镉污染严重威胁着环境和食品安全。民以食为天,食品安全关乎人类自身身体健康。通过食品摄入的镉会在人体内积蓄,并对人体产生毒害作用,其半衰期长达15-30年。因此,迫切需要开发高灵敏度、高选择性的镉检测工具。目前,荧光指示剂是快速检测环境中无机镉的有力工具。本研究通过构建具有不同连接模型的镉荧光指示剂,并确定了镉离子荧光指示剂的筛选条件,其识别元件为来源于恶臭假单胞菌对镉离子具有高度特异结合能力的CadR蛋白。CadR是含有147个氨基酸的同源二聚体,76-147位氨基酸是镉离子结合域。本研究通过在CadR的镉离子结合域的不同位置插入荧光蛋白,并优化连接点之间的柔性连接物,开发出了对痕量氯化镉具有检测能力的荧光指示剂。随后对开发的镉荧光指示剂进行了评价,其表现较好的光学性质、物理性质及应用潜力。主要研究内容和结果如下:1)通过在CadR蛋白金属结合域的不同位置使用柔性连接子SAG和GTG插入荧光蛋白构建了33个嵌合子,并快速筛选得到了对5μM Cd2+具有192%响应能力的CadR16。2)通过对CadR16的荧光蛋白替换和连接子删减的优化,构建了19个嵌合子。筛选得到了对0.5μM Cd2+具有230%正向响应能力的N0C0,对5μM Cd2+具有166%负向响应能力的N1C1。3)N0C0/N1C1具有较好的荧光性质,具有双吸收峰,对环境温度变化耐受。其在10-50 nM和30-100 nM范围内对镉浓度呈线性响应,在最佳条件下检测限为10/33 nM,对镉离子的检测时间小于3分钟,实现了对镉离子的快速响应。这些指示剂实现了镉离子的快速、灵敏、高特异性、高动态范围的检测。使用含有该指示剂的大肠杆菌细胞进一步研究活细胞中镉离子浓度的响应,结果显示含有N1C1的大肠杆菌可以对不同浓度的镉离子产生响应。同时,将N0C0/N1C1用于对具体样品进行检测,结果显示N0C0对添加0.5μM Cd2+的样品有良好的检测能力。