环境中的微生物会经历各种环境变化造成的胁迫作用,导致微生物自身产生一系列表现型与基因型的变化来响应外界环境压力。目前大多数研究旨在揭示环境胁迫对微生物的作用机理以及微生物的响应机制,很少有研究从应用的角度对微生物的胁迫响应机制进行探讨。鉴于环境生物技术主要依赖微生物的表面性质或代谢功能来进行污染物的处理,且微生物这些性质会被外界环境胁迫诱导发生改变,因此我们假设微生物的胁迫响应机制可以作为一种开发新型环境生物技术的新策略。本研究以环境微生物细长聚球藻(Synechococcus elongatus)、铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)以及模式菌株大肠杆菌(Escherichiacoli)为研究对象,通过外源施加环境胁迫和合成生物学手段的利用,探究了微生物胁迫响应机制在环境生物技术中的应用。主要研究内容和结论如下:(1)研究结果表明,通过外加高盐胁迫诱导蓝细菌胁迫响应机制的产生,可以增强其吸附性能。吸附性能的提高是由于表面EPS中PS分泌的增多和碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase)活性的提高共同引起的。Sigma 70因子转录水平的提高证实了这一作用是由外界环境胁迫诱导的全局转录因子控制的。本章研究证明了环境胁迫诱导可以用于提高环境生物技术中微生物的性能。(2)通过合成生物学手段,构建了含有四环素降解基因tetX的四环素降解模块,并将其转化到E.coli中,构建出具有四环素降解能力的工程菌株。所构建的功能菌株可以通过羟基化作用有效转化四环素。结果表明,24h时对四环素的降解效率即达到了 98%以上。本章研究证明了将具有环境功能的基因模块整合到模式菌中的可行性,并将其应用于生物技术的开发。