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砷污染导致的健康风险己成为全球性的问题。微生物砷吸附和砷甲基化或砷挥发方法被认为是环境砷污染修复的潜在有效途径之一。然而,受遗传因素和环境因素的影响,使大多数微生物的砷吸附和挥发能力较低。细菌的水-甘油通道蛋白（GlpF）是As（Ⅲ）进入细胞的通道蛋白,研究表明,表达glpF基因可以提高细菌的砷吸附能力,但不同微生物GlpF的功能是否存在差异,对砷挥发能力会产生怎样的影响还未见报道。因此,研究GlpF吸收As（Ⅲ）活性及对砷挥发效率的影响与作用机制,对于提高菌株的砷吸附和砷挥发能力有重要意义。基于此,本研究建立了监测功能基因表达和响应胞内砷浓度的双荧光生物传感器分析法,将来源不同细菌的glpF基因通过基因工程方法,构建成双荧光砷生物传感器系统,结合砷抗性、胞内砷含量和砷挥发量等指标测定,研究比较了不同GlpF对As（Ⅲ）吸附和砷挥发能力的影响关系和规律。主要研究结果如下:1.双荧光报告质粒的构建及特性研究。以绿色（egfp）和红色（mrfp1）荧光蛋白基因分别作为诱导型和组成型表达元件的报告基因,构建了双荧光重组质粒（pUC19-ars-egfp-arsR-T7-mrpf1）,以砷敏感菌株E.coli AW3110（DE3）为宿主,构建了监测功能基因表达和响应胞内砷浓度的双荧光砷生物传感器系统,探究系统与As（Ⅲ）浓度的响应关系。结果表明,设定激发波长分别为479 nm和564 nm,在511 nm和607 nm处可以分别检测到EGFP和mRFP1蛋白的荧光信号,表明重组质粒能正确表达;砷抗性结果显示,重组菌在0.1～5.0 mg/L As（Ⅲ）浓度范围内,其生长与砷浓度呈负相关光系;EGFP与mRFP1荧光强度的响应比在0.00～60.00μg/L As（Ⅲ）浓度范围呈线性关系。2.双荧光法分析比较4种GlpF吸收砷特性。将源自4种细菌的glpF基因连接到mrpf1基因下游,构建了4个重组菌E.coli AW3110（glpFn,n=1,2,3,4）。以不含glpF基因的重组菌为参考对照,比较了4种不同GlpF吸收As（Ⅲ）活性。GlpF活性越高,细胞内砷含量则越高,则荧光强度响应比也越高,4个重组菌吸收砷的能力高低顺序依次为E.coli AW3110（glpF1）、E.coli AW3110（glpF4）、E.coli AW3110（glpF0）、E.coli AW3110（glpF3）和E.coli AW3110（glpF2）,与砷抗性和胞内砷含量实验结果相吻合。E.coli AW3110（glpF3）和E.coli AW3110（glpF2）吸收砷能力低于对照菌株,初步推测GlpF2和GlpF3可能具有外排As（Ⅲ）功能。3.水-甘油通道蛋白基因表达对微生物挥发的影响。将来自沼泽红假单胞菌（Rhodopseudanonas palustris）CGA009菌株的arsM连接在双荧光重组质粒glpF下游,构建了4个glpF-arsM共表达重组菌E.coli AW3110（glpFn-M）,通过测定重组菌的半生长抑制率(IC50)、荧光响应比、胞内砷含量和砷挥发量,研究了不同GlpF对微生物砷挥发能力的影响。结果显示,共表达重组菌E.coli AW3110（glpFn-M）的IC50值更高,荧光响应比更低,胞内砷积累量更低。与无glpF基因的砷挥发能力（29.58%）相比,4个共表达重组菌的砷挥发能力分别为36.70%、18.37%、20.96%和35.90%。由此可见,当glpF与arsM共存时,GlpF将胞外As（Ⅲ）吸收时,可以增强微生物砷挥发能力,相反GlpF将As（Ⅲ）外排时,也将制约微生物砷挥发能力。综上所述,本研究建立了一种监测功能基因表达情况和响应胞内As（Ⅲ）含量砷生物传感器的双荧光分析方法,首次应用于微生物水-甘油通道蛋白GlpF吸收As（Ⅲ）活性的比较以及对微生物砷挥发的影响,与传统砷抗性和砷含量测定方法相比,双荧光分析方法操作简单,砷用量少,操作更安全。此外,GlpF活性越高,重组菌的砷挥发效率越高,为进一步构建高活性砷挥发能力的菌株提供参考依据。