利用基因工程菌BL21处理有机磷混合农药废水的研究

研究了悬浮状态和固定化状态的基因工程菌BL21对有机磷混合农药废水的降解特性.工程菌能快速、高效地降解有机磷混合农药,其最适底物是对硫磷,而马拉硫磷不能被工程菌降解.不同农药降解速率的差别造成了不同有机磷农药的降解过程需要用不同的动力学模型来描述.比较固定化状态和悬浮状态的工程菌的降解效果可知,固定化工程菌的降解活性较后者明显降低,其比降解速率大约仅为后者的20%.考察固定化工程菌长期运行的效果,发现其降解活性保存良好,工程菌稳定性大大提高,未出现固定化细胞溶涨、破碎现象.固定化后,工程菌的比降解速率虽然比悬浮工程菌降低了,但固定化工程菌更适用于长期运行的废水处理系统.     

Regulatory Oversight of Genetically Engineered Microorganisms: Has Regulation Inhibited Innovation?

/ Using detailed interviews with company representatives and researchers in the field, this paper examines the factors that might account for the slow pace of development of genetically engineered microorganisms (GEMs) intended for environmental release. We specifically analyzed the role of the regulatory system in shaping innovation. We identified at least two cases where industry decided to discontinue the development of a genetically engineered microbial product because of concerns over regulatory oversight. However, most often industry decisions to continue or halt development of GEMs were based on an evaluation of the particular product's efficacy and potential for profitability. Thus the inability of GEMs to perform up to expectations in the field, rather than the regulatory constraints, appears to be the factor responsible for the slow pace of development. KEY WORDS: Genetically engineered microorganisms; Biotechnology; Regulation of biotechnology; Innovation; Environmental release     

基因工程技术在降解农药中的应用

综述基因工程技术:基因重组、原生质体融合、利用外源基因、降解酶和固相反应器等在降解农药中的研究进展,提出几种高效基因工程降解菌的构建策略和构建手段。     

基因工程菌E.coli BL21-NiCoT吸附镍的性能研究

以表达Staphylococcus aureus ATCC6538镍钴转运酶NiCoT基因的基因工程菌E.coli BL21-NiCoT作为生物吸附剂处理含镍废水.结果表明:基因工程菌在pH为4～9时有比较好的吸附效果,30 min就达到了吸附平衡;基因工程菌对Ni2 的富集容量比原始宿主菌有很大的提高,最大平衡富集量从3.76 mg/g增加到11.33 mg/g,增幅达3倍多,溶液中Ni2 的最大去除率也从原来的35.62%增加到91.23%;Cu2 、Cr6 、Zn2 等的存在对吸附没有很大的影响.镍进入细胞内后与羟基和酰胺基团发生结合,蛋白类物质和含羟基类物质在细胞内富集镍的过程中起到重要作用;基因工程菌转接10、20、30、40、50次,重组质粒保持良好的结构稳定性,基因工程菌对镍的富集能力也具有较好的稳定性.     

纳米材料的水生态毒理学研究进展

纳米材料特殊的理化特性,使它们被广泛地应用到各个生活领域中,但纳米材料给人们生活带来巨大改变的同时,其对水环境引起的负面效应也引起了人们广泛的关注.纳米材料可通过多种途径进入水体,对水生生物产生毒理效应,其生态学影响不可忽视.目前,还很缺乏对纳米材料的水生态毒理学研究,众多不确定的生态安全性问题还有待更深入的研究.总结了国内外现有的相关研究,简要综述了纳米材料的水环境行为、水生态毒理学研究现状,分析了该研究领域的未来需要.     

二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应

伴随着纳米科技的迅猛发展,各式各样的纳米材料被开发和生产出来,逐步进入到周围环境及生命体中,纳米材料的生物安全性和生态毒理学问题已引起了社会各界的普遍关注.纳米二氧化钛(TiO2)因具有良好的光催化特性、耐化学腐蚀性和热稳定性,而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域,因此,其将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应(毒理学).论文从流行病学调查和实验研究两方面出发,综述了纳米TiO2对生物体(皮肤、肺、肝、肾和脑)、细胞(细胞膜、细胞生长和凋亡)和生态系统的影响,探讨了其毒性产生的可能机制.希望今后进一步加强对纳米TiO2的环境健康和生态毒性研究,以建立纳米TiO2的环境健康安全暴露评价体系,促进纳米技术的健康、安全和可持续发展。     

