微生物降解有机磷农药酶促机制
微生物降解有机磷农药的研究进展_郑虹
摘要：果蔬菜等农产品有机磷农药残留越来越严重，利用微生物降解有机磷农药，在改善环境和人们生活质量方面已显得经济而有效。
本文就降解有机磷农药的微生物种类，降解机制及编码降解酶的相应基因，以及工程菌的构建作了综述。
关键词：有机磷农药，降解，微生物，降解酶中图分类号：Ｘ５９２文献标识码：Ａ文章编号：１００８－３４２１（２００８）０２－００２６－０４收稿日期：２００７－１０－１４作者简介：郑虹（１９８１－），女，福建福清人，助理实验师，从事微生物生化研究；汤鸣强（１９６６－），男，福建霞浦人，副教授，从事微生物生化研究。
前言有机磷农药是一类有机磷酸酯类化合物，它具有高效、低残留和使用成本低等特点［１］，是目前农业生产中使用最为广泛的一种杀虫剂。
由于农民盲目施放农药，造成水体、土壤等的农药大量残留，给人们的健康带来很大的伤害，有机磷农药残留和农药中毒事件屡见报道［２］。
自然界中的微生物不仅具有适应环境能力强、代谢类型多样化等特点，而且还能够通过改变自身的酶系来适应环境［３］，因此，加强有机磷等农药的生物降解研究，解决有机磷等农药对环境的污染问题，是人类当前迫切需要解决的问题之一，而利用微生物降解有机磷农药是目前研究较为热门的一个课题。
一有机磷农药的生产和使用现状我国是农业大国，随着科技的发展和进步，在一定程度上，对农药的需求有所减少，即便如此，有机磷等农药在农业上的应用仍占据着重要地位。
据最新资料显示，２００５年，我国农药总产量为１０３．９万吨，其中有机磷农药产品就占到总量的７０％。
目前，世界上的有机磷农药商品达数百种，我国使用的有机磷农药也有３０多种［４、５］，包括杀虫剂，如甲胺磷、对硫磷、敌敌畏、久效磷、乐果、速灭磷、辛硫磷等；杀菌剂，如稻瘟净、克瘟净等；以及其他有机磷产品如有机磷灭鼠剂、有机磷除草剂、生长调节剂等仍有在使用。
二有机磷农药降解菌的研究１降解有机磷农药的微生物菌群土壤中的微生物具有种类多、变异快、适应强等特点，是生物修复的重要资源。
有机磷农药的微生物降解
有机磷农药的微生物降解摘要：现今农业发展过程中应用最普遍，种类最多的农药是有机磷农药，虽然原有的降解有机磷农药的化学、物理方法亦收到良好效果，但随着生物技术的卓越发展，微生物对降解农药尤其是有机磷农药发挥着日益重大的作用。
针对有机磷农药的微生物降解问题提出看法，希望促进农业的现代化发展。
关键词：有机磷农药微生物微生物源酶降解中图分类号：x592 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）004-089-02自1960年以来，众多国家开始限制、禁止使用有机氯农药，其逐步被有机磷农药所替代，有机磷农药具有广谱、高效等众多优点，但是随着农业的卓越发展，其被过多使用，产生的负面效应也日益突显，其不仅污染了水资源，而且致使残留在众多农产品中的农药严重超标，食品污染现象十分严重，最终威胁了人类的生存、发展，继而不利于社会的全面、协调与可持续发展。
至此，保护环境的时代背景下，有机磷农药的微生物降解问题备受世人关注，探究如何充分发挥微生物对降解有机磷农药的作用已成为环境保护的重大课题。
1 降解有机磷农药的微生物品种概述当前，我们主要是从被污染的环境介质（例如：被污染的泥土、土壤）中来获取高效降解菌。
现在人们已经分离出的对有机磷农药降解有良好效果的微生物菌群主要有真菌、细菌、放线菌及一些藻类。
真菌基于其较高的降解能力，人们十分关注，主要有：木霉属、曲霉属、酵母菌及青霉属等。
颜世雷等有关人员经过长时间的摇床驯化培养从被污染的土壤里筛选得到2株曲霉菌株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。
当温度高达28℃时，其降解氧化乐果的比率高达70.38%及61.28%。
因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点，故在微生物降解过程中它具有极高的地位。
目前已经分离出的细菌有：芽孢杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、节杆菌属、不动杆菌属、沙雷氏菌属等。
例如：以解秀平为代表的有关人员从污水曝气池里分离出一株可以以甲基对硫磷以及其在降解过程中产生的对硝基苯酚是仅有的碳源的节杆菌属，其在5h内降解50mg/l的甲基对硫磷以及对硝基苯酚的比率达到85%与98%。
有机磷农药残留高效降解微生物的筛选、鉴定及降解机理研究的开题报告
有机磷农药残留高效降解微生物的筛选、鉴定及降解机理研究的开题报告一、研究背景随着农业生产的发展，化学农药的使用量不断增加，有机磷农药作为一种重要的农药类型，由于其高效、低毒、广谱等特点，在现代农业中得到了广泛应用。
然而，有机磷农药具有较高的残留性，对人体健康和环境造成了一定的威胁。
因此，寻找一种高效的残留降解方法成为当前亟待解决的问题。
微生物降解是一种环境友好的残留降解方法，已被广泛应用于农药残留降解中。
因此，筛选、鉴定和研究具有高效降解有机磷农药能力的微生物，对于解决有机磷农药残留问题具有重要意义。
二、研究内容本研究旨在筛选、鉴定具有高降解有机磷农药能力的微生物，并研究其降解机理。
具体研究内容如下：1. 筛选样品的选择：采集来自不同农田土壤、水体、废水等样品，通过天然培养、微生物共培养等方法筛选出具有高降解有机磷农药能力的微生物，并对其进行初步鉴定。
2. 鉴定微生物：通过形态学、生理生化特性等方法鉴定微生物的生物学特性，并进行16S rRNA序列分析，确定微生物的分类学位置。
3. 优化降解条件：在确定具有高效降解有机磷农药能力的微生物后，通过改变培养条件如温度、pH值、培养时间等条件，优化微生物的降解效率。
4. 降解机理研究：通过检测降解前后的有机磷农药残留量、降解产物等方法，研究微生物降解有机磷农药的降解机理。
