生物工程学报 Chin J Biotech 2008, March 25; 24(3): 355-362
journals.im.ac.cn Chinese Journal of Biotechnology ISSN 1000-3061
cjb@im.ac.cn . 2008 Institute of Microbiology, CAS & CSM, All rights reserved
李琴1, 2, 伍一军1
1 中国科学院动物研究所分子毒理学实验室, 农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室, 北京 100101
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
摘 要: 随着生物技术的发展, 研究人员构建出了大量具有特定功能的基因工程微生物, 这些基因工程微生物在实际应用时常受到限制, 因为它们释放到环境中有可能带来新的污染。为了减少或消除其对环境的潜在危害, 有必要采取措施对这些基因工程微生物进行监测和安全控制。通常要求这类基因工程微生物带有便于监测的检测标记以及能进行自消亡的主动生物防御体系。对基因工程微生物的检测标记以及主动生物防御体系的研究现状进行了综述。
关键词: 基因工程微生物, 环境监测, 主动生物防御体系, 自杀基因
Progress of Environmental Monitoring and Biological Containment System on Genetically Engineered Microorganisms
Qin Li1,2, and Yijun Wu1
1 Laboratory of Molecular Toxicology, State Key Laboratory for Integrated Management of Pest Insects and Rodents, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
2 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
Abstract: With the development of biological technology, many genetically engineered microorganisms (GEMs) for special purposes have been constructed and developed, but their practical applications in the field are still limited because GEMs may cause new environmental contaminations. To minimize the potential risks, the organisms released to environment need to be monitored and restricted for their distribution. In the laboratory conditions, the GEMs can be wiped off when required using some new biological technologies. The recent progress of research on the monitoring methods and active biological containment system for GEMs were reviewed in this paper.
Keywords: genetically engineered microorganisms, environmental monitoring, active biological containment system, suicide gene
在过去的几十年间, 随着生物技术特别是重组DNA 技术的发展, 结合实际需要, 研究人员创造出了多种基因工程微生物, 又被称为遗传工程微生物(genetically engineered microorganisms, GEMs), 它们的目的和用途多种多样, 例如: 用于增强豆类植物的固氮能力[1], 控制农业害虫[2], 工业生产甘油[3],富集金属离子[4], 降解环境中的污染物[5]等。尽管GEMs 具有广阔的应用前景, 许多具有特定功能的GEMs 在实验条件下也表现出了很好的功能特性,但是GEMs 是一把双刃剑, 将其释放到环境中, 可以发挥有益的作用, 同时又有可能影响环境中原有的生态系统而导致新的生物污染, 给自然生态系统和人类健康带来潜在威胁。研究发现, GEMs 所携带的重组质粒在土壤介质中可以水平转移入土著菌中,而且外源基因可以重组到土著菌的染色体中并改变土著菌的遗传信息[6]。通过盆栽大白菜的土壤环境评估GEMs 的安全性发现, GEMs 可对土壤中的土著细菌群落产生影响, 在较短的时间(15 d)内就会导致土著细菌总数下降[7]。GEMs 不像化学物质, 它是一个自我复制的实体, 一旦释放入环境, 就可以自我繁殖, 持续存在。如果发现它们在环境中有不利的效应, 很难将其彻底消除。为减少GEMs 的潜在危险性, 研究人员设计了主动生物防御(active biological containment, ABC)体系以便在需要的时候减少或消除GEMs 的存在。无论是将GEMs 释放到环境中还是要将它们从环境中消除, 都需要对GEMs的存在、分布以及远期效应进行监测。而环境安全监测和生物防御则是GEMs 安全应用的两个重要方面, 本文对其研究现状进行如下综述。
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