发光细菌可以快速测定化学物质及环境污染物的毒性

基因工程发光细菌是指通过基因工程技术将lux系统导入其他非发光宿主细胞后，形成一类能够发光的细菌。利用基因工程发光细菌可以快速测定化学物质及环境污染物的毒性，确定生物的存活能力，快速确定环境污染的程度以及进行环境质量的评价。还可以利用基因工程发光细菌进行细菌在土壤和水体中分布的研究等。

lux 基因作为报告基因，用其构建基因工程微生物，通过对光线的检测可以对微生物在环境中的生长、分布、活性等进行实时在线监测。如利用发光酶基因标记的荧光假单胞菌检测在小麦根圈的定植动态；跟踪棉花根圈中的绿针假单胞菌；用发光酶基因标记巨大芽孢杆菌，获得稳定发光的标记菌株，用于研究其在小麦根际的定殖动态和散布规律等。

某些细菌长期生活在含有某种化学物质的环境中，细菌基因组中含有对该物质具有特异性的诱导基因和降解基因，或具有对该物质的抗性基因。将这些基因与lux基因融合构成重组体，在特异的化学物质存在时产生诱导作用，启动诱导基因并导致lux基因表达，而由重组体的发光与否就可得知某化学物质是否存在。研究者们利用细菌对汞的抗性是依赖于Hg 与merR（汞抗性基因的调节基因）基因产物的结合和表达激活的原理，构建了由merR基因和luxAB基因融合的质粒载体，建立了发光强度与汞含量的关系。该系统灵敏度高而且专一性很强，用这种方法可检测出环境中纳克级的汞。因此，利用这种物质依赖性的基因工程发光细菌在这种特异性物质的存在条件下高水平的表达出生物发光，且发光强度与该物质的剂量呈正相关的特点，可以检测环境中该物质的存在量。已经构建了汞、砷、苯、萘等物质依赖性的基因工程发光菌，用于环境中此类物质的检测。发光细菌经过各种理化方法诱变处理后失去发光的能力，成为暗变异株。在接触致突变物后，暗变异株可恢复一定的发光能力（通常可使暗变异株的发光强度增加1000倍左右）。利用暗变异株恢复发光的现象，可对各种遗传毒物进行筛选、检测。此法与其他微生物学方法（如Ames试验）相比有灵敏、简便、快速、无需严格无菌操作等特点。已开发了“Mutatox”的检测系统，这是继发光细菌急性毒性检测的“microtox”之后推出的又一项发光细菌检测技术。

另外，将lux系统导人某种噬菌体的DNA中，利用噬菌体与其宿主菌之间严格的特异性，可以检测宿主菌的分布、数量以及活性，灵敏度高而且速度很快，为环境微生物检测提供了一种灵敏有效的方法。