1、第八章第八章 現代生物技術在環境保現代生物技術在環境保護中的應用護中的應用8.1 基因工程與環境保護基因工程與環境保護 是將某一生物（供體）的基因片段在體外經人工與載體相接（重組），構成重組dna分子，然后轉入另一生物體（受體）細胞中，使外源基因在受體細胞中得以表達和遺傳 l采用基因工程技術構建的基因工程菌應用與發酵工業和醫藥工業，能提高傳統發酵產品的產率，向人們提供只有動物體內才能生產的物質如抗原、抗體等；l同合成法相比，節約大量原輔材料，大大減少了原材料資源的過度浪費和工業廢棄物的排放，減輕了環境污染。l通過轉基因技術，有可能把許多作物的優點，如優質高產、抗逆、抗病蟲害、耐寒、耐酸堿等基因

2、在某一品種上綜合表達，從而大大減少了農藥化肥對環境的污染。l通過轉基因技術構建的基因工程菌，可以處理某些環境中難以降解污染物8.1.1構建基因工程菌降解污染物構建基因工程菌降解污染物質粒是存在于細菌細胞質中獨立于染色體而自主復制的共價、封閉、環狀雙鏈dna分子 ，并不是細菌生長所必需的，但可以賦予細菌某些抵御外界環境因素不利影響的能力。分子量在1-200kb之間。大腸桿菌質粒的分子結構示意圖大腸桿菌質粒的分子結構示意圖 n一般說復合以下3條標準的染色體外的dna或rna分子可以稱為質粒 。8.1.2 轉基因植物防止病蟲害轉基因植物防止病蟲害l據統計，蟲害每年給農業造成的損失達13，尤其是由于蟲

3、害對化學農藥產生的抗藥性，使得化學農藥控制蟲害的方法在生產上受到限制l蘇云金芽孢桿菌8.2 細胞工程與環境保護細胞工程與環境保護l1.細胞工程細胞工程 8.2.1 基本概念基本概念l迄今為止，人們已經從基因水平、細胞器水平以及細胞水平開展了多層次的大量工作，在細胞培養、細胞融合、細胞代謝物的生產和生物克隆等諸多領域取得一系列令人矚目的成果，其中代表細胞水平的細胞工程研究也顯示其巨大的應用前景。 l優質植物快速培育與繁殖； l動物胚胎工程快速繁殖優良、瀕危品種； l利用動植物細胞培養生產活性產物、藥品； l新型動植物品種的培育； l供醫學器官修復或者移植的組織工程； l轉基因動植物的生物工程反應

4、器； l在遺傳學、發育學等領域的理論研究； l在能源、環保等領域的應用。細胞工程重要應用 l2.原生質體融合原生質體融合 是指將兩個親株的細胞壁分別通過酶解去除，然后在高滲條件下使兩原生質體融合，從而獲得發生了基因重組融合子的過程。l3.原生質體技術原生質體技術 包括原生質體制備、培養、融合、再生，原生質體轉化等過程。 優點是將兩親本的整個基因組強迫性混雜在一起，為異源dna片段交叉互換創造一個優良的環境。l4.原生質體制備 制備原生質體過程一般采用酶解法細菌等微生物沒有堅固的細胞壁，而且細胞外周的化學成分因種屬不同而差異甚遠，但制備原生質體過程一般也采用酶解法。酵母菌原生質體制備一般取對數生

5、長早期的細胞，菌懸液濃度為107個mol，在高滲緩沖溶液中用蝸牛酶處理去壁。此外，對酵母細胞進行酶解處理前，用某些含巰基化合物如-巰基乙醇進行預處理可以松動細胞壁結構蛋白，有利于酶解。對于原核生物中的革蘭氏陽性菌，制備原生質體時應針對不同的種屬采用不同的溶菌酶濃度處理。小球菌屬只需用1絲狀真菌絲狀真菌一般采用含葡萄糖苷酶、幾丁質酶、纖維毒素酶及果膠裂解酶復合物處理，以6mol/lmgso4作為原生質體穩定劑；曲霉屬曲霉屬，有人推薦使用bacil-lus circulan iam1165酶和幾丁質酶處理，用含有0.8mol/l山梨醇、0.6kcl及0.8mininol做原生質體穩定劑，再生頻率大

6、于30 常用的有聚乙二醇（peg）及ca2+作為促融劑。 細菌一般用3050（m/v）peg，同時可加入ca2+和dmso進一步促進融合，時間僅需1min； 真菌則采用2530高相對分子質量的peg，ph9.0較好，同樣ca2+可提高融合效率。l細胞融合技術在廢水處理工程菌研究中的應用始于20世紀80年代。l利用原生質體融合技術，可將多個細胞的優點集中于一個細胞內。8.2.2 細胞融合構建環境工程菌細胞融合構建環境工程菌l程樹培等將真核微生物釀酒酵母y9407與原核微生物光合細菌球型紅假單胞菌p9479的原生質體，經跨界融合構建出的融合細胞foa和fzl；l通過鏈霉素和制霉菌素的抗性實驗，細胞形態學觀察，dna含量分析和對捕光蛋白基因pucba進行聚合酶鏈