胞真正摄入重组DNA分子之后,称为转化子,它仅占受体细胞中的极少部分。在这个过程中,分子克隆技术与目的基因的表达是关键技术。目的基因DNA片段是否存在于受体细胞内,一般可通过联合使用分子杂交技术,基因体外扩增技术和基因DNA序列分析技术进行鉴定。在实验室内确认转化菌具有高效表达功能之后,一般应用连续发酵目控反应技术使获得的基因工程菌增殖并制成产品。基本操作过程如图1所示〔3〕。
3 基因工程菌的应用
3.1 降解TCE的基因工程菌
三氯乙烯(TCE)作为氯代溶剂已经广泛应用于金属加工、电子技术、印刷、造纸、涂料和纺织业。TCE的密度(1.462kg/L)比水大,属重质非水溶性液体(DNAPLs),而且水溶性好,溶解度为1000mg/L。TCE在环境中易迁移,所以由它引起的土壤和地下水污染是一个长期以来普遍存在的问题
。
道,由于非离子型表面活性剂对微生物的毒性更低,添加非离子型表面活性剂比阴离子型和阳离子型表面活性剂更合适〔7〕。早在1997年,Lajoieetal就用转位子TnPCB修饰了P.putida和Ralstoniaentropha两菌株,使二者都能利用表面活性剂作为碳源和能源。3.3 降解碳氢化合物的基因工程菌
由于人工合成碳氢化合物造成的环境污染大部分
目前,物理、化学和生物方法处理技术已被认证可以去除TCE。但物理、化学法去除TCE不仅费用高,而且不能使它完全降解;常规的生物降解技术虽能弥补这个缺陷,但要求投加共代谢基质如甲烷、氨、甲酚或甲苯等,而这些物质本身就是环境污染物。而,
是由石油的渗漏和不恰当处理所造成的。碳氢化合物包含易被土著菌降解的低分子量的直链脂肪烃类化合物和难降解的高分子量支链芳香族化合物。目前碳氢类化合物的生物降解主要针对两类较难降解的物质如PAHs(多环芳烃)和BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯的混合物)。
多环芳烃萘可用目前仅有的现场活体转基因微生物进行修复。Sayleretal利用经过萘降解质粒PUTK21修饰的Pseudomonasfluorescens菌株HK44,其中降解质粒经过了lux基因诱变〔8〕。该转基因微生物对萘的降解分为两步,首先是使萘转化为水杨酸盐,然后氧化水杨酸盐使其成为乙醛和丙酮酸盐。当该转基因微生物暴露于萘或其代谢中间产物时,该生物体就会发光,我们就可以通过光学和光子计算模型对其进行在线监测。随着发光水平与萘降解速率之间比例关系的确定,就可以直接现场监测其降解速率而不需再利用化学分析方法。这是该系统的最大优点之一。转基因Pseu-domonasfluorescensHK44菌株曾被释放到地面下的侧渗计中进行现场研究,该侧渗计4m深,直径2.5m,内装物质从上到下依次为61cm深的未污染土壤、92cm深的PAH污染土壤、61cm深的粗沙、31cm深的砂砾层。
作为石油组分的BTEX混合物对环境的污染通常都是由这四种污染物同时存在引起的,而土著微生物并不能对其完全降解,因此开发能降解此类污染物的转基因微生物也是目前研究的重点。例如用todc1c2BA修饰的Pseudomonasputida菌-P.putidaTB105能使BTX完全矿化且不会引起中间代谢产物的积累。
除以上所述,目前人们已把研究注意力转移到利用转基因微生物处理废水处理厂的碳氢化合物。如酚类化合物的存在会影响处理厂出水水质且对其中的微生物产生毒性效应。例如,转基因微生物P.putidaDJT-T1能在90%的甲苯和辛醇-水分配系数大于2.36的有机溶剂中生长。
也可能取代其他物种,对生物多样性造成无法挽回的损失。而有些影响需要经过很长时间才能表现和监测出来。由于生物技术产品风险的出现具有长期的滞后性,对生物安全问题需要进行长期的系统研究。我国急需将这方面的研究列入重点科研和投资项目计划,不断提高公众的生物安全意识和我国的生物安全管理水平,以有效地保护我国生物的多样性、生态环境和人体健康,促进我国生物技术健康发展。
基因工程技术作为一种新兴技术以极快的速度发展着。今后的研究工作将侧重于以下两方面:一是对基因工程菌的深入研究,如基因工程菌对污染物的代谢途径、控制目的基因表达的启动子基因序列、降解基因表达的调控条件的优化等方面的研究;二是对环境中微生物的习性及基因工程菌与环境中微生物和污染物之间的相互作用进行研究,从而使基因工程菌在治理有机物污染方面的实际应用成为可能。由于目前的研究主要是利用单一的基因工程菌对污染物进行处理,随着研究的不断深入可以利用多种基因工程菌相结合对污染物进行处理。
参考文献
1 王建龙,文湘华编.现代环境生物技术〔M〕.北京:清华大学出
版社,2001.
2 金志红等编.污染生物降解〔M〕.上海:华东理工大学出版社,
1997.
3 孔繁祥主编.环境生物学〔M〕.北京:高等教育出版社,2000.4 GibsonDT,CrudenDL,HaddockJD,ZylestraGJandBrandJM.
Oxidationofpolychlorinated-biphenylsbyPseudomonasspstrainLB400andPseudomonaspseudoalcaligenesKF707〔J〕.JournalofBacteriology,1993,175(14):4561～4564.
5 KimuraN,NishiA,GotoMandFurukawaK.Functionalanalysesof
avarietyofchimericdioxygenasesconstructedfromtwobiphenyldioxygenasesthataresimilarstructurallybutdifferentfunctionally〔J〕.JournalofBacteriology,1997179(12):3936～3943.6 MondelloFJ.CloningandexpressioninEscherichiacoliofPseu-domonasstrainLB400genesencodingpolychlorinatedbiphenyldegra-dation〔J〕.JournalofBacteriology,1989,171(3):1725～1732.7 LajoieCA,LaytonAC,EasterJP,MennFMandSaylerCS.Degra-dationofnonionicsurfactantsandpolychlorinatedbiphenylsbyrecom-binantfieldapplicationvectors〔J〕.JournalofIndustrialMicrobiology&Biotechnology,1997,19(4):252～262.
8 SaylerGS,RippS.Fieldapplicationsofgeneticallyengineeredmi-croorganismsforbioremediationprocesses〔J〕.CurrentOpinioninBiotechnology,2000,11(3):286～289.
4 基因工程菌研究存在的问题和今后的发展方向
由于基因工程菌研究还处于起始阶段,因此其应用面临很多问题需要解决。一是工程菌的稳定性问题;二是工程菌的安全性问题。这不仅涉及技术上的问题,也关系到社会的安定和人们的认识观。工程菌释放到环境中带来的严重后果始终让人们担忧,许多生态学家认为,转基因生物大规模释放到环境中,将可能造成无法弥补的生态灾难。例如转基因微生物可能与其他生物交换遗传物质,产生新的有害生物或增强有害生物的危害性,以致引起疾病的流行;转基因微生物
作者简介:陈翠红(1982-),女,河北唐山市人,兰州交通大学环境工程系研究生,主要从事石油污染治理技术研究。