三、研究意义本研究可从以下几个方面对有机磷农药残留问题进行防治：1. 通过筛选高效降解有机磷农药能力的微生物，开发一种环境友好的降解方法，可有效减少有机磷农药残留。
2. 通过优化降解条件和研究降解机理，可以提高微生物的降解效率，并为有机磷农药残留降解提供更有针对性的方法。
3. 本研究对微生物的筛选、鉴定及降解机理研究等方面均有一定的理论与实践意义。
四、研究方法本研究主要采用以下方法：1. 采集样品：选择不同类型样品，包括土壤、水体、废水等样品，筛选具有高效降解能力的微生物。
2. 培养筛选：采用天然培养、微生物共培养等方法筛选出具有高降解有机磷农药的微生物，并对其进行初步鉴定。
有机磷农药降解方法及应用研究新进展
3、生物法
生物法利用微生物或酶的催化作用降解有机磷农药。微生物降解是通过微生 物体内的酶系统将有机磷农药分解成小分子。这种方法具有环保、经济等优点， 但需要合适的微生物种群和适宜的生长条件。酶降解是有机磷农药降解的另一种 生物法。在酶降解中，特定的酶能够催化有机磷农药的分解反应，将其分解成小 分子。这种方法具有高效、专一性强等优点，但需要寻找合适的酶源，且酶的稳 定性可能影响其应用效果。
四、应用前景
微生物降解技术具有广阔的应用前景。目前，已经开发出了一些基于微生物 降解的生物修复技术，用于治理有机磷农药污染土壤。这些技术包括：
1、生物强化技术：通过添加具有降解能力的微生物，提高土壤中有机磷农 药的降解速率；
2、生物堆肥技术：将有机废弃物与污染土壤混合堆肥，通过微生物的作用 将有机磷农药降解为无害物质；
四、结论
有机磷农药降解方法及应用研究新进展为解决环境和食品安全问题提供了新 的思路和方法。随着科学技术的发展和研究的深入，相信未来会有更多高效、环 保、经济的有机磷农药降解方法被发现和应用，为保护环境和人类健康做出更大 的贡献。
参考内容
有机磷农药（OPPs）是农业生产中广泛使用的一种合成杀虫剂，然而，它的 滥用或不合理使用可能会导致土壤污染。土壤中的有机磷农药对环境和人类健康 构成威胁，因此，研究如何有效降解土壤中的有机磷农药具有重要意义。在这篇 文章中，我们将探讨有机磷农药污染土壤的微生物降解研究进展。
1、物理法
物理法中的热分解和光分解是常见的有机磷农药降解方法。热分解通过加热 将有机磷农药分解成小分子，光分解则利用紫外线、可见光等光源照射有机磷农 药，使其分解成小分子。这两种方法均能有效地降解有机磷农药，但需要较高的 能量输入，且可能产生二次污染。
微生物降解有机磷农药酶促机制
1微生物降解有机磷农药有机磷农药（organophosphorus pesticides，OPs）是农药中很重要的一类，具有高效的杀虫能力，为增加粮食生产、防治疾病传播作出了巨大贡献。
但是，有机磷农药的生产、运输和大量使用对生态环境中其他非靶标生物乃至土壤、水、大气整个生态系统产生的负面影响日益严重，尤其是果蔬等农产品中的农药残留通过食物链在生物体内富集对人类造成严重危害更不容忽视。
有机磷农药污染降解技术可分为热降解、光降解、化学降解和生物降解。
生物降解（biodegra-dation）是通过生物的作用将农药分解为无毒或低毒小分子化合物，并最终降解为水、CO2和矿物质的过程。
相对于物理、化学降解技术，生物降解具有高效、彻底、无二次污染的优势，20世纪40年代后已经成为研究热点。
作物本身、微生物都能够降解有机磷农药残留，但植物的降解很缓慢，周期很长，微生物由于其强大的代谢多样性，在有机磷农药残留降解中具有更大的优势。
2有机磷农药降解酶微生物对于农药的降解可分为酶促和非酶促反应。
所谓酶促反应是指微生物以胞内酶或分泌的胞外酶直接作用于农药，经过一系列生理生化反应，最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。
而非酶促形式指的是微生物通过代谢改变农药的环境离子浓度、pH等物理、化学性质，从而间接促使降解农药的过程。
酶促反应是微生物降解农药的主要形式，微生物本身含降解农药的酶系基因，或本身虽无该酶系基因，但是经诱导或环境存在选择压，基因发生重组或改变产生了新的降解酶系。
20世纪80年代，Munnecke等发现有机磷农药降解酶比产生这类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件，如来源于假单胞菌的降解酶在10%的无机盐、1%的有机溶剂、50℃下都能保持高活性，而该酶的产生菌在同样的条件下却不能生长，而且，酶的降解效果远远胜于微生物本身，特别是对低浓度的农药更有效。
因此，人们的思路从应用微生物菌体净化农药污染转向利用有机磷农药降解酶。
微生物对有机磷农药的降解
5.2降解酶基因的克隆、表达调控及基因工程的构建 降解酶基因的克隆、 降解酶基因的克隆 （ GMO ）；
目前已经有很多关于 GMO 的研究, 比如, WilfredChen[ 10] 构建 的带有有机磷水解酶基 因的工程大肠杆菌, 可 以迅速的降解有机磷农 药。但是, 随着分子生 物学的迅猛发展, 新技 术,新方法不断涌现, 降 解酶基因克隆、表达调 控以及GMO 的构建将 会针对性更强, 效果更 明显。
降解
有机磷农药
主要内容
1 、有机磷农药简介 2 、微生物降解有机磷农药 3 、有机磷农药降解酶 4 、微生物降解农药的作用机理 5 、微生物降解农药的研究进展 6、 前景展望
1 、有机磷农药简介 有机磷农药简介
有机磷农药是农药中很重要的一类，一直在国 有机磷农药是农药中很重要的一类，一直在国 内外大量生产和广泛使用。目前，世界上的有 机磷农药的商品已达百种，我国使用的有机磷 农药约有30种，包括杀虫剂，除草剂等。农药 农药约有30种，包括杀虫剂，除草剂等。农药 在农业生产中广泛使用，而有机磷农药占整个 农药的60%，在有机磷农药中80%以上是剧毒 农药的60%，在有机磷农药中80%以上是剧毒 的有机磷农药如；甲胺磷，甲基对硫磷，对硫 磷，久效磷，敌敌畏等，仅甲胺磷的使用量一 年就高达6.5万吨，其他大吨位的有机磷农药还 年就高达6.5万吨，其他大吨位的有机磷农药还 有乐果，氧化乐果和辛硫磷等。它具有高效的 杀虫能力，为增加粮食生产防治疾病传播做出 了巨大贡献。但是有机磷农药的生产运输和大 量使用对生态环境中其他非靶生物乃至土壤、 水、大气整个生态系统产生的负面影响日益严 重，尤其是水果蔬菜等农产品中的农药残留通 过食物链在生物体内富集对人类找成严重危害 更不容忽视。
