高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展

化学与生物工程２０２０,V o l ．３７N o ．０３㊀w w w．h x y s w g
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㊀C h e m i s t r y &B i o e n g i n e e r i n g
基金项目:山西省重点研发计划项目(２０１８０３D ２２１００２Ｇ１)收稿日期:２０１９Ｇ１１Ｇ２８
作者简介:王晓慧(１９９３－),女,山西吕梁人,硕士研究生,研究方向:高效氯氟氰菊酯的微生物降解,E Ｇm a i l :１１０３７５２３２８＠q q
．c o m ;通讯作者:徐宏英,博士,E Ｇm a i l :４２０９４５３９６＠q q ．c o m ;张智清,硕士研究生,E Ｇm a i l :６０５６７３１２７＠q q
．c o m .d o i :１０．３９６９/j
．i s s n ．１６７２－５４２５．２０２０．０３．００２王晓慧,商文贤,徐宏英,等．高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展[J ]．化学与生物工程,２０２０,３７(３):７Ｇ１４．
WA N G X H ,S HA N G W X ,X U H Y ,e t a l ．R e s e a r c h p r o g r e s s i nm i c r o b i a l d e g r a d a t i o no f l a m b d a c y h a l o t h r i n [J ]．C h e m i s t r y &B
i o Ｇe n g i n e e r i n g
,２０２０,３７(３):７Ｇ１４．高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展
王晓慧,商文贤,徐宏英∗,张智清∗
(太原科技大学环境与安全学院,山西太原０３００２４
)摘㊀要:简介了高效氯氟氰菊酯的性质特征,综述了其在土壤和农作物中的残留现状以及降解该农药的微生物㊁降
解酶㊁降解基因㊁降解机理和途径等,提出了寻求超强降解的微生物资源㊁提高微生物酶的稳定性和降解效率将是今后微生物降解高效氯氟氰菊酯的重点研究方向.
关键词:高效氯氟氰菊酯;微生物降解;降解酶;降解基因;降解机理
中图分类号:T Q ４５０．２㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７２Ｇ５４２５(２０２０)０３Ｇ０００７Ｇ０８
R e s e a r c hP r o g r e s s i n M i c r o b i a lD e g r a d a t i o no f l a m b d a C y
h a l o t h r i n W A N GX i a o h u i ,S H A N G W e n x i a n ,X U H o n g y i n g ∗,Z H A N GZ h i q i n g
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h a l o t h r i n ,a n dr e v i e wt h ec u r r e n t s t a t u so f r e s i d u e s i n c o n t a m i n a t e d s o i l a n d c r o p s ,a n dm i c r o o r g a n i s m ,e n z y m e ,g e n e ,d e g r a d a t i o nm e c h a n i s ma n d p a t h w a y
