基因工程技术在环境保护中的应用样本

基因工程技术在环保中应用

随着科技发展,人类在为自己生产出越来越多生活资料同步,产生有害物质数量和种类也大幅度增长,环境污染已远远超过了自然界微生物净化能力，已成为人们十分关注问题。基因工程技术是在DNA分子水平上按照人们意愿进行定向改造生物新技术。而运用基因工程技术提高微生物净化环境能力是用于环境治理一项核心技术。这一技术发展到今天,正形成产业化并列为世界领先专业技术领域之一,广泛应用于食品、医药、化工、农业、环保、能源和国防等许多部门,并日益显示出其巨大潜力。

一、基因工程在废水解决中应用

基因工程技术应用于废水解决是水解决领域一项具备广泛应用前景新兴技术。常规废水解决办法有物化法、生物法等。由于普通物化办法只是污染物转移，不能从主线上治理，且容易导致二次污染，成本也较高，生物法逐渐成为废水解决重要办法。但是由于废水多样性及其成分复杂性，自然进化微生物降解污染物酶活性往往有限，如果能运用基因工程技术对这些菌株进行遗传改造，提高微生物酶降解活性，并可大量繁殖，就可以定向获得具备特殊降解性状高效菌株，以便有效地应用于水污染解决。因而，构建基因工程菌成为当代废水解决技术一种重要研究方向，且日益受到人们注重。基因工程技术在废水解决中应用有如下几种方面。

1、基因工程在环境污染监测中应用

当前，聚合酶反映（简称PCR）技术和核酸探针技术是惯用于水环境中微生物检测技术。PCR技术是一种在体外模仿自然DNA复制过程核酸扩增技术，惯用于监测海洋环境中存在微生物。标记核酸探针可以用于待测核酸样本中特定基因序列，如监测饮用水中病毒含量。PCR技术和核酸探针技术也许取代常规水质分析，

发展成为一种迅速可靠水体微生物检测技术，并将在细菌、病毒及其她毒物检测中得以迅速应用发展。

2、基因工程菌对水体中重金属离子生物富集

运用基因工程菌代替普通微生物解决重金属是近年来研究热点。基因工程技术在重金属废水治理中作用重要体当前提高微生物菌体细胞对重金属离子富集容量以及提高菌体对特定重金属离子选取性两个方面。此法采用生物工程技术将微生物细胞中参加富集主导性基因导入繁殖力强、适应性能佳受体菌株内,大大提高了菌体对重金属适应性和解决效率。

2.1提高重组菌重金属离子富集容量

若不考虑重组菌对特定重金属离子选取性而只要提高重组菌重金属离子富集容量，则通过在微生物细胞表面表达高容量金属结合蛋白或金属结合肽办法就能较好地达到目。此外，将经基因技术在菌体中表达金属结合蛋白分离后固定在某些惰性载体表面同样也能达到重金属离子高富集容量目。

2.2同步提高重组菌富集容量和对特定重金属离子选取性

通过特异性金属转运系统表达，基因工程菌对目的重金属富集作用就介于特异性蛋白与目的重金属之间才存在生物亲和力，具备很高排她性，与生物吸附法表面吸附特性完全不同，这就使有效回收运用废水中重金属离子，使废水中重金属元素实现再资源化成为也许。

3、基因工程菌降解废水中有机污染物

生物解决法是废水中有机污染物降解重要办法，但是某些难降解有机污染物需要不同降解菌之间协同代谢或共代谢等复杂机制才干最后得以降解,这无疑减少了污染物降解效率。一方面,污染物代谢产物在不同降解菌间跨膜转运是耗能过程,对细菌来说这是一种不经济营养方式；另一方面,某些污染物中间代谢产物

也许具备毒性，对代谢活性有抑制作用。因而,将不同种属、来源细菌降解基因进行重组,把分属于不同菌体中污染物代谢途径组合起来以构建具备特殊降解功能超级降解菌,可以有效地提高微生物降解能力。

4、絮凝降解高效基因工程菌解决染料废水

运用生物工程技术把降解菌基因片段通过转基因工程转入絮凝菌株，培养出具备絮凝和降解双功能基因高效基因工程菌并应用于染料废水解决。

进一步工作是继续构建系列基因工程菌，筛选出絮凝-降解性能好、遗传特性好和成本低系列双功能基因工程菌株。并将该技术应用于染料生产废水解决或其他领域。

5、基因工程在水产养殖废水解决中应用

随着着生物技术发展，水产养殖业越来越多地运用生物工程技术来减少排放量和污染物数量。例如用微生物发酵生产和遗传工程技术将合成特定氨基酸基因克隆进入微生物细胞质中，然后借助微生物增殖来生产蛋白质鱼类饲料，可以提高鱼对饲料运用率，减少氮排泄物，减少中氮浓度；运用生物筛选技术和基因工程哺育某些去污能力强植物(特别是藻类)和微生物来净化水产养殖；运用生物工程对鱼类进行生理修正，使鱼类提高耐污能力和减少排泄物，例如Phelps哺育鱼类对沙门氏菌属形成抗体，这种鱼类就可以在污染水体中生长。郑耀通等对具备高效净化水产养殖水体紫色非硫光合细菌进行了分离和筛选，筛选出来紫色非硫光合细菌既有很强净水能力，又是鱼类饲料。当前国内研究重要集中在光合细菌在水产养殖水体净化中应用。

6、转基因水生植物治理工业废水重金属污染

依照某些藻类等水生物植物具备从水环境中大量积累重金属离子能力，运用基因工程消除水体中重金属污染。由北京大学生命科学院蛋白质工程国家重点实

验室研究成功转基因蓝藻，可分别用于吸附并排除水域中重金属镉、汞、铅、镍污染，特别是水稻、人参、中草药、茶叶等各种出口产品污染和都市工业污水、矿业污水、电镀污水等，使其达到国际出口原则。此外，还可美化都市街道，防止环境再度污染。当前这项成果已经完毕实验室阶段工作，可望尽快推广应用。每公斤转基因蓝藻可吸附１０克以上汞，已成为国家８６３项目和科技部九五重点攻关项目，并处在国际领先水平。

二、基因工程在土壤污染中应用

由于人类活动，使得污染物进入土壤并积累到一定限度，引起土壤环境质量恶化，对生物、水体、空气和人体健康导致危害。相对于其她环境介质污染，土壤污染具备隐蔽性和潜伏性、长期性和不可逆性，并且土壤对污染物有富集作用。因而对于土壤污染治理受到了广大人民关注。重要有如下几方面。

1、基因工程技术应用于含油土壤治理

落地油和含油污水对土壤导致了严重污染,大量油泥,不但导致严重环境问题,同步也给石油行业导致重大经济损失。在生命科学已成为自然科学核心今天,一批具备特殊生理生化功能植物、微生物应运而生,基因修饰、改造、基因转移等当代生物技术渗入推动了污油土壤解决生物技术进一步发展,因而,运用生物技术进行油污土壤治理,具备辽阔应用前景。

美国运用DNA重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃4 种菌体基因链接,转移到某一菌体中构建出可同步降解4 种有机物“超级细菌”,用之清除石油污染,在数小时内可将水上浮油中2 /3 烃类降解。在石油开采过程中,采出原油具有大量水分,原油脱下废水中,具有大量石油污染物。全向春引入当代生物技术,从普通筛选工作,转入到降解代谢途径、降解酶系构成及其遗传控制机制上来,在此基本上,实现定向育种,定向构建具备高效生物降解能力基因工程菌。基因工程菌降解效率高、底物范畴广、表达稳定,比自然环境中降解性微生物更具竞争