6.2 在识别降解酶基因的基础上，对降解基因 进行克隆与表达，构建工程菌，提高降解 能力，制备降解酶；
有机磷农药的微生物降解
时问 的摇床驯化培养从被污染 的土壤里筛选得到 ２株 曲霉菌 药 的酶系基因 ，或者是即是微生物 自身没有携带 可以降解有 株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。当温 度高达 ２ ８ ℃ 机磷农药 的酶系 ， 但 是受农药 的影响 ， 微生物 的基 因也会 随之 时， 其降解氧 化乐果的比率高达 ７ ０ ． ３ ８ ％及 ６ １ ． ２ ８ ％。 因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点 ， 发生 改变或者重组 ，继而新降解 酶系应运而生 。在分离获得 的具有抗辐射 性的不动杆菌 ＵＳ Ｔ Ｂ ． ０ ４降解 甲基对 硫磷的时
的毒死蜱 降解完毕 。 石利利等人对 假单胞菌 ＤＬ Ｌ ． １ 在水溶液 介质 中对 甲基对硫磷的降解有 的环境介质 （ 例如： 被污 染的 其降解机理是什么等做了深入、 细致的研究 ， 其 结果表 明假单 泥土、 土壤 ） 中来获取高效 降解菌 。现在人们 已经分离出的对 胞菌 Ｄ Ｌ Ｌ ． １可 以将 甲基对硫 磷全部转变 为无机离 子 Ｎ０ 、 有机磷农药降解有 良好效果 的微生物菌群主要有真菌 、 细菌 、 ＮＯ ， 。 ， 而对硝基苯酚是其 中间产物 。
与９ ８ ％。而 以金彬 明为代表的有关人员主要是从受有机磷污 ３ 限制有机磷农药的微生物 降解 的因素
浊后 的 海 水 样 中筛 选 、 分 离 出一 株 蜡 样 芽 孢 杆 菌 菌 株 ， 其 在 温 ３ ． １微生物 自身条件 的限制 度高达 ２ ８ 摄 氏度 的情 况下降解 甲胺 磷的比率 高达 ４ ８ ． ９ ％。 微生物本身的降解能力是限制有机磷农药微生物 降解 的 除 此 以外 ， 诸 如 可 以 降 解 甲 拌磷 、 对硫 磷 等 的 小球 绿 藻属 因素 中最重要的因素， 不 同种类的微生物， 其代谢活动各具特 之类 的一些藻类一定程度上也可 以降解有机磷农药，但是学 色 ， 适应性 也千差万别 ， 而且 同类型 的不 同菌株对相 同的有机
有机磷农药的微生物降解
有机磷农药的微生物降解摘要：现今农业发展过程中应用最普遍，种类最多的农药是有机磷农药，虽然原有的降解有机磷农药的化学、物理方法亦收到良好效果，但随着生物技术的卓越发展，微生物对降解农药尤其是有机磷农药发挥着日益重大的作用。
针对有机磷农药的微生物降解问题提出看法，希望促进农业的现代化发展。
关键词：有机磷农药微生物微生物源酶降解中图分类号：x592 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）004-089-02自1960年以来，众多国家开始限制、禁止使用有机氯农药，其逐步被有机磷农药所替代，有机磷农药具有广谱、高效等众多优点，但是随着农业的卓越发展，其被过多使用，产生的负面效应也日益突显，其不仅污染了水资源，而且致使残留在众多农产品中的农药严重超标，食品污染现象十分严重，最终威胁了人类的生存、发展，继而不利于社会的全面、协调与可持续发展。
至此，保护环境的时代背景下，有机磷农药的微生物降解问题备受世人关注，探究如何充分发挥微生物对降解有机磷农药的作用已成为环境保护的重大课题。
1 降解有机磷农药的微生物品种概述当前，我们主要是从被污染的环境介质（例如：被污染的泥土、土壤）中来获取高效降解菌。
现在人们已经分离出的对有机磷农药降解有良好效果的微生物菌群主要有真菌、细菌、放线菌及一些藻类。
真菌基于其较高的降解能力，人们十分关注，主要有：木霉属、曲霉属、酵母菌及青霉属等。
颜世雷等有关人员经过长时间的摇床驯化培养从被污染的土壤里筛选得到2株曲霉菌株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。
当温度高达28℃时，其降解氧化乐果的比率高达70.38%及61.28%。
因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点，故在微生物降解过程中它具有极高的地位。
目前已经分离出的细菌有：芽孢杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、节杆菌属、不动杆菌属、沙雷氏菌属等。
例如：以解秀平为代表的有关人员从污水曝气池里分离出一株可以以甲基对硫磷以及其在降解过程中产生的对硝基苯酚是仅有的碳源的节杆菌属，其在5h内降解50mg/l的甲基对硫磷以及对硝基苯酚的比率达到85%与98%。
有机磷农药的微生物降解技术
有机磷农药的微生物降解技术金潇，颜冬云，秦文秀（青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛266071）摘要：有机磷农药的微生物降解技术具有成本低、不产生二次污染等优点，逐渐为人们所关注。
为此，介绍了微生物降解的生物种类，并对其获得方法、降解机理、影响因素及基因工程菌的构建与应用等方面的研究进展进行了综述。