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i n ．F u r t h e r m o r e ,w e f i n a l l yp u t f o r w a r d t h ek e y r e s e a r c hd i r e c t i o n so fm i c r o b i a l d e g r a d a t i o no f l a m b d a c y h a l o t h r i n i n t h e f u t u r e ,w h i c ha r e t o s e e k f o r s u p e r d e g
r a d a t i o no fm i c r o b i a l r e s o u r c e s a n d i m p r o v e t h e s t a b i l i t y a n dd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c y o fm i c r o b i a l e n z y
m e s ．K e y w o r d s :l a m b d a c y h a l o t h r i n ;m i c r o b i a ld e g r a d a t i o n ;d e g r a d a t i o ne n z y m e ;d e g r a d a t i o n g e n e ;d e g r a d a t i o n m e c h a n i s m
㊀㊀拟除虫菊酯是天然除虫菊素的衍生化合物,
因其较低的毒性㊁良好的稳定性,杀虫谱广,对哺乳动物安全性高,被广泛应用于公共卫生和农业领域.拟除虫菊酯进入环境后会在固相㊁液相㊁气相中循环,过度使用会污染陆地和水生环境,也会对非目标生物造成影
响[１Ｇ２]
.其中,高效氯氟氰菊酯是新一代Ⅱ型广谱高效
拟除虫菊酯杀虫剂,毒性更强,药效更快.它具有神经毒性,通过干扰钠通道作用于昆虫的神经系统,并破坏
神经元而达到除虫效果[
３]
.高效氯氟氰菊酯过去被认为具有对非靶标生物具有低毒㊁易被人体内氧化酶系
统降解㊁不积累㊁低毒等特点.但研究表明,高效氯氟氰菊脂具有脂溶性,含有αＧ氰基Ｇ３Ｇ苯氧基苯甲醇和含有卤素基团羧酸部分,吸入后很容易从呼吸道吸收,口
服后也容易在胃肠道吸收[
４
].频繁过量地使用高效氯氟氰菊酯会增加非靶标生物的环境风险,会对生物的运动系统㊁生殖系统㊁呼吸系统㊁免疫系统等造成损
害[
５Ｇ７
].高效氯氟氰菊酯在自然光照射下具有光稳定性,并且对植物和微粒有很强的吸附亲和力[８]
,容易在
环境中大量残留.微生物降解效率高,成本低,生态恢复良好,环境友好,无二次污染,在农药降解方面有很
王晓慧,等:高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展/２０２０年第３期
好的前景和优势[９Ｇ１０],是修复高效氯氟氰菊酯残留的主要方法[１１].作者综述了高效氯氟氰菊酯在土壤和农作物中的残留现状及其微生物降解的研究进展.１㊀高效氯氟氰菊酯的残留现状
１．１㊀高效氯氟氰菊酯在土壤中的残留动态
高效氯氟氰菊酯在土壤中的高疏水性和持久性,使其在土壤中迁移和大量残留,会对土壤的生态功能㊁菌群结构㊁生态平衡造成影响.郑钊等[１２]研究了功夫菊酯在海南沙土和壤土的残留动态:好氧条件下,在沙土中的半衰期(T１/２)为１１５．５２d,壤土中的T１/２为９９．０２d;厌氧条件下,沙土中的T１/２为４９．５１d,壤土中的T１/２为３０．１３d,表明高效氯氟氰菊酯在壤土中的降解较好,且厌氧条件下降解速度比好氧条件下快.杜红霞等[１３]以济南㊁太原及杭州三地为试验点,测定了高效氯氟氰菊酯在梨园土壤中的T１/２㊁安全施用剂量:在土壤中的T１/２为２．６~２３．１d,太原点和杭州点低于济南点,且２．５％的高效氯氟氰菊酯的安全施用剂量为１２．５g a．i． h m－２.李宏宇等[１４]研究了杭州㊁乌鲁木齐安宁渠的高效氯氟氰菊酯在大白菜土壤中的残留动态:T１/２为９．０~１１．９d,乌鲁木齐安宁渠的土壤残留量稍低于杭州.乌鲁木齐安宁渠土壤偏碱性,试验时间在夏季;杭州的土壤偏酸性,试验时间在冬季;表明高效氯氟氰菊酯更易在碱性㊁温度比较高的环境下降解.研究人员[１５Ｇ１７]同时测定了白菜㊁玉米和小麦土壤中高效氯氟氰菊酯的残留,在玉米土壤中的T１/２为１９．６~２８．１d,在小麦土壤中的T１/２为１６．５~１９．３d,而在小白菜土壤中降解迅速,T１/２为８．３~１３．４d,发现高效氯氟氰菊酯在玉米土壤中降解较慢.可见,土壤的类型㊁酸碱度㊁通气量㊁温度㊁时间㊁农作物种类等均会影响高效氯氟氰菊酯在土壤中的降解.１．２㊀高效氯氟氰菊酯在蔬菜㊁水果及农作物中的残留动态
