化学农药微生物降解
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• 为了进一步研究CTN水解脱氯的代谢过程，Wang等分离到了另1株CTN 降解菌Pseudomonas sp．CTN-3，该菌株具有水解脱氯酶活性。从CTN3中克隆到1个编码CTN水解脱氯酶的基因chd，与目前报道的唯一一个 水解脱氯酶(4-氯-辅酶A脱卤酶)。代谢途径显著不同。在厌氧和有氧 条件下，该酶均可进行水解脱氯反应，并且不需要辅因子如辅酶A和A TP的存在。该研究为卤化芳香族化合物水解脱卤机制的研究提供了一 个更好的脱氯酶。
• 拟除虫菊酯是一类重要的杀虫剂，这一家族的农药结构复 杂，其微生物降解受到关注。Wang等分离到1株Sphingobi um sp．JZ-1菌株，JZ-1可以通过水解作用降解多种拟除 虫菊酯农药。从JZ-1中克隆到1个羧酸酯酶基因pytH，该 基因编码1个相对分子质量31×103的菊酯水解羧酸酯酶， 与已发现的菊酯水解酶没有任何同源性，与α∕β折叠水 解酶家族的同源性为20％左右，显示PytH是一个新的农药 水解酶。
• 马爱芝等从长期受六六六污染的土壤中分离得到1株能以HCH为唯一碳 源的高效降解菌株Sphingomonas sp．BHC—A。BHC—A菌株在12 h以内 能够完全矿化质量浓度均为5 mg·L-1的α-、β-、γ-、δ-HCH 4种 异构体，特别是对口一HCH的降解在国际上也属少例。
• Wu等以菌株Sphingomonas sp．BHC—A为材料，通过Tn5转座子插入突 变法，筛选到1株完全丧失β-HCH降解功能的菌株。通过构建BHC-A45 的基因组文库，筛选到1株含有Tn5转座子序列的阳性克隆，对阳性克 隆的转座子侧翼进行测序，发现了1个卤代烷烃脱卤酶基因linB2。
• 氯乙酰胺类除草剂是目前除草剂中用量排行第3的除草剂 ，其主力品种包括乙草胺、丁草胺等，其微生物降解也受 到关注。Paracoccus属的微生物对酰胺类除草剂具有较好 的降解能力。Zhang等从Paracoccus sp．FLN-7中克隆到1 个编码酰胺水解酶的基因ampA。AmpA可以水解酰胺类除 草剂敌稗，并可以作用于多种酰胺类化合物及含酰胺键的 有机磷农药。该酶的氨基酸序列与已知酰胺酶的一致性较 低(小于22％)，但其活性中心的结构却与其他酰胺酶一样 是保守的(Serl54-Serl78-Lys79）。
环境因子
王军等人研究表明 , 土壤 含水量较高条件下微生物 对农药降解快, 其原因可 能是高含水量下土壤微生 物的相对活性较高。
农药与土壤有机质的紧密 结合降低了生物利用度， 同时有些营养元素, 尤其 是生长因子必须从环境有
机质中摄取。
锐普PPT论坛chinakui转载：www.rapidbbs.cn
农药结构
• 农药的基团和分子结构决定其在微生物环境中的降解行为 。农药的化学结构决定了其溶解性、分子排列和空间结构 、化学官能团、分子间的吸引和排斥等特征, 并因此影响 农药能否被微生物所摄取。
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农药结构
高分子化合物比分子 量小的化合物难降解, 空间结构复杂的比结 构简单的较难降解, 与生命物质的分子结 构相似度高的物质越 容易被微生物降解。
酶基因pytH、对硝基苯酚降解基因簇pnp、乐果、氯苯胺灵和敌稗的
酰胺酶基因dimtH、氯代乙酰胺类农药中间产物CMEPA的酰胺酶基因cm eH及多种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂如精喹禾灵、精恶唑禾草灵、氰氟 草酯、禾草灵和精吡氟氯禾灵的水解酶基因chbH等。
• 甲基对硫磷降解菌Plesiomonas sp．M6，该菌具有有机磷 水解酶活性，可水解甲基对硫磷产生对硝基苯酚(p-nitroph enol，PNP)，这与Rani等研究的甲基对硫磷降解途径一致 ，但M6却不能将对硝基苯酚进一步降解。通过鸟枪法从菌 株M6基因组文库中筛选到该水解酶基因，并将其命名为m pd。该基因与已报道的编码甲基对硫磷水解酶的基因opd 完全不同，序列比对结果也表明，mpd基因序列与opd基因 无同源性。Pseudomonas putida DLL—E4可以进一步降解 甲基对硫磷分解产生的PNP。
• 假单胞菌ADP 菌株以莠去津为唯一碳源,有3种酶参与了降解莠 去津的前几步反应，首先是AtzA 酶催化莠去津水解脱氯的反 应，得到无毒的羟基莠去津，该酶是莠去津生物降解的关键酶 ；其次是AtzB酶催化羟基莠去津脱氯氨基反应，产生N-异丙基 氰尿酰胺；第3步是AtzC酶催化N-异丙基氰尿酰胺生成氰尿酸 和异丙胺；最终莠去津被降解为CO2和NH3。