关键词：有机磷农药；微生物降解；影响因素；基因工程菌中图分类号：X592文献标识码：A文章编号：1006－060X（2011）09－0093－05Technology of Microbial Degradation for Organophosphorus PesticidesJIN Xiao,YAN Dong-yun,QIN Wen-xiu(College of Chemical Engineering and Environmental Sciences,Qingdao University,Shandong266071,PRC)Abstract:Technology of microbial degradation organophosphorus pesticides has gradually gathered significant environmental concerns for its low cost and no-secondary pollutions.This paper mainly introduced the biological species for microbial degradation,and the advances in obtaining methods of degrading microorganisms,degrading mechanism, influencing factors,construction and application of genetic engineering strains were summarized.Key words:organophosphorus pesticides;microbial degradation;influencing factor;genetic engineering strains有机磷农药（Organophosphorus pesticides，Ops）是一种在环境中广泛使用的杀虫剂，具有高效、广谱等优点，自20世纪60年代以来，逐渐取代了有机氯农药。
有机磷农药微生物降解技术的研究进展
有机磷农药微生物降解技术的研究进展作者：詹冬玲林禹欣刘洋来源：《吉林农业·下半月》2013年第08期摘要：有机磷农药是目前使用最为广泛的一类农药，由于其用量大且使用后会造成二次污染，使其降解问题成为研究热点。
本文选择微生物降解有机磷农药作为切入点，从农药残留、有机磷农药毒理特性、有机磷农药降解技术的研究进展等几个方面进行论述，阐明有机磷农药微生物降解技术的研究进展。
关键词：有机磷农药；微生物；降解技术；研究进展中图分类号： S481+.8 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2013）-16-02-11 有机磷农药降解技术的研究背景1.1 农药残留农药是指用于控制农业、林业、牧业病虫草害，同时能够调控作物生长的药物[1]。
根据用途可分为杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、植物生长调节剂等。
根据化学结构和有效成分又可分为有机磷类、有机氯类、有机氮类等几个系列。
农药残留是指农药经过一段时间使用后，并没有被完全分解，从而使其中一部分直接或间接地残留于生物体、水源、土壤和大气中。
农药的实际利用率很低，因为能够真正用于杀虫、杀菌的农药只占所用农药的10%～20%，而约40%～60%的农药则直接落于土壤中，剩余部分则以微粒形式融于空气中。
因此，农药残留已成为严重危害人类健康的主要因素之一。
1.2 有机磷农药因有机氯农药难以被生物体所降解，并且其在动植物体内降解速度慢，致使有机氯农药在全球范围内受到限制。
而有机磷农药容易被生物降解，对环境的污染及对生态系统的危害和残留相对较低，且具有品种多、药效高、应用范围广、成本低等优点。
因此，有机磷农药在我国是用量最多、范围最广的农药，使用量占农药总量的80%～90%。
正是因为有机磷农药在我国大量、频繁、反复的使用，导致其过量残留。
目前，有机磷农药对食品的污染程度比DDT还要严重，因而成为我国食物安全领域亟待解决的问题。
我国目前使用的有机磷农药有30余种。
由于其在环境中残留时间短、极易降解、对其他污染的贡献小等特点，一直被认为是污染性最小的农药。
微生物对土壤农药残留的降解与解机制分析
微生物对土壤农药残留的降解与解机制分析农药的使用在现代农业中起着至关重要的作用，但与此同时，农药残留问题也引发了广泛关注。
土壤是农药的重要储存和转化介质，微生物对土壤农药残留的降解起着关键作用。
本文将分析微生物对土壤农药残留的降解机制，以期为农业生态环境的保护与农药残留的治理提供科学依据。
一、微生物降解农药的机制微生物降解农药是通过微生物菌群中一系列特定的酶的活性参与完成的。
微生物降解农药主要包括以下几个方面的机制：1. 非特异性酶降解：一些广谱酶在降解农药中发挥着重要作用。
例如，脱氯酶和氧化酶可以降解多种有机氯农药，抗性酶可以降解多种有机磷农药。
2. 特异性酶降解：有些微生物通过产生特异性酶来降解特定的农药分子。
这些酶通常与农药分子的结构特征高度吻合，从而具有高效降解的能力。
3. 协同作用：微生物之间通过协同作用来降解农药。
例如，一些微生物可以分泌酶来降解农药的酯基，而其他微生物则可以利用这些酯基作为能源，形成共生关系，提高农药降解效率。
二、影响微生物降解农药的因素微生物降解农药的效率受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 菌群多样性：土壤中的微生物菌群多样性对降解农药起着重要作用。
菌群的多样性越高，就意味着对不同种类农药的降解能力也更广泛。
2. 温度和湿度：适宜的温度和湿度条件有利于微生物的生长和酶的活性，从而促进农药的降解。
过高或过低的温度和湿度都会对微生物降解农药产生不利影响。
3. pH值：不同微生物对pH值的适应能力不同，因此土壤的酸碱度对微生物降解农药也有一定影响。
适宜的pH值能够提供有利于降解酶的活性的环境。
4. 表面活性剂：土壤中的表面活性剂可以促进农药与微生物的接触，提高降解效率。
适量添加表面活性剂有助于提高农药残留的降解速度。
三、微生物降解对土壤农药残留的治理意义微生物降解农药对于土壤农药残留的治理具有重要意义：1. 降解能力：微生物降解农药是一种天然的解决方法，能够将农药降解为无害的物质，减少农药对环境和人体的危害。