㊀㊀高效氯氟氰菊酯可有效防治蔬菜㊁水果及农作物上多种害虫,但大量或不规范的施用,会造成农药在果蔬和农作物中的残留,最终通过食物链在人体内累积,威胁人类健康.山西韭菜农残检测显示,农药总检出率为８０％,其中高效氯氟氰菊酯检出率为１６．７％[１８];广西荔枝主产区农残现状的调查表明,高效氯氟氰菊酯的检出率为２０．４％,超标率为０．０２％[１９];北京市蔬菜农残状况调查显示,高效氯氟氰菊酯超标率为０．２％,韭菜根部农药残留明显[２０];杭州市蔬菜农残现状表明,拟除虫菊酯类农药的总检出率为１２．６％,总超标率为２．１％,高效氯氟氰菊酯的检出率最高[２１];李琰等[２２]对上海市闵行区市场果蔬农残情况作了分析,
高效氯氟氰菊酯检出率最高,其残留量最高的蔬菜㊁水果分别为鸡毛菜和苹果;王冬群等[２３]对蔬菜中拟除虫菊酯的残留情况进行了调查,其中豌豆中高效氯氟氰菊酯的超标率为２５％;徐晶等[２４]抽检了哈尔滨市的１７家超市蔬菜样品,发现菊酯类农药总检出率为
１２．６７％,超标率为２．９８％,高效氯氟氰菊酯检出率为１２．５％,叶类蔬菜问题最多.郝宁等[２５]调查了２０１０~２０１３年邯郸市蔬菜中的拟除虫菊酯残留,８种拟除虫菊酯的总检出率为１８．６２％,高效氯氟氰菊酯的检出率最高,农药主要集中在鳞茎类㊁叶茎类㊁豆类蔬菜中.
综上,我国高效氯氟氰菊酯的残留和超标现象较为普遍,由于其对光和热的稳定性,在环境中有很长的半衰期,它引起的一些生物慢性毒性㊁致癌致突变性严重威胁人类健康[２６Ｇ２８].
２㊀高效氯氟氰菊酯降解菌
我国是一个生物资源大国,微生物物种㊁代谢和生态类型丰富多样,自然环境中存在着大量的细菌㊁放线菌㊁真菌及藻类等微生物,为菌株的筛选提供了充足的资源.从长期高浓度农药污染土壤中筛选高效降解菌株,再与土著微生物群落共同作用降解农药残留,是修复污染土壤的有效途径[２９],微生物功能的生物修复是国际土壤修复科学中的热点内容[３０].
目前,研究人员已经分离到大量的拟除虫菊酯类农药降解菌株,见表１[３１Ｇ３９].有关高效氯氟氰菊酯降解菌的研究也不少,见表２.
王彦辉等[４０]筛选到一株高效降解真菌,经鉴定为青霉菌(P e n i c i l l i u m s p．),菌株在p H＝７．０㊁３０ħ㊁底物浓度为５０m g L－１时降解效果最好,在此条件下培养７d,功夫菊酯降解率可达到８３．９０％.刘珍[４１]分离筛选到两株真菌,为棘孢曲霉(A s p e r g i l l u s a c u l e a t u s)和草酸青霉(P e n i c i l l i u mo x a l i c u m),在２８ħ㊁接种量为５％的条件下培养５d后,两株真菌对１００m g L－１功夫菊酯的降解率分别为６９．８９％和８４．８３％.张建等[４２]分离到一株对功夫菊酯有高效降解作用的细菌,鉴定为芽孢杆菌属(B a c i l l u s s p．),它的最适生长温度㊁p H值分别为３０ħ㊁７,底物浓度为１００m g L－１时,３d对功夫菊酯的降解率为８５％.徐莲等[４３]分离到一株三氟氯氰菊酯高效降解细菌,为芽孢杆菌属(B a c i l l u s s p．),该菌株最适生长温度㊁p H值分别为３０ħ㊁８~９,具有耐盐性,底物浓度为１００m g L－１时,１d降解率可达到９８．４％,且对三氟氯氰菊酯的耐受性极强,可以达到６００m g L－１.翟逸[４４]分离到一株人苍白杆菌(O c h r o b a c t r u ma n t h r o p i),菌株在３０ħ㊁
