農藥降解菌

由於天然微生物降解農藥的效率較低且降解譜較窄，科學家們通過基因工程技術，研究出了的有自殺控制功能可降解農藥的環境安全型基因工程菌，中科院動物研究所的伍一軍研究組研製出的一種有自殺控制功能可降解農藥的環境安全型基因工程菌。這種基因工程菌在完成降解任務後能夠“自殺”，從而消除人們對基因工程菌本身可能影響環境的擔憂。

作用機制

通過轉入在細菌中要能正確表達生成相應的產物具有特定的生物學功能的外源基因，達到降解農藥的功能。例如，常見的大腸桿菌並不具有降解化學農藥的功能，如果我們將有機磷水解酶基因通過基因重組方法轉入此大腸桿菌，表達後產生有機磷水解酶即可降解有機磷，這個轉入了有機磷水解酶的大腸桿菌即為基因工程菌。

螢光標記

基因工程菌研究已經比較成熟，但出於對環境影響的擔憂，具有生物活性的基因工程菌目前還主要是試驗性和小範圍套用。

雖然還沒有研究顯示基因工程菌究竟會對人類產生什麼有害影響，但已有證據表明轉基因微生物釋放到土壤中，可能會改變原有微生物系統的平衡。所以基因工程菌的使用範圍被嚴格控制，稍微較大規模的套用也只是將被污染物集中到某個區域處理，而不是在原位降解。

基因工程菌帶有外源性基因，而這種基因在使用中是嚴格限制的，即使國家允許的轉基因生物在種植的時候也是限制區域的，就是為了防止外源性基因外流。

大規模使用基因工程菌是很多科學家的努力方向，而在這過程中，環境監測即跟蹤細菌的擴散範圍就成為重要環節。我們研製出來的帶螢光標記的基因工程菌就解決了這一難題，如果檢測到常見的微生物里有特定的螢光標記，那么就肯定是基因工程菌，這樣就能通過監測對基因工程菌的流向有所掌握，在使用中限制其擴散範圍，而不是任其無限繁殖。

DNA重組

讓細菌完成任務就“自殺”狹義的自殺控制功能是專門針對基因工程菌而言的，就是可以通過人為的方式控制它的死亡。這個似乎聽起來好像不是自殺而是他殺。所以我們通過基因工程技術，轉入可以誘導表達的致死基因，在一定條件下讓基因工程菌自殺死亡。

具體的說就是通過基因工程技術，將誘導自殺元件轉入基因工程菌的細胞內，這一元件就是一個可控制的自殺系統，在一定條件下讓細菌失去活性而死亡。 而“一定條件”可以是溫度、化學條件等外部條件。在我們的研究中，這一條件指的是細菌生存環境裡的化學物質。通俗來講，改變某塊水域或者土壤里某種化學物質的含量，完成降解任務後的基因工程菌的誘導自殺元件感應到這種變化就會“自殺”。而這種被選用的物質肯定是毒性很低、沒有污染的。

基因工程菌“自殺”的最理想情況是，當它需降解的那種物質比如有機磷的濃度被降解到一定程度後，“自殺元件”能感應到這個濃度然後自殺，即其降解物有機磷本身就成為誘導其自殺的物質。 但這非常困難。首先，很難找到剛好能感應到有機磷的“自殺元件”，另外，被降解到什麼程度就“自殺”，這個度也很難把握。但這是很多科學家努力的目標。

意義

解決我國農藥問題

農藥利用率僅為10% ，資料顯示，人類從20世紀40年代起開始使用農藥除蟲除草，每年挽回農業總產量15%左右的損失。但是，長期大量農藥的使用，使環境中的有害物質大大增加，危害到生態和人類，形成農藥污染。據報導，農藥利用率一般為10%，約90%殘留在環境中，造成對環境的污染。

我國是農業大國，化學農藥的使用量全球第一，據統計，我國每年農藥使用面積達1.8億公頃次，上世紀50年代以來使用的666達到400萬噸、DDT50多萬噸，受污染的農田1330萬公頃。

解決白色污染

這一技術並不僅僅套用於農藥降解的基因工程菌，理論上看可以用於任何需要控制其死亡的微生物。若研製出某種可降解塑膠的基因工程菌，也可以安裝一個誘導自殺元件，這樣就能解決控制白色污染基因工程菌的環境安全問題。

這一研究目前還主要停留在實驗室水平，將來可能會針對某些被污染的土地或水體進行小規模試驗，要達到實際套用水平尚需時日。

目前，基因工程菌還未被大規模使用。正如轉基因食品一樣，即使基因工程菌的安全問題得到解決，人們也可能出於觀念原因而在實際使用時非常謹慎。