微生物降解農(nóng)藥-全文預(yù)覽
【正文】 0世紀(jì)后半葉是分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科迅速發(fā)展的時(shí)期，各種不同的生物學(xué)技術(shù)不斷涌現(xiàn)；同時(shí)在21世紀(jì)初，生物信息學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等新的學(xué)科迅速興起。在土壤水分適宜的條件下，非離子型表面活性劑吐溫80可增強(qiáng)微生物對(duì)biaryl類化合物的利用率，如聯(lián)苯、4－氯聯(lián)苯。劉志培等 [34]研究了甲單脒降解菌的分離篩選；程國(guó)鋒等 [23]研究了微生物降解蔬菜殘留農(nóng)藥；鈔亞鵬等 [15]研究了甲基營(yíng)養(yǎng)菌WB1甲胺磷降解酶的產(chǎn)生和部分純化及性質(zhì)。微生物通過(guò)改變自身的信息獲得降解某一化合物的能力的過(guò)程是緩慢的，與目前大量使用的人工合成的生物異源物質(zhì)相比，依靠微生物的自然進(jìn)化過(guò)程顯然不能滿足要求，因此長(zhǎng)期以往將會(huì)造成整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的失衡[6]。Potter等 [29]在小規(guī)模堆肥條件下研究了多環(huán)芳烴的降解后指出，2－4環(huán)的芳烴比5－6環(huán)的芳烴容易降解?！ ?影響微生物降解農(nóng)藥的因素 微生物自身的影響 微生物的種類、代謝活性、適應(yīng)性等都直接影響到對(duì)農(nóng)藥的降解與轉(zhuǎn)化[21,22]。 一些酯、酰胺和硫酸酯類農(nóng)藥都有可以被微生物水解的酯鍵，如對(duì)硫磷、苯胺類除草劑等。 微生物體內(nèi)的氧化反應(yīng)包括：羥化反應(yīng)（芳香族羥化、脂肪族羥化、N－羥化）；環(huán)氧化；N－氧化；P－氧化；S－氧化；氧化性脫烷基、脫鹵、脫胺。關(guān)于共代謝的機(jī)理，現(xiàn)在還存在爭(zhēng)論。礦化作用是最理想的降解方式，因?yàn)檗r(nóng)藥被完全降解成無(wú)毒的無(wú)機(jī)物，如石利利等 [19]研究了假單胞菌DLL－1在水溶液介質(zhì)中降解甲基對(duì)硫磷的性能及降解機(jī)理后指出，DLL1菌可以將甲基對(duì)硫磷完全降解為NO2－和NO3－。因此，利用分子生物學(xué)技術(shù)，可以人工構(gòu)建“工程菌”來(lái)更好地實(shí)現(xiàn)人類利用微生物降解農(nóng)藥的愿望。由于降解酶往往比產(chǎn)生該類酶的微生物菌體更能忍受異常環(huán)境條件，酶的降解效率遠(yuǎn)高于微生物本身，特別是對(duì)低濃度的農(nóng)藥，人們想利用降解酶作為凈化農(nóng)藥污染的有效手段。如莠去津作為假單胞菌ADP菌株的唯一碳源，有3種酶參與了降解莠去津的前幾步反應(yīng)。 生 常見(jiàn)農(nóng)藥的降解微生物[11，12]農(nóng)通過(guò)許多科研工作者的努力，已經(jīng)分離得到了大量的可降解農(nóng)藥的微生物（見(jiàn)表2）?！ ?降解農(nóng)藥的微生物類群 土壤中的微生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌和藻類等[8，9]，它們中有一些具有農(nóng)藥降解功能的種類。 2，4－D、敵稗、滅草靈、阿特拉津、草甘膦、毒草胺等 有機(jī)氮：西維因、速滅威、巴沙、殺蟲(chóng)脒等有機(jī)氯：六六六、滴滴涕、毒殺芬等 型 農(nóng)藥的微生物降解研究進(jìn)展 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上主要使用的農(nóng)藥類型 當(dāng)前農(nóng)業(yè)上使用的主要有機(jī)化合物農(nóng)藥如表1所示。但自然環(huán)境復(fù)雜多變，影響著農(nóng)藥生物降解的可否和效率。農(nóng)藥不合理的大量使用給人類及生態(tài)環(huán)境造成了越來(lái)越嚴(yán)重的不良后果，農(nóng)藥的污染問(wèn)題已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。僅1985年，世界的農(nóng)藥產(chǎn)量為200多萬(wàn)t[1]；在我國(guó)，[2]，其中甲胺磷一種農(nóng)藥的用量就達(dá)6萬(wàn)t[3]。農(nóng)藥文章認(rèn)為，在農(nóng)藥的微生物降解研究中，應(yīng)重視自然狀態(tài)下微生物對(duì)農(nóng)藥的降解過(guò)程，分離構(gòu)建應(yīng)由天然的微生物構(gòu)成的復(fù)合系，利用微生物復(fù)合系進(jìn)行堆肥或把堆肥應(yīng)用于被污染的環(huán)境是消除農(nóng)藥污染的一個(gè)有效方法。農(nóng)藥降解因?yàn)檗r(nóng)藥具有成本低、見(jiàn)效快、省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)，因而在世界各國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用，但農(nóng)藥的過(guò)分使用產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。同時(shí)，農(nóng)藥廠排出的污水和施入農(nóng)田的農(nóng)藥等也對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，破壞了生態(tài)平衡，影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，威脅著人類的身心健康。實(shí)際上，在自然界主要依靠微生物緩慢地進(jìn)行降解，這是依靠自然力量、不產(chǎn)生二次污染的理想途徑?！ ? 類 殺蟲(chóng)劑 除草劑矮壯素、健壯素、增產(chǎn)靈、赤霉素、縮節(jié)胺等 人們發(fā)現(xiàn)，在自然生態(tài)系統(tǒng)中存在著大量的、代謝類型各異的、具有很強(qiáng)適應(yīng)能力的和能利用各種人工合成有機(jī)農(nóng)藥為碳源、氮源和能源生長(zhǎng)的微生物，它們可以通過(guò)各種謝途徑把有機(jī)農(nóng)藥完全礦化或降解成無(wú)毒的其他成分，為人類去除農(nóng)藥污染和凈化生態(tài)環(huán)境提供必要的條件。通過(guò)微生物的作用，把環(huán)境中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無(wú)毒無(wú)害或毒性較小的其他物質(zhì)[10，11]。 表2 微 果假單胞菌2,4,5T無(wú)色桿菌、枝動(dòng)桿菌 細(xì)菌降解農(nóng)藥的本質(zhì)是酶促反應(yīng)[13～15]，即化合物通過(guò)一定的方式進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，然后在各種酶的作用下，經(jīng)過(guò)一系列的生理生化反應(yīng)，最終將農(nóng)藥完全降解或分解成分子量較小的無(wú)毒
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