王晓慧,等:高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展/２０２０年第３期
表１㊀降解拟除虫菊酯的微生物类群
T a b．１㊀T h em i c r o b e g r o u p f o r d e g r a d i n gp y r e t h r i o d s
属名分离来源可降解农药参考文献寡养单胞菌属(S t e n o t r o p h o m o n a s)农药厂污染淤泥中毒死蜱和联苯菊酯[３１]芽孢杆菌属(B a c i l l u s C o h n)茶园土壤氯氰菊酯[３２]苍白杆菌属(O c h r o b a c t r u m)拟除虫菊酯污染土壤顺式和反式氯氰菊酯[３３]沙雷氏菌属(S e r r a t i a B i z i o)溴氰菊酯污染土壤溴氰菊酯㊁高效氯氰菊酯㊁氯氰菊酯[３４Ｇ３５]不动杆菌属(A c i n e t o b a c t e r s p．)农药厂附近的地表土壤三氟氯氰菊酯㊁联苯菊酯㊁溴氰菊酯㊁氯氰菊酯[３６]产碱菌属(A l c a l i g e n e s)三氟氯氰菊酯㊁甲氰菊酯㊁溴氰菊酯㊁氯氰菊酯㊁氯菊酯[３７]曲霉属(A s p e r g i l l u s)污水处理厂排污口高效氯氰菊酯[３８]链轮丝菌属(S t r e p t o v e r t i c i l l i u m)使用氯氰菊酯的蔬菜大棚氯氰菊酯[３９]链霉菌属(S t r e p t o m y c e s)使用氯氰菊酯的蔬菜大棚氯氰菊酯[３９]诺卡氏菌属(N o c a r d i a)使用氯氰菊酯的蔬菜大棚氯氰菊酯[３９]表２㊀降解高效氯氟氰菊酯的微生物类群
T a b．２㊀T h em i c r o b e g r o u p f o r d e g r a d i n g l a m b d aＧc y h a l o t h r i n
属名分离来源菌株名称参考文献青霉属(P e n i c i l l i u m)农药厂污水处理口青霉菌(P e n i c i l l i u m s p．)[４０]青霉属(P e n i c i l l i u m)农药厂生化处理池草酸青霉(P e n i c i l l i u mo x a l i c u m)[４１]曲霉属(A s p e r g i l l u s)农药厂生化处理池棘孢曲霉(A s p e r g i l l u s a c u l e a t u s)[４１]芽孢杆菌属(B a c i l l u s s p．)农药厂废水处理池G FＧ１菌株[４２]芽孢杆菌属(B a c i l l u s s p．)农药厂废水排放口G FＧ３菌株[４３]苍白杆菌属(O c h r o b a c t r u m)拟除虫菊酯生产厂废水处理系统人苍白杆菌(O c h r o b a c t r u ma n t h r o p i)[４４]鞘氨醇杆菌属(S p h i n g o m o n a s s p．)农药厂排污口的污泥鞘氨醇杆菌(S p h i n g o b a c t e r i u m s p．)[４５]不动杆菌属(A c i n e t o b a c t e r s p．)农药厂排污口不动杆菌(A c i n e t o b a c t e r s p．)[４６]产碱菌属(A l c a l i g e n e s)农药厂废水排污口Y F１１菌株(未知种)[４７]肠杆菌属(E n t e r o b a c t e r)农药长期污染土样阴沟肠杆菌(E n t e r o b a c t e r c l o a c a e)[４８]