化学农药的微生物降解及其机制
化学农药的微生物降解及其机制
化学农药的微生物降解是微生物对化学农药进行分解、转化和无害化的过程。
微生物具有分解、转化和无害化化学物质的机制和能力，这些机制包括细胞内的酶、微生物群体之间的相互作用、微生物与环境之间的相互作用等。
化学农药的微生物降解机制主要包括以下方面：
氧化作用：微生物通过氧化还原酶对化学农药进行氧化，使其变得更加不稳定，从而分解成小分子物质。
还原作用：某些微生物可通过还原酶将化学农药中的某些基团还原成更加易分解的形式。
水解作用：微生物可通过水解酶将化学农药中的酯、酰胺等基团水解成更加易分解的形式。
脱卤作用：微生物可通过脱卤素酶将化学农药中的卤素原子脱掉，从而使农药变得更加不稳定。
脱氨基作用：微生物可通过脱氨基酶将化学农药中的氨基基团脱掉，从而使农药变得更加不稳定。
化学农药的微生物降解对于减少化学农药对环境和生物的影响具有重要意义。
了解微生物降解机制有助于开发更加环保、安全的化学农药，同时也有助于开发新的微生物资源，用于化学物质的分解和转化。
微生物降解有机磷农药的研究进展 论文
微生物降解有机磷农药的研究进展独孤求败(师范大学)摘要：综述有机磷农药降解微生物的种类、降解机理及代谢途径、有机磷降解酶、降解酶基因克隆与表达等研究现状，并探讨有机磷农药微生物降解的发展趋势关键词：有机磷农药；微生物降解；农药残留；降解菌。
农药作为一种重要的生产资料，在农业生产中得到普遍应用，最为广泛的是有机磷农药，包括杀虫剂、除草剂和杀菌剂等。
目前，我国生产200多种农药，年产量近1000多万吨，其中有机磷农药约占总产量80%。
其中作为当今农药中的主要类别的有机磷农药如甲胺磷，甲基对硫磷，对硫磷，甲基异柳磷，久效磷，乐果，氧化乐果，甲拌磷，杀扑磷等为代表的高毒农药，一直在国内广泛生产和使用。
有机磷农药作为有机氯农药的取代物，具有药效高、品种多、防治范围广、成本低、选择作用高、药害小、在环境中降解快、残毒低等优点。
有机磷农药作为一类高效、广谱的杀虫剂，促进了农业生产的迅速发展，但其具有抑制胆碱酯酶活力，使乙酰胆碱大量蓄积，产生类似胆碱能激动剂的作用，使中毒者表现流涎、腹泻、震颤、肌束颤动等症状，严重者可死亡；且有机磷农药具有烷基化作用[4]，可能会对动物有致癌、致畸、致突变作用。
随着环保意识的增强，有机磷农药的污染问题[13]益引起人们的重视。
研究表明，利用微生物及其降解酶是消除农药污染的有效途径。
[5-6]１有机磷农药降解微生物的筛选与种类。
有机磷农药降解微生物的筛选方法较多，目前最常用的方法是从长期遭受农药污染的土壤或水体中采集样品，经富集培养、平板划线等操作，分离得到单菌落；然后经驯化培养，或紫外化学诱变等方法获取高效降解菌株；或通过细胞工程、基因工程等技术手段构建工程菌株。
目前已经分离出多种有机磷农药降解微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等[7-8]，其中，以细菌的种类最多。
且根据资料显示，有机磷农药降解细菌大多属于假单胞菌属，如假单胞菌可降解甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、敌敌畏以及甲拌磷等多种农药，表明假单胞菌在农药降解中占有重要地位；真菌也具有卓越的农药降解能力，如青霉属真菌可降解对硫磷、马拉硫磷、地虫磷以及敌百虫等多种农药；藻类降解有机磷农药的研究报道较少，但藻类的农药降解能力正在日益引起人们的重视，如小球藻可有效地去除污水中的有机物质，包括农药、烷烃、酚类以及邻苯二甲酸酯等，且小球藻还含有丰富的叶绿素、叶黄素和其他类胡萝卜素、丰富的蛋白质、碳水化合物、维生素以及必需氨基酸等[9]。
关于微生物降解有机磷农药的研究进展(修改版1)
微生物降解有机磷农药的研究进展作者：学号：班级：摘要：本文综述了近年来有关降解有机磷农药的微生物种类，影响降解的因子，降解有机磷农药的机理的前沿研究进展。
关键字：有机磷农药微生物降解研究展望降解机理农药是农业生产中一种重要的生产资料，在农业生产中得到广泛的应用，对于提高作物产量，减少病虫害有着十分重要的作用。
而有机磷农药作为一种广谱农药，具有药效好、防治范围广、成本低、选择作用高等优点成为目前世界上应用最为广泛、品种最多的农药。
但是，随着有机磷农药的广泛使用，大量农药进入环境，对土壤、水体都造成严重污染，并通过食物链在动物人体体内蓄积，从而致畸、致癌、致免疫力下降，对人体健康构成威胁。
所以如何对土壤、水体中的残余有机磷农药进行降解和消毒，阻断其进入食物链进而危害人体健康具有十分重要的现实意义。
下面，笔者将会对近年来微生物降解有机磷农药的研究进展进行简要论述。
1有机磷农药的种类和危害目前，包括杀虫剂、除草剂、杀菌剂在内，世界上的有机磷农药已有150多种，在中国使用的有30余种。
按毒性大小可分为三大类：(1)剧毒类，如甲拌磷、内吸磷对硫磷等(2)高毒类，如甲基对硫磷、二甲硫吸磷，敌敌畏等(3)低毒类，如敌百虫、乐果、乙基稻丰散等。
有机磷农药具有烷基化作用, 进入生物体后可与体内的胆碱酯酶结合, 形成较稳定的磷酰化胆碱酯酶, 使胆碱酯酶失去活性, 丧失对乙酰胆碱的分解能力, 造成体内乙酰胆碱的蓄积, 引起神经传导生理功能的紊乱, 使动物和人体产生中毒症状, 甚至引起死亡。
2 降解有机磷农药微生物种类生态系统中存在大量的微生物，因为它们具有种类多、分布广、易变异、生化适应力强等特点而一直为众多的研究污染治理的学者所关注。
自然界中存在许多细菌、真菌、放线菌和藻类等微生物都对有机磷农药有降解能力。
其中, 细菌由于其生化的多种适应能力以及易诱发突变菌株, 在降解有机磷农药的微生物中占有重要地位, 因对细菌的研究较为深入; 真菌因其卓越的降解有机磷农药能力正逐渐引起重视, 但总体上发展不如细菌; 而放线菌和藻类的研究则相对较少。
微生物降解有机磷农药残留机理及菌种筛选研究进展