• 2007 年我国生产农药173.1万t( 按有效成分计),首次超 过美国，成为世界第一大农药生产国。大量化学农药的 使用在杀灭病害、保证农业丰收的同时也带来了严重的 环境问题，破坏了生态平衡，更不容忽视的是土壤中残 留农药通过食物链逐级富集、传递对人、畜造成严重危 害，这在发展中国家尤为严重。
• 农药降解技术的开发是解决化学农药对环境及食物污染问题的重 要途径之一。目前，降解化学农药的方法主要有化学降解(水解、 氧化分解和光化学降解等)、物理降解(超声波技术、吸附、洗涤 和电离辐射等)和生物降解(微生物、降解酶和工程菌等)。
环境因素（土壤特性）
• 环境因子包括温度、酸碱度、含水量、溶氧量、盐度、有 机质含量、黏度、表面活性剂等, 环境因素的改变必然影 响微生物对农药的降解过程。
BrajeshK.Singh研究表明 , 土壤pH 值对降解影响相 对较大, 不仅影响微生物 降解酶的活性, 同时也影 响农药的化学降解。
温度影响酶反应动力学 和微生物生长速度。
一些农药易溶于水，而 其他一些农药则以水溶 性盐或酰胺形式使用， 以提高其分散性，还有 一些溶解性差的农药以 乳油或悬浮剂形式使用， 这不仅提高了农药的均 匀分散性能，而且也有 利于微生物的降解
农药化学结构中所含的 卤素、氮、氢等原子, 会降低有机物的生物降 解性, 这类基团的数目 越多, 生物降解性越差。 而羟基和羧基的存在, 则有利于生物降解性。 芳香族化合物, 苯环上 取代氯的数目越多, 降 解越困难, 其中苯环上 间位取代类型最难降解。
–共代谢作用是指微生物在有其可利用的碳源存在时， 对原来不能利用的物质也可分解代谢的现象。通常情 况下，共代谢只能使有机物得到修饰或转化，不能使 分子完全分解。
• 门多萨假单胞菌DR-8菌株降解甲单脒产物为2,4-二 甲基苯胺和NH3，而DR-8菌株不能以甲单脒为碳源、 能源而生长，只能在添加其他有机营养基质作为碳 源的条件下才能降解甲单脒，且降解产物未完全矿 化，属于共代谢作用类型。
降解化学农药的微生物
• 目前已经分离到多种可降解农药的微生物,包括细菌、真 菌、放线菌等, 主要分离自土壤或活性污泥。细菌适应能 力强、易诱发突变且分布广泛, 所以比较容易筛选。细菌 降解菌主要有: 假单孢菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属( Bacillus)、节细菌属(Arthrobacter)、棒状杆菌属(Coryneb acterim)、黄杆菌属(Flavobacterium)、黄单孢杆菌属(Xan thomonas)、固瘤细菌属(Azotomonus)、硫杆菌属(Thiobac illus)等。
微生物降解农药有矿化作用、共代谢作用。 – 矿化是将有机物完全无机化的过程, 是与微生物生长( 包括分解
代谢和合成代谢) 相关的过程。被矿化的化合物作为微生物生长 的基质和能源,矿化作用是最理想的降解方式, 因为农药被完全降 解成无毒的无机物。
• 石利利等研究了假单胞菌DLL-1在水溶液介质中降解甲基对硫 磷的性能及降解机理后指出, DLL-1菌可以将甲基对硫磷完全 降解为无机离子NO2-、NO3-。
– 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。
微生物降解农药时, 并不只是进行单一的反应,多数情况下是多个反应协同作用 来完成对农药的降解过程。 Wang 等研究了Ochrobactrum tritici pyd-1 降解甲氰菊酯的途径，该菌通过水解羧 酸酯键将甲氰菊酯分解为2,2,3,3-四甲基环丙烷甲酸和3-苯氧基苯甲醛，3-苯 氧基苯甲醛氧化为3-PBA，3-PBA进一步代谢为4-羟基-3-苯氧基酸，4-羟基PBA 被氧化原儿茶酸和p-苯二酚，原儿茶酸通过邻位裂解，p- 苯二酚进一步降解为 1,2,4- 苯三酚。
• 一种化学农药可以被多种微生物降解；同时， 一种微生 物也可对多种化学农药进行降解，这体现了微生物种类的 多样性以及某些微生物功能的多样性，也说明某些微生物 可以应用于一种或多种农药的降解，而一些则只能用于特 定种类农药的降解。
• 随着化学农药新品种的不断涌现，新的污染问题也将产生 ，新的可降解化学农药的微生物也将被人们发现和利用。
• 磺酰脲类除草剂是一类超高效除草剂，使用量低，但其残 留造成的危害较为严重。Hang等研究了Hansschlegelia zhihuaiae S113对磺酰脲类除草剂的降解，发现这一家族的 除草剂可以通过去酯化转化成无除草活性的相应的酸，并 从S113中克隆到了1个与磺酰脲类除草剂去酯化代谢有关 的酯酶基因sulE。
微生物降解农药的影响因素
• 环境微生物降解农药是比较复杂的生理生化过程. 土壤微 生物的种类、数量、理化特性以及降解效率等与所在土壤 类型、土壤物理性质、土壤形成过程、农药种类、农药的 化学性质以及外部环境因子等均有密切关系.
