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人类生产活动使得具有“三致”效应化学组分进入环境介质,具有潜在的遗传毒性风险。微生物传感细胞是一种新兴的生物学遗传毒性检测技术,与传统方法相比具有灵敏度高、响应时间快、检出限低等优点,可定性及定量地进行污染物遗传毒性检测,为环境介质遗传毒性的快速筛选和风险评估提供了可行性。为了快速表征污染地下水、土壤、地表水等环境介质的遗传毒性水平,本文构建了基于大肠杆菌E.coli的遗传毒性传感细胞DH5α_V_recA_lux,其启动基因recA的来源是Vibrio Natriegens,报道基因为luxCDABE。DH5α_V_recA_lux在温度15°C-42°C,盐度0%-3%,pH范围4.0-9.0的环境条件下均可以对环境介质遗传毒性进行表征。对于不同环境介质,DH5α_V_recA_lux均可定量表征其遗传毒性。基于构建的不动杆菌ADP1微生物传感细胞,研究了DNA损伤响应机制,结果表明在启动DNA损伤响应过程时,ADP1首先启动剪切修复基因,而后重组修复基因。通过ADP1毒性表征工作机理概念模型的完善,分析了ADP1传感细胞的毒性表征机理,解析了其毒性表征过程。对于不同类型碳源对ADP1_recA遗传毒性表征的影响,研究表明碳源主要影响转录水平和翻译水平,且与毒性机制有关。转录水平上,不同碳源中recA基因表达量存在差异;翻译水平上,简单碳源中有122种蛋白相对于复杂碳源LB有显著变化,64种蛋白表达水平上升,58种下降,其中热激蛋白90、RNA聚合酶、磷酸盐缺乏应激蛋白(PhoH-like)、DNA/RNA非特异性内切酶G蛋白、双组分调节系统响应调节子与DNA损伤响应过程相关。所构建的传感细胞用于不同环境介质样品遗传毒性表征的研究表明,传感细胞对石化污染地下水的挥发性有机物(VOCs)和多环芳烃(PAHs)的检出限分别为0.8μg/L和12.9 ng/L;对原油污染海水的检出限为ppm数量级;对于污染土壤采用300 s超声萃取方法,可以实现遗传毒性的直接表征。通过磁性纳米材料处理传感细胞,能够避免复杂环境介质对于遗传毒性表征的干扰,提高了传感细胞对复杂污染介质毒性表征的能力。通过采用不同浓度的琼脂对传感细胞进行固定化处理,有利于传感细胞的保存和携带,为传感细胞应用于环境介质遗传毒性的在线表征奠定基础。