的环境进行监察和治理， 可以有效改善人类 当前和将要发生的环境问题， 具有针对性强， 研发周期短， 效果明显的特点。使用微生物 降解农药残留属于后一种思路， 具有针对性 强， 见效快的特点， 是当今的研究热点。
使用微生物降解农药残留的研究可以追 溯到上 世纪 ４０ 年 代末［１］ ， 至今已 经取得 很 大 进展。研究者们相继对除草剂、杀虫剂、杀 菌剂、杀线虫剂的微生物降解进行了深入的 研究， 分离出一批能降解或转化有机磷农药 的微生物， 并确定了部分微生物降解农药的
中山大学刘玉焕等［５］ 从广州农药厂的活性 污泥中 分离到 曲霉 Ｌ８， 该菌株 是到目 前 为 止 以乐果为唯一碳源和能源的霉菌， 该菌在乐果 无 机 盐 培 养 基 中 生 长 良 好 ， ９６ｈ 降 解 率 可 达 ５８％。
除 此 之 外 ， 刘 玉 焕 等 ［６］ 采 用 曲 霉 属 （ Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｓｐ） 真菌降解残留的乐果具有很好 的降解效果， 并且进一步的研究表明该真菌 对残留的甲胺磷、马拉硫磷、对硫磷农药都 有一定的降解作用。 ２． ２ 降解甲胺磷农药微生物的筛选 中 山大 学刘玉焕等 ［５］ 与李 淑彬 共同研 究选育 的假单 孢 菌 （ Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ） ， 编 号 Ｂ－ ８２。 刘 玉 焕 还
农药科学与管理 Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ２００６， ２７（ ４）
农药研究
微生物降解有机磷农药残留机理 及菌种筛选研究进展
张 超 １， 李冀新 ２
（ １． 江南大学食品科学与安全教育部重点实验室， 江苏 无锡 ２１４０３６ ２． 新疆农垦科学院特产研究所， 新疆 石河子 ８３２０００）
图 ３ 甲胺磷微生物代谢途径
有机磷农药的研究及其生物降解机理
有机磷农药的研究及其生物降解机理引言：随着现代农业的发展，化学农药的使用量逐年增加。
其中有机磷农药以其高效、广谱、低毒性等特点得到了广泛的应用。
然而，有机磷农药带来的环境和健康风险也变得越来越显著。
研究有机磷农药的生物降解机理对于保护生态环境和人类健康具有重要意义。
一、有机磷农药的研究1、有机磷农药的种类有机磷农药是指含有磷酸酯结构的农药，根据其结构可分为三类：甲基磷酸酯类、氨基磷酸酯类和硫代磷酸酯类。
常见的有机磷农药有敌敌畏、马拉硫磷、毒死蜱、针孔、甲基对硫磷等。
2、有机磷农药的作用机理有机磷农药的作用机理是通过抑制胆碱酯酶，使神经递质乙酰胆碱在突触间隙内积聚，导致神经传递的阻断和产生毒害作用。
有机磷农药具有高效、广谱、光稳定性好等特点，因此广泛应用于农业生产中。
3、有机磷农药的环境和健康风险有机磷农药对环境和人类健康都有一定的风险。
有机磷农药在土壤中寿命较长，可能会对土壤生态系统产生负面影响，同时也会对大气、水和生物产生污染。
此外，有机磷农药对人类健康也存在潜在危害，如长期接触可能引起中毒和各种疾病。
二、有机磷农药的生物降解机理1、有机磷农药的降解途径有机磷农药的降解主要受到环境因素和微生物的影响。
有机磷农药首先在土壤、水体等环境中进行初步降解，经过一系列酶催化作用，逐步分解为简单的代谢产物，最终形成无机磷酸盐和二氧化碳等无害物质。
其中微生物降解是主要的降解途径。
2、微生物的降解机理微生物降解有机磷农药的主要机理是通过酶催化作用，将有机磷农药中的磷氧键断裂，分解成不同的代谢产物。
这一过程包括激活过程、切割过程和降解过程三个步骤。
激活过程：微生物将有机磷农药与特定的酶结合，激活有机磷农药的磷氧键。
切割过程：酶将激活的有机磷农药切割成较小的分子，进一步提高其生物降解性。
降解过程：微生物在降解过程中通过一系列代谢途径，将有机磷农药分解成无害的代谢产物。
三、有机磷农药的生物降解研究进展1、生物降解菌株的筛选生物降解研究中，首先需要筛选出具有生物降解功能的菌株。
微生物降解有机磷类毒剂的酶学研究进展_傅国平
微生物降解有机磷类毒剂的酶学研究进展3傅国平 崔中利 吴旭平 徐 玮 李顺鹏33(南京农业大学农业部农业环境微生物工程重点开放实验室 南京 210095)摘要:有机磷毒剂在农业生产和战争中的应用广泛,其生物解毒受到理论和应用研究方面的重视。
有机磷水解酶在有机磷毒剂的生物降解中具有重要的作用,目前在有机磷水解酶的蛋白质晶体结构、酶促反应机制等方面的研究取得了较大的进展。
文中对有机磷水解酶在酶学、高级结构、催化机制、定向进化及其应用等方面的研究进行了综述,并对该领域今后的研究趋势进行了展望。
关键词:有机磷毒剂,有机磷水解酶,高级结构,催化机制,定向进化中图分类号:Q93 文献标识:A 文章编号:025322654(2004)022*******ENZ YMOLOG Y OF MICR OBIA L DEGRADATION OFORG AN OPH OSPH ATE CHEMICA LSF UG u o2Ping C UI Zh ong2Li W U Xu2Ping X U Wei LI Shun2Peng(K ey Lab o f Microbiological Engineering o f Agricultural Environment,Ministry o f Agriculture,Nanjing Agricultural Univer sity,Nanjing210095)Abstract:Organophosphate chem icals are widely used as agricultural pesticides and war reagents,their biodegradationis em phasized on the theoretical and practical aspects1Organophosphate hydrolases play im portant roles in the biodegra2dation