微生物个体
• 微生物的种类、代谢活性、适应性等都直接影响到对农药 的降解与转化。不同的微生物种类或同一种类的不同菌株 对同一有机底物农药或有毒物质反应也不同。
微生物降解农药的基因资源
• 农药降解菌的遗传研究，目前主要集中于与农药降解有关的专一性酶 的克隆与鉴定。
• 本课题组从多株降解性微生物中克隆到一系列的降解酶基因，包括甲 基对硫磷水解酶基因mpd、磺酰脲类除草剂水解酯酶基因sulE、六六 六降解基因簇lin、酰胺类除草剂水解酶基因ampA、菊酯类农药水解
化学农药的微生物降解
倪海燕
主要内容
1
化学农药降解（生物降解）
2
二甲戊灵
3
农药微生物降解之应用
• 全世界范围内由有害昆虫、杂草、植物病原微生物等所 造成的农作物产量的平均损失十分严重。我国是一个农 业大国，以占世界7% 的耕地养活了占世界22% 的人口。 目前，我国耕地病虫害发生面积约2 亿hm2/a。化学防治 方法以其快速、高效的优点成为农业病虫害防治的主要 手段。
• 其中，微生物是有机化合物生物降解的第一因素,具有降解和转化有 机农药的巨大潜能，被Beierink 概括为“微生物的绝对可靠性”和
“微生物降解的必然性”理论。
化学农药微生物降解一般思路
降解性 微生物 分离
中间代谢 产物分析
代谢途径 重构
降解基因克 隆和功能分 析
土壤修复
化学农药的微生物降解
Ⅰ 降解化学农药的微生物 Ⅱ 微生物降解农药的机理 Ⅲ 微生物降解农药的影响因素 Ⅳ 微生物降解农药的基因资源
• 虽然传统的物理和化学方法降解农药效果不错，但成本太高，并伴有 新的污染物生成，造成环境的二次污染。生物降解是指通过生物(包 括各种微生物、植物和动物)的作用将农药分解为小分子无毒或低毒 化合物，并最终降解为水、二氧化碳和矿物质的过程。相对于物理和 化学方法，生物降解尤其是微生物降解方法具有无毒、无残留、无二 次污染等优点，是一种安全、有效、廉价的降解农药的方法。
• Liang等从长期施用百菌清的土壤中分离到1株高效降解百菌清的Ochr obactrum sp．CTN．11，该菌可在无其他碳源的情况下，48 h内可将5 0 mg·L-1的百菌清完全降解。菌株CTN-11可通过水解脱氯将CTN降解 为对鱼类和无脊椎动物微毒的羟基百菌清(CTN-OH)，但CTN-OH却不能 被进一步降解。
微生物降解农药的机理
• 微生物对于农药的降解可分为酶促和非酶促反应。 – 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， 通过一系列的酶促反应，如氧化、脱氢、还原、水解、合成等反 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。 • 酶促反应是微生物降解农药的主要形式，微生物wenku.baidu.com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。 • 主要生物化学作用有: 脱卤作用、氧化还原作用、脱烷基作用 、水解作用、环裂解作用等。
• 拟除虫菊酯是一类重要的杀虫剂，这一家族的农药结构复 杂，其微生物降解受到关注。Wang等分离到1株Sphingobi um sp．JZ-1菌株，JZ-1可以通过水解作用降解多种拟除 虫菊酯农药。从JZ-1中克隆到1个羧酸酯酶基因pytH，该 基因编码1个相对分子质量31×103的菊酯水解羧酸酯酶， 与已发现的菊酯水解酶没有任何同源性，与α∕β折叠水 解酶家族的同源性为20％左右，显示PytH是一个新的农药 水解酶。
• 马爱芝等从长期受六六六污染的土壤中分离得到1株能以HCH为唯一碳 源的高效降解菌株Sphingomonas sp．BHC—A。BHC—A菌株在12 h以内 能够完全矿化质量浓度均为5 mg·L-1的α-、β-、γ-、δ-HCH 4种 异构体，特别是对口一HCH的降解在国际上也属少例。