p H＝７．０㊁２．０％接种量㊁高效氯氟氰菊酯浓度５０m g L－１时,降解率为８４％,耐受能力强,对高效氯氟氰菊酯耐受浓度可达到４００m g L－１,且该菌株对其中间代谢产物３Ｇ苯氧基苯甲酸能有效降解,使残留被彻底清除.王琨[４９]筛选到３株高效氯氟氰菊酯降解菌,菌株B EＧ１降解率最高,在３０ħ㊁p H值７．０㊁初始浓度为１００m g L－１时,降解率为４９．６％.吴浩豪等[４５]筛选到一株鞘氨醇杆菌属(S p h i n g o b a c t e r i u m s p．),对氯氟氰菊酯有降解作用,该菌株的最适温度㊁p H值分别为３０ħ㊁７．０,菌株有很宽的p H值适用范围,在p H 值５~９的条件下,对氯氟氰菊酯的降解率都可以达到５０％以上,底物浓度为２００m g L－１时,７d降解率可以达到７７．２％.肖红利[４６]分离得到一株不动杆菌(A c i n e t o b a c t e r s p．),最适温度㊁p H值分别为２８ħ㊁７．０,具有广谱性,能以拟除虫菊酯㊁有机磷等多种农药为碳源,且对农药的耐受浓度高达５００m g L－１,菌株在２８ħ㊁１８０r m i n－１培养１０８h,对２００m g L－１三氟氯氰菊酯降解率为７７．８％.虞云龙等[４７]分离到一株产碱菌属(A l c a l i g e n e s)的一个未知种,该菌株最适温度㊁p H值分别为３０ħ㊁７．０~７．５,该菌株具有广谱性,对三氟氯氰菊酯有降解作用,５０m g L－１的三氟氯氰菊酯降解速率为３．０４μm o l L－１ h－１.目前筛选到的能降解高效氯氟氰菊酯菌株降解能力强,有广谱性,大多是细菌,少量为真菌,很少筛到放线菌.细菌对环境适应能力强,在高浓度农药的作用下,易发生突变,在农药的微生物降解中起主导作用[５０].
３㊀高效氯氟氰菊酯的降解酶和降解基因农药降解酶主要来自于微生物.微生物的降解实质是酶促反应,是微生物通过物理或化学方法,产生水解酶和各类氧化酶将农药分解转化的过程.酯酶在拟除虫菊酯的降解中具有重要的调节作用[５１].降解酶
王晓慧,等:高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展/２０２０年第３期
通常比降解菌更能忍耐极端环境,不受温度㊁p H值㊁土著微生物吞噬㊁农药浓度等外部环境的影响,环保安全,降解谱广,降解效率高.当前拟除虫菊酯降解酶的研究主要集中在提取㊁纯化粗酶液以及酶学性质方面.林淦[４８,５２]从阴沟肠杆菌WＧ１中提取的粗酶液,可以水解氯氟氰菊酯,反应速率最大为６３．９３n m o l m L－１ m i n－１,氯氟氰菊酯在浓度为２０m g L－１㊁３５ħ㊁p H值７．５时,粗酶液在１h的降解率可以达到８３％,且该粗酶液的胞内酶表现出降解底物的活性.解开治等[５３]从恶臭假单胞菌X P１２中提取粗酶液,在p H值６．５~８．０㊁２５~４０ħ时对高效氯氟氰菊酯㊁高效氯氰菊酯和溴氰菊酯的降解率均在７０％左右,将粗酶液用于叶类蔬菜上,其对高效氯氟氰菊酯降解率可达到８３．５％,起催化降解作用的是胞内酶.虞云龙等[５４]从广谱性产碱菌中提取了粗酶液,该粗酶液在p H值５．０~１０．５范围内均有较好的降解活性,有广谱性,能降解部分拟除虫菊酯,降解三氟氯氰菊酯的最适p H值为７．５,米氏常数为８．６７m m o l L－１,最适温度为３２．５ħ,胞内酶对拟除虫菊酯农药起降解作用.拟除虫菊酯农药酶促降解的研究表明,降解酶具有更高的降解率,且对温度和p H值有更宽的适应性,在实际应用中有很好的前景,对农药降解起主要作用的是胞内酶.也有研究人员发现,胞外酶对降解拟除虫菊酯农药起作用,徐莲等[４３]从能高效降解三氟氯氰菊酯的芽孢杆菌中提取能降解三氟氯氰菊酯的粗酶液,酶的定域试验和底物诱导试验表明,该降解酶为组成型胞外酶,粗酶液反应温度为３０~６０ħ,在温度和p H值分别为４０ħ㊁９．０时有最高降解活性,６０ħ时酶的活性保持在５０％左右;且发现其降解基因在染色体的D N A上,不在质粒上.郭鹏[５５]对一株能高效降解甲氰菊酯的范氏鞘酯菌J ZＧ２进行深入研究,并且通过硫酸铵沉淀㊁凝胶层切和切胶回收电洗脱等纯化粗酶液,获得了一个新的菊酯水解酶P y t H,该酶属组成型胞内酶,在温度为２５~５０ħ㊁p H值为６．０~８．５时,均对酶的活性没有影响,该酶的最大降解速率和米氏常数分别为７．５３６n m o l m i n－１㊁０．０５n m o l m L－１,纯化的水解酶有广谱性,对其它拟除虫菊酯也有水解作用.
