前言

近几十年来，由于工业化的扩大，汞污染在土壤、水甚至大气中广泛发生。土壤和水中的汞可以被玉米和蔬菜吸收和富集，对动物和人类的健康造成严重危害。开发有效的检测方法将促进汞污染的管理和缓解。生物传感器为重金属检测提供了一种简单、快速、廉价的方法。在所有可用的生物传感器类型中，全细胞微生物生物传感器受到了特别的关注，因为它们可以实现对生物可利用的汞的特定检测，这被认为是比总化学负荷更好的风险指标。

研究内容

中国农业大学的研究人员研究的目的是构建一个气体报告生物传感器系统，通过将汞信号转换为C2H4信号来现场检测不透明材料中的汞。在提高C2H4产量后，手持式C2H4传感器可以很好地检测C2H4信号。将组成型气体报告生物传感器引入汞检测系统增强了抗干扰能力。该生物传感器系统可以在45分钟内实现对土壤中生物可利用汞的现场检测，无需大型仪器。

实验方法

培养生物传感器细胞直到OD600达到0.8。然后，将2.5毫升培养物与2.4毫升新鲜培养基和100微升底物溶液(葡萄糖和α-酮戊二酸)混合，之后，取50微升溶液样品或0.25克土壤样品被添加到检测系统中。充分混合后，将检测系统密封在带橡胶塞的小瓶中，并在振荡下孵育45分钟。C2H4信号检测使用手持式C2H4检测器进行，该检测器的探针插入橡胶塞中，并且根据手册测定瓶中液面以上的C2H4浓度。在检测过程之后，生物传感器细胞被灭菌。

IEFE生物传感器的构建与优化。

iEFE生物传感器的灵敏度和特异性。

原子荧光光谱法和电化学铁生物传感器测定结果的比较。

利用iEFE/cEFE生物传感器系统研究汞离子在土壤中的扩散。

结论

研究人员开发了一种基于全细胞生物传感器的土壤汞污染现场检测新方法。这种方法将土壤中的汞含量转化为C2H4生成信号，并使用手持检测器对结果进行量化。由于不需要大型仪器和复杂的预处理过程，该方法可以在采样现场进行，节省了时间和检测成本。这项研究进一步证明了全细胞生物传感器在现场检测领域的巨大潜力，同时也强调了合成生物学在全细胞生物传感器遗传电路设计中的重要作用。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112660。