of organophosphate chem icals1G reat advancement was achieved recently in the determ ination of crystal structureand catalytic mechanisms of the hydrolase1This paper reviewed the research progresses in the enzym ology,protein struc2ture,catalytic mechanisms and application of the organophosphate hydrolase,and predicted the future research in thisfield1K ey w ords:Organophosphate chem icals,Organophosphate hydrolase,Protein structure,Catalytic mechanism,Ra2tional ev olution有机磷毒剂包括有机磷类农药和有机磷类神经毒气,前者在农业生产中大量使用,后者则是战争或恐怖袭击中的死神。
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1微生物降解有机磷农药有机磷农药（organophosphorus pesticides，OPs）是农药中很重要的一类，具有高效的杀虫能力，为增加粮食生产、防治疾病传播作出了巨大贡献。
但是，有机磷农药的生产、运输和大量使用对生态环境中其他非靶标生物乃至土壤、水、大气整个生态系统产生的负面影响日益严重，尤其是果蔬等农产品中的农药残留通过食物链在生物体内富集对人类造成严重危害更不容忽视。
有机磷农药污染降解技术可分为热降解、光降解、化学降解和生物降解。
生物降解（biodegra-dation）是通过生物的作用将农药分解为无毒或低毒小分子化合物，并最终降解为水、CO2和矿物质的过程。
相对于物理、化学降解技术，生物降解具有高效、彻底、无二次污染的优势，20世纪40年代后已经成为研究热点。
作物本身、微生物都能够降解有机磷农药残留，但植物的降解很缓慢，周期很长，微生物由于其强大的代谢多样性，在有机磷农药残留降解中具有更大的优势。
2有机磷农药降解酶微生物对于农药的降解可分为酶促和非酶促反应。
所谓酶促反应是指微生物以胞内酶或分泌的胞外酶直接作用于农药，经过一系列生理生化反应，最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。
而非酶促形式指的是微生物通过代谢改变农药的环境离子浓度、pH等物理、化学性质，从而间接促使降解农药的过程。
酶促反应是微生物降解农药的主要形式，微生物本身含降解农药的酶系基因，或本身虽无该酶系基因，但是经诱导或环境存在选择压，基因发生重组或改变产生了新的降解酶系。
20世纪80年代，Munnecke等发现有机磷农药降解酶比产生这类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件，如来源于假单胞菌的降解酶在10%的无机盐、1%的有机溶剂、50℃下都能保持高活性，而该酶的产生菌在同样的条件下却不能生长，而且，酶的降解效果远远胜于微生物本身，特别是对低浓度的农药更有效。
因此，人们的思路从应用微生物菌体净化农药污染转向利用有机磷农药降解酶。
因此，有机磷农药降解酶目前已被公认为是消除农药残留的最有潜力的新方法。
常见的有机磷农药降解酶（Organophosphorus hydrolase）主要是水解酶类，包括磷酸酶、对硫磷水解酶、酯酶、硫基酰胺酶、裂解酶等，它们主要通过裂解P－O键、C－P 键、P－S键降解有机磷农药。
由于各种有机磷农药都有类似的结构，只是取代基不同，所以一种有机磷农药降解酶往往可降解多种有机磷农药。
第1个有机磷农药降解酶是1974年Munneck 等［1］从假单胞杆菌中检测出磷酸酯酶的活性，发现其对对硫磷具有降解作用，同时对甲基对硫磷、二嗪农、毒死蜱等7种有机磷农药均能有效降解，在22℃时降解效率比化学降解快1000~ 2450倍，且该酶不为农药及农药制剂中溶剂所抑制，对环境条件有较宽的忍受范围。
1979年，Brown等就对来源于黄杆菌(ATCC27551)的有机磷农药降解酶进行了部分纯化并对酶的性质进行了初步研究，发现酶反应的最适pH范围为8~10；酶的活性不受金属离子的影响，被非离子去污剂抑制。
1989年，Mulbry等从3株革兰氏阴性菌中提取到3个对硫磷水解酶，分别测定了分子量，并对酶学性质做了研究。
这3个酶分子量不同，对不同底物的作用也不同。
同年，Dumas等纯化得到来源微生物降解有机磷农药酶促机制刘建利（北方民族大学生物科学与工程学院宁夏银川750021）摘要有机磷农药污染严重，微生物有机磷农药是治理有机磷农药残留的新技术，综述有机磷农药降解酶的研究现状、酶促作用机理、基因工程等方面的研究现状。
关键词有机磷农药酶促机制中国图书分类号：X172文献标识码：A*基金项目：宁夏自然科学基金（NZ0690）于假单胞菌的有机磷农药降解酶，发现此酶是单体球蛋白，分子量为39×106，有一个锌离子，被巯基试剂抑制，金属螯合剂、EDTA等可使其失活。
1991年，Defrank等从一株嗜盐细菌中纯化得到一种有机磷农药降解酶，分子量为60×106，可被Mg2+和Co2+激活，对含磷氟键的有机磷化合物作用较好，对含磷氧键的有机磷化合物作用不好。
1993年，Cheng等从单胞菌中纯化得到一种有机磷农药降解酶，分子量为53×106，最佳pH为8.0，最适温度为55℃，对含磷氟键和磷碳键的有机磷化合物作用较好。
Mageong等报道大肠杆菌产生的磷酸三酯酶能打开甲胺磷的P-S键。
1996年，Van-hooke等对来源于黄杆菌(ATCC27551)的有机磷降解酶进行X光晶体衍射分析，发现此酶在自然条件下是二聚体，每个单体上含有2个锌离子，构成酶催化反应所需要的双金属中心。