从筛选到的高效降解菌株中分离到的酶含量低,且酶的分离纯化费时㊁费力㊁成本高.通过克隆酶的降解基因并进行异源表达可以提高酶的产量.关于拟除虫菊酯克隆基因的报道还很少,仅克隆到几个降解基因,即e s t P水解酶基因(克雷伯氏菌Z D１１２)㊁p y t H水解酶基因(鞘酯菌J ZＧ１)㊁p y e３水解酶基因[５６Ｇ５８].肖红利[４６]从不动杆菌属菌中克隆了氯氰菊酯降解酶片段(约５k b),并在大肠杆菌E．c o l i B L２１中进行了表达,应用分子生物学技术构建了４ＧD菌株基因组文库,从中得到的重组质粒对高效氯氰菊酯和三氟氯氰菊酯有良好降解性,重组质粒中可能有拟除虫菊酯降解基因,有待进一步的研究.翟逸[４４]构建了人苍白杆菌Y ZＧ１的基因组文库,从中克隆了一个新型的酯酶基因p y t Z,它与已知的几个拟除虫菊酯水解基因序列相似性极低,p y t Z有一个６０６b p的开放阅读框,用来编码拟除虫菊酯水解羧酸酯酶;转入大肠杆菌系统中诱导纯化获得的P y t Z蛋白,在温度２０~４５ħ和p H值６．０~８．０范围内均可以降解高效氯氟氰菊酯,P y t Z底物特异性广泛㊁酶活性高㊁稳定性好,为微生物降解拟除虫菊酯提供了有利资源.通过基因改良技术将降解酶基因转入易于繁殖的宿主中获得高表达,可增大酶产量,提高降解效率,也避免了直接使用微生物菌株存在的问题.通过基因组文库的成功构建,为高效氯氟氰菊酯降解基因的提取提供了有利条件.
４㊀高效氯氟氰菊酯的降解机理和途径
拟除虫菊酯类农药种类繁多,代谢途径也较为复杂,这类农药的化学式中都有酯键,其微生物降解失去神经毒素的关键就是酯键的断裂[５９].由菌株对高效氯氰菊酯㊁溴氰菊酯㊁联苯菊酯降解途径(图１~３)发现,其降解的第一步就是酯键的断裂.目前对高效氯氟氰菊酯的微生物降解机理研究较少.林淦等[４８]研究了阴沟肠杆菌对高效氯氟氰菊酯的降解途径,在粗酶液作用下,水解生成αＧ氰基Ｇ３Ｇ苯氧基苄醇和２,２Ｇ二甲基Ｇ３Ｇ(２Ｇ氯Ｇ３,３,３Ｇ三氟Ｇ１Ｇ丙烯基)环丙烷羧酸(图４).C h e n等[６０]分析了苏云金芽孢杆菌对氯氟氰菊酯的降解途径,该菌株通过酯键和芳基键的断裂,产生了６种代谢产物:αＧ羟基Ｇ３Ｇ苯氧基苯甲酰基乙腈㊁３Ｇ苯氧基苯基乙腈㊁NＧ(２Ｇ异丙氧基苯基)Ｇ４Ｇ苯氧基苯甲酰胺㊁３Ｇ苯氧基苯甲醛㊁３Ｇ苯氧基苯甲酸酯和苯酚.B iＧr o l l i等[６１]分析了海洋真菌对(ʃ)Ｇ氯氟氰菊酯的降解途径,首先被羧酸酯酶水解,酯键断裂,产生２Ｇ羟基Ｇ２Ｇ(３Ｇ苯氧基苯基)乙腈和２,２Ｇ二甲基Ｇ３Ｇ(２Ｇ氯Ｇ３,３,３Ｇ三氟Ｇ１Ｇ丙烯基)环丙烷羟酸,２Ｇ羟基Ｇ２Ｇ(３Ｇ苯氧苯基)乙腈可以通过一种氧化腈酶(将氰醇转化为醛的酶)生成３Ｇ苯氧基苯甲醛,氰醛通过氧化生成３Ｇ苯氧基苯甲酸,最后生成３Ｇ(羟基苯氧基)苯甲酸(图５).作为拟除虫菊酯的主要中间代谢产物３Ｇ苯氧基苯甲酸(３ＧP B A)比母体农药更具流动性和持久性,毒性更强,它对环境及人体有潜在危害[６２].微生物对农药的降解过程中存在污染物的不完全降解,会带来二次污染,造成被修复
王晓慧,等:高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展/２０２０年第３期
土壤的毒性作用增强,所以研究菌株对高效氯氟氰菊