绿色荧光蛋白标记阿特拉津降解基因工程菌的特性

通过转化绿色荧光蛋白基因质粒,对阿特拉津降解基因工程菌进行标记.转化后,绿色荧光蛋白在细胞内表达情况良好.在含抗生素的LB培养基中,绿色荧光蛋白的表达水平高于LB培养基和基础培养基.在细胞生长的稳定期,绿色荧光蛋白表达水平高于停滞期和对数生长期.绿色荧光蛋白基因质粒转化和表达,不会对基因工程菌原有的降解能力产生影响,而且绿色荧光蛋白的表达水平和降解活性存在接近线形的正相关关系.荧光蛋白标记细胞投加到反应器活性污泥中,会以2种状态存在:游离态和附着态,而且初期游离态细胞的数量大于附着态细胞的数量.     

纳米金、银对氨氧化细菌及其氨氧化作用的影响

为明晰纳米金、银对环境中氨氧化细菌(AOB)的氨氧化作用影响机制,本文通过对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化细菌(AOB)富集培养物进行纳米材料不同浓度的处理试验,测定氨氮、亚硝氮浓度和氨氧化速率的变化特征,并利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术和qPCR方法分析不同试验中AOB的多样性与丰度信息,确定纳米金、银对氨氧化速率、氨氧化细菌多样性与丰度的影响规律.结果表明,纳米银对环境中氨氮的转化具有浓度抑制效应,随着浓度增加,氨氧化平均速率越低,氨氮转化越少.纳米银处理之间的氨氧化平均速率同氨氧化细菌(AOB)的香农与辛普森多样性指数、amoA基因丰度存在显著正相关关系.因而纳米银对环境中氨氧化作用的抑制效应主要通过其杀菌能力影响了氨氧化菌的多样性和丰度而起作用.纳米金氨氧化平均速率则和AOB的多样性指数以及amoA基因丰度均无显著相关.纳米金对氨氧化细菌、氨氧化速率却不呈现浓度抑制效应,甚至出现略微促进氨氧化作用的趋势.DNA测序结果发现实验的氨氧化细菌都属于b-Proteobacteria,同Nitrosospira、Nitrosomonas亲源性较近.环境中的氨氧化微生物种类复杂,环境条件多变.不同纳米材料是如何影响氨氧化微生物进而影响氨氧化作用,仍需进行深入研究.     

人工纳米颗粒在水体中的行为及其对浮游植物的影响

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)因其特殊的尺寸效应及良好的光学、磁学等性质,已被广泛应用于医药、生物成像以及工业产品等领域.在生产、使用和排放的过程中,ENPs通过不同途径不可避免地进入水体,因此ENPs在水体中的行为和生物安全性也引起了人们的极大关注.在水生生态系统中,浮游植物作为初级生产者,为自身以及其他营养级生物提供营养物质、能量和氧气,因此受到ENPs的影响是难以估算的.近年来已有大量的研究证实ENPs对生物有毒性效应,但ENPs进入浮游植物体内的机制以及ENPs在浮游植物体内的生物运输和转化的报道较少,并且这方面的机制仍不甚明确.本文重点介绍了纳米材料进入水体的途径,在水体中的行为以及对浮游植物的生物效应的最新研究进展,但这方面的机制研究需要进一步深入.     

SPG膜曝气-基因工程菌生物膜反应器处理阿特拉津废水研究

膜曝气-生物膜反应器(MABR)是一种新型的膜-生物废水处理工艺,在MABR中采用基因工程菌生物膜可以强化难降解污染物的生物去除.本研究在SPG膜表面形成基因工程菌生物膜,运行SPG膜曝气-生物膜反应器(SPG-MABR)处理阿特拉津废水,考察了气压、挂膜生物量和液体流速对SPG-MABR运行性能的影响,以及基因工程菌生物膜的变化.结果表明,提高气压可以增大透氧系数,从而提高阿特拉津和COD的去除速率以及复氧速率.提高挂膜生物量能够加快阿特拉津和COD的生物去除,但生物膜厚度增加使得氧传质阻力增大,复氧速率降低.层流状态下减小SPG-MABR中的液体流速,有利于污染物向生物膜扩散传质,从而提高污染物去除速率.气压为300 kPa、生物量为25 g·m-2、液体流速为0.05 m·s-1时,SPGMABR反应器对阿特拉津5 d的去除率可以达到98.6%.在SPG-MABR运行过程中,基因工程菌生物膜呈现微生物多态化趋势.生物膜表面逐渐被其他微生物细胞覆盖,基因工程菌分布减少,生物膜内部仍以基因工程菌细胞为主.