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根瘤共生菌的环保启示录:市职防院在毒死蜱残留检测领域取得创新突破

信息来源:深圳市职业病防治院 发布日期:2024-10-24 14:26:55 【字体: 视力保护色:

  市职防院科研团队在环境监测领域取得重要进展,成功开发了一种基于合成细菌的全细胞生物传感器,用于检测和定量水环境中的毒死蜱(CPF)及其有毒代谢物3,5,6-三氯-2-吡啶酚(TCP)。这一创新检测方法具有高灵敏度和高选择性,为现场环境监测提供了一种高效、便捷的工具。

  持久性有机污染物,尤其是广泛使用的有机磷农药CPF,因其对生态系统及人类健康的潜在风险而备受关注。全球年使用量达200万吨,但绝大多数未被目标害虫吸收,导致严重的环境污染。其有毒代谢物TCP在水生生态系统中的高毒性更是引起了全球的关注。TCP的水生态毒性极高,水溶性比CPF更强,对水生和陆生生物的神经系统产生影响,抑制乙酰胆碱酯酶活性。目前,有效的环境监测手段相对缺乏,尤其是在水环境中。

  在对中华根瘤菌基因组的研究中,国外学者最近发现了一种chp转录调控系统,它能够特异性地识别并响应CPF。这一创新发现为开发新型生物传感器提供了理想的模板。利用全细胞传感技术,市职防院的科研团队成功开发了一种生物传感器,该传感器对CPF和TCP实现了高灵敏度和高选择性的检测。在多种水体基质中,包括淡水、海水和土壤渗滤液,该生物传感器均表现出色,其检测限分别达到了CPF的0.8 μM和TCP的7.813 nM。

  该研究成果以“Visual signal transduction for environmental stewardship: a novel biosensing approach to identify and quantify chlorpyrifos-related residues in aquatic environments”为题发表在环境领域国际知名学术期刊《Journal of Hazardous Materials》上。这不仅为环境保护和农业的可持续性提供了强有力的工具,还将为减少有机磷农药污染、保护公共健康和促进环境保育做出了重要贡献。

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中华根瘤菌基因组中的chp转录调控系统

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  全细胞生物传感检测流程图——该生物传感器基于工程化细菌,利用ChpR转录调控因子特异性结合CPF及TCP,启动vioABCE基因簇转录,产生肉眼直读的紫色素用于定性,基于量效关系的可见光比色用于定量。

  据悉,市职防院近年来坚持实施“科教兴院”的发展战略,成功培育了多个科研团队。该团队专注于可视化全细胞生物传感技术的研究,尤其在环境污染物检测的创新应用上取得了系列原创成果。他们遵循“毒物暴露—色素合成—颜色渐变—肉眼识别—比色定量”的创新理念,在环境重金属和有机磷农药的高效监测与生物修复领域取得了显著成就。近6年,团队已发表超过30篇高质量研究论文,获得8项发明专利授权。

  在市职防院培育项目的前期支持下,该团队的研究工作还获得了国家自然科学基金、广东省自然科学基金以及市厅级科研项目的立项资助。

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