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为解决 Hg2?对人类及生态系统的危害问题，研究人员构建荧光重组嗜热四膜虫（T. thermophila）SB210 菌株 MTT1-GFP 和 MTT5-GFP，探究其对 Hg2?的响应与去除效果。结果显示高细胞密度时去除率超 90%，MTT1-GFP 检测限达 1.063 μg/L。该研究为水体 Hg2?治理提供新方法。
汞（Hg）作为一种剧毒重金属，对生态环境和人类健康构成严重威胁。即使是微量的 Hg2?，也可能引发神经系统损伤、肾脏损害甚至癌症等一系列疾病。当前，工业采矿和相关汞产业活动导致大量汞进入水体，传统化学处理方法在低浓度汞污染治理中面临成本高、操作复杂等难题，而基于微生物的生物处理技术因高效、环保、低成本等优势逐渐成为研究热点。然而，如何实现对水体中 Hg2?的高效去除与实时监测，仍是亟待解决的关键问题。
为攻克这一难题，研究人员开展了利用原生动物同时检测和去除污染水中 Hg2?的研究。通过基因操作技术，将嗜热四膜虫（T. thermophila）SB210 中的 MTT1 和 MTT5 基因编码区替换为绿色荧光蛋白（GFP）基因，成功构建了荧光重组菌株 MTT1-GFP 和 MTT5-GFP，并对其同步响应和去除 Hg2?的效果进行了深入探究。该研究成果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》，为水体汞污染的治理提供了新的思路和方法。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：一是基因枪轰击技术，用于将构建好的含 GFP 基因的质粒导入嗜热四膜虫 SB210 细胞，实现 MTT1 和 MTT5 基因的敲除与 GFP 基因的插入；二是流式细胞术，用于检测细胞对 Hg2?和 Cd2?的荧光响应强度，分析荧光信号与金属离子浓度的关系；三是原子荧光光谱法，用于测量溶液中 Hg2?的浓度，计算去除率；四是电感耦合等离子体质谱（ICP-MS），用于测定溶液中 Cd2?的浓度。
3.1 重组菌株的构建与特性分析
通过同源重组技术成功构建 MTT1-GFP 和 MTT5-GFP 重组菌株，电泳分析显示 GFP 基因成功插入，MTT1 和 MTT5 基因编码区被替换。生长曲线表明，基因敲除和 GFP 引入对细胞生长无显著影响。但重组菌株对 Hg2?和 Cd2?的耐受性显著低于野生型（WT）菌株，其中 MTT1-GFP 对 Hg2?和 Cd2?的耐受性下降更明显，提示 MTT1 基因在细胞对金属离子的耐受性中起更重要作用。
3.2 细胞的荧光响应特性
流式细胞术检测显示，MTT1-GFP 和 MTT5-GFP 对 Hg2?均有荧光响应，且 MTT1-GFP 更为敏感。在细胞生长早期，荧光强度随 Hg2?浓度增加先升后降，最强信号出现在 24 小时；在生长平台期，MTT5-GFP 的荧光强度随时间持续增加。此外，两菌株对 Cd2?也有荧光响应，且对 Cd2?的响应更敏感，可通过荧光响应差异区分 Hg2?和 Cd2?。
3.3 Hg2?的去除效果
批次实验表明，在细胞密度为 150×10? cells mL?1 时，MTT1-GFP 对 6000-10000 μg/L 的 Hg2?去除率在 12 小时内超过 90%。基因敲除和 GFP 引入对 Hg2?去除率影响较小，但 MTT1-GFP 对低浓度 Cd2?的去除效果显著优于 MTT5-GFP 和 WT 菌株，推测 MTT1 基因可被低浓度 Cd2?敏感诱导。
3.4 Hg2?的检测性能
MTT1-GFP 作为荧光报告菌株，检测 Hg2?的线性范围为 200-8000 μg/L，检测限（LOD）为 1.063 μg/L。实际水样检测表明，该菌株能有效检测去离子水、自来水和湖水中的 Hg2?，且荧光信号依赖于 Hg2?的存在形式，可检测生物可利用态 Hg2?。
3.5 去除与检测机制
机制研究表明，MTT1 和 MTT5 基因通过编码金属硫蛋白（MT）帮助细胞隔离有毒金属离子，保护细胞免受损伤。GFP 基因的引入使细胞在 Hg2?刺激下表达荧光蛋白，实现光学检测。同时，细胞内源性硫化氢（H?S）将 Hg2?矿化为硫化汞（HgS），从而去除水体中的 Hg2?。
该研究成功构建了能同步去除和光学检测 Hg2?的荧光重组嗜热四膜虫菌株，揭示了 MTT1 和 MTT5 基因在金属离子耐受性和去除中的作用。研究结果不仅拓展了对嗜热四膜虫中 MT 基因功能的认识，还为水体中 Hg2?等重金属污染的生物治理提供了一种低成本、高效的新方法，有望在环境监测与修复领域发挥重要作用。此外，该研究为开发基于微生物的全细胞生物传感器（WCBs）提供了新思路，为其他有毒元素的检测与去除研究奠定了基础。