以上这些研究使人们对有机磷农药降解酶无论是在结构上还是在作用机理上都有了进一步的了解［2］。
我国近年来也在有机磷降解酶菌种筛选方面做了很多工作。
楚晓娜等［3］从假单胞菌中筛选到对甲基对硫磷有很好降解活性的降解酶，并对菌生长条件做了研究，该菌在pH7~8，温度23~30℃条件下生长良好，对甲基对硫磷的耐受浓度在单纯无机盐培养基中可达800mg/L，在含有葡萄糖的培养基中可达2000mg/L。
刘玉焕等［4］从曲霉菌中分离纯化出有机磷农药降解酶，此酶对有机磷农药乐果具有较好的降解作用，最适反应温度45℃，最适反应pH7.2，对热稳定，并能在pH6~10保持活性。
重金属、Cu2+对该酶具有明显的促进作用，而SDS对其具有抑制作用。
刘阳等［5］对来源于米曲霉LY-128的有机磷农药水解酶的性质进行了分析，结果表明：该酶不仅可以作用于含P-O键的有机磷农药，而且也能水解含P-S键的有机磷农药。
由此可看出，已纯化和鉴定的几种有机磷农药水解酶在底物特异性、对化学物质的敏感性和分子量大小等方面存在明显差异。
3有机磷农药降解酶的酶促作用机理Yonezawa等认为，当微生物对有机磷农药的降解作用是由其细胞内的酶引起时，微生物降解的整个过程可以分为3个步骤：首先是有机磷在微生物细胞膜表面的吸附，这是一个动态平衡；其次是吸附在细胞膜表面的有机磷农药进入细胞膜内；最后是有机磷进入微生物细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应，这是一个快速的过程，一般认为该过程不会成为限速步骤。
微生物降解有机磷农药的酶促生化反应类型主要有：1）氧化反应，包括醇、醛氧化成酸；甲基氧化成羧基；氨氧化成亚硝酸、硝酸基；硫、铁的氧化；脂、酯类的β-氧化；氧化去烷基化；硫醚氧化；过氧化；苯环羟基化、苯环裂解、杂环裂解、环氧化等。
2）还原作用，包括乙烯基还原；醌类还原；双键、三键还原。
3）基团转移，包括脱羧作用；脱氨基作用；脱卤作用；脱烃作用；脱氢卤作用；脱水作用。
4）水解作用，包括酯类水解；胺类水解；磷酸酯水解；腈水解；卤代烃水解去卤。
5）酯化作用、缩合反应、氨化反应和乙酰化反应等。
目前，微生物对有机磷农药的代谢途径研究比较清楚的是甲基对硫磷。
微生物代谢甲基对硫磷，初始反应一般为水解反应，产物为二甲基硫代磷酸（dimethylthiophosphoric acid，DMTP）和对硝基苯酚（p-nitrophenol，PNP），DMTP为无毒化合物，对DMTP进一步降解的研究意义不大，有关报道较少。
PNP的毒性与其母体甲基对硫磷相比下降了100倍，但由于其含有苯环结构，残留期很长，对环境和人类的健康毒性也很大，因而对PNP的微生物降解引起了广泛重视。
柏文琴等对甲基对硫磷降解途径进行了研究，他们采用了薄层层析（TLC）、紫外吸收光谱分析以及气谱-质谱（GC-MS)等方法分析了苍白杆菌（Ochrobacterum sp.B2)降解甲基对硫磷的中间产物。
结果如图2，B2水解甲基对硫磷产生DMTP和PNP，PNP可以进一步代谢，先使PNP羟基化产生4-硝基邻苯二酚（4-nitrocatechol，4-NC），然后氧化脱硝基产生1，2，4-苯三酚（1，2，4-benzenetriol），1，2，4-苯三酚在环切割双氧酶的作用下生成4-氧代-2-己烯二酸（maleylacetate），继而被进一步代谢成β-酮己二酸，该菌可以以PNP和4-NC为碳源生长，并将其完全降解。
但也有不同于该途径的报道，如崔中利等分离到可共代谢的细菌Bacillus cereus J5，该菌株在降解甲基对硫磷的过程中没有产生PNP，而是检测到一紫外吸收波长为242.5nm的代谢中间产物，该物质的化学性质还未知［6］。
甲基对硫磷的代谢途［6］4有机磷农药降解酶的基因工程研究有机磷农药降解酶在原始天然菌株中含量太低，难以大量生产，且生产成本高昂。
应用有机磷农药降解酶制剂就必须解决一个关键性的问题———如何工业化廉价生产有机磷农药降解酶制剂，这也是目前商品化生产的有机磷农药降解酶产品及在生产实践上推广应用的关键原因。
近年来随着分子生物学及基因工程的发展，为有机磷降解酶制剂的基因工程大规模廉价生产奠定了基础，人们试图构建高效生物反应器来提高有机磷农药降解酶的表达量。
目前已从不同的微生物中分离到各种有机磷农药降解基因，下表列出了近年来国内外报道的几种有机磷农药降解基因的情况。
有机磷农药降解酶基因［2，7~9］oph及opdA由于具有广泛的底物范围和极高的催化效率，是至今最有应用前景的有机磷降解酶。
1985年Serdar等［10］首次尝试在大肠杆菌中表达有机磷农药降解酶，表达产物虽具有生物学活性，但表达量还未到原始天然菌株的1／10，随后1989年他们又将此酶基因前的SD序列及信号肽编码序列去除后再在大肠杆菌中表达，表达量有所提高，Cheng等之后又从Alteromonas sp.中克隆到一个有机磷农药降解酶编码基因，并在大肠杆菌中尝试表达，Ohshiro K等从Arthrobacter sp.B-5中分离到有机磷农药降解酶基因oph，也在大肠杆菌中尝试表达，Richins等将脂蛋白（Lpp）的信号序列的前9个氨基酸连到外膜蛋白（OmpA）的跨膜区，构建成Lpp-OmpA基因融合系统，将oph 展示定位到E.coli的表面。
表面表达oph的细胞可有效水解对硫磷和对氧磷，而不受细胞膜扩散限制，比胞内同样oph表达水平的细胞水解活性高7倍，表面表达oph的培养物有很长的货架寿命，在没有任何营养源的缓冲液中1个月仍保持100%的活性将非生长的细胞通过简单吸附固定到非织物聚丙烯材料上，可有效、快速水解近100%的对氧磷、二嗪磷、蝇毒磷和甲基对硫磷，此方法把细胞培养与细胞固定和解毒过程分开，培养后不需无菌环境，为建立有效、简单、廉价的有机磷化合物脱毒技术奠定了基础。
闫艳春等［11］用抗性库蚊酯酶基因，引入原核表达载体pRL439转化E.coli HB101细胞并获得高效表达。