酯的降解途径是很有必要的
.
图１㊀枯草芽孢杆菌对氯氰菊酯的降解途径
F i g ．１㊀D e g r a d a t i o n p a t h w a y o f b e t a Ｇc y p e r m e t h r i nb y B
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s 图２㊀无色杆菌对溴氰菊酯的降解途径F i g ．２㊀D e g r a d a t i o n p a t h w a y o f d e l t a m e t h r i nb y
C h r o m a t i c b a c t e r i
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图３㊀醋酸钙不动杆菌对联苯菊酯的降解途径F i g ．３㊀D e g r a d a t i o n p a t h w a y o
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c i n e t o b a c t e r a c e t a t
e 图４㊀阴沟肠杆菌对高效氯氟氰菊酯的降解途径
F i g ．４㊀D e g r a d a t i o n p a t h w a y o f l a m b d a Ｇc y h a l o t h r i nb y
E n t e r o b a c t e r c l o a c a
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图５㊀海洋真菌对(ʃ)氯氟氰菊酯的降解途径F i g ．５㊀D e g r a d a t i o n p a t h w a y o f (ʃ)l a m b d a Ｇc y
h a l o t h r i n b y m a r i n e d e r i v e d f u n g
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王晓慧,等:高效氯氟氰菊酯的微生物降解研究进展/２０２０年第３期
５㊀结语
目前对高效氯氟氰菊酯降解菌的筛选工作,仅限于实验室条件下单一菌株的培养和降解,而从实验室到自然环境中,受到各因素的制约,实际效果不太理想,同时菌株的安全性评价有待进一步考察.筛选高效广谱㊁适应性强及环境友好的高效氯氟氰菊酯降解菌株,用分子生物学和基因工程等技术对降解酶基因资源进行克隆,构建高效工程降解菌,制备多菌株复合系,是解决上述问题的根本方法.
很多情况下微生物并不能将农药完全降解矿化,某些中间代谢产物的毒性大于母体化合物毒性,通过质谱等手段分析高效氯氟氰菊酯降解的中间代谢产物以推断降解途径,并深入研究菌株的降解途径对提高微生物的修复有重要作用.
关于高效氯氟氰菊酯降解酶的分离纯化和固定化研究相对较少.天然的分离菌株其产酶量较低,且酶在土壤中的活动性较差,而纯化的降解酶更能忍受异常环境,因此对降解酶进行纯化和固定化可以提高酶的稳定性和适应力,应该大力加强这方面的研究.
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