• Wu等以菌株Sphingomonas sp．BHC—A为材料，通过Tn5转座子插入突 变法，筛选到1株完全丧失β-HCH降解功能的菌株。通过构建BHC-A45 的基因组文库，筛选到1株含有Tn5转座子序列的阳性克隆，对阳性克 隆的转座子侧翼进行测序，发现了1个卤代烷烃脱卤酶基因linB2。
• 氯乙酰胺类除草剂是目前除草剂中用量排行第3的除草剂 ，其主力品种包括乙草胺、丁草胺等，其微生物降解也受 到关注。Paracoccus属的微生物对酰胺类除草剂具有较好 的降解能力。Zhang等从Paracoccus sp．FLN-7中克隆到1 个编码酰胺水解酶的基因ampA。AmpA可以水解酰胺类除 草剂敌稗，并可以作用于多种酰胺类化合物及含酰胺键的 有机磷农药。该酶的氨基酸序列与已知酰胺酶的一致性较 低(小于22％)，但其活性中心的结构却与其他酰胺酶一样 是保守的(Serl54-Serl78-Lys79）。
环境因子
王军等人研究表明 , 土壤 含水量较高条件下微生物 对农药降解快, 其原因可 能是高含水量下土壤微生 物的相对活性较高。
农药与土壤有机质的紧密 结合降低了生物利用度， 同时有些营养元素, 尤其 是生长因子必须从环境有
机质中摄取。
锐普PPT论坛chinakui转载：www.rapidbbs.cn
农药结构
• 农药的基团和分子结构决定其在微生物环境中的降解行为 。农药的化学结构决定了其溶解性、分子排列和空间结构 、化学官能团、分子间的吸引和排斥等特征, 并因此影响 农药能否被微生物所摄取。
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农药结构
高分子化合物比分子 量小的化合物难降解, 空间结构复杂的比结 构简单的较难降解, 与生命物质的分子结 构相似度高的物质越 容易被微生物降解。
酶基因pytH、对硝基苯酚降解基因簇pnp、乐果、氯苯胺灵和敌稗的
酰胺酶基因dimtH、氯代乙酰胺类农药中间产物CMEPA的酰胺酶基因cm eH及多种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂如精喹禾灵、精恶唑禾草灵、氰氟 草酯、禾草灵和精吡氟氯禾灵的水解酶基因chbH等。
• 甲基对硫磷降解菌Plesiomonas sp．M6，该菌具有有机磷 水解酶活性，可水解甲基对硫磷产生对硝基苯酚(p-nitroph enol，PNP)，这与Rani等研究的甲基对硫磷降解途径一致 ，但M6却不能将对硝基苯酚进一步降解。通过鸟枪法从菌 株M6基因组文库中筛选到该水解酶基因，并将其命名为m pd。该基因与已报道的编码甲基对硫磷水解酶的基因opd 完全不同，序列比对结果也表明，mpd基因序列与opd基因 无同源性。Pseudomonas putida DLL—E4可以进一步降解 甲基对硫磷分解产生的PNP。
• 假单胞菌ADP 菌株以莠去津为唯一碳源,有3种酶参与了降解莠 去津的前几步反应，首先是AtzA 酶催化莠去津水解脱氯的反 应，得到无毒的羟基莠去津，该酶是莠去津生物降解的关键酶 ；其次是AtzB酶催化羟基莠去津脱氯氨基反应，产生N-异丙基 氰尿酰胺；第3步是AtzC酶催化N-异丙基氰尿酰胺生成氰尿酸 和异丙胺；最终莠去津被降解为CO2和NH3。
• 2007 年我国生产农药173.1万t( 按有效成分计),首次超 过美国，成为世界第一大农药生产国。大量化学农药的 使用在杀灭病害、保证农业丰收的同时也带来了严重的 环境问题，破坏了生态平衡，更不容忽视的是土壤中残 留农药通过食物链逐级富集、传递对人、畜造成严重危 害，这在发展中国家尤为严重。
• 农药降解技术的开发是解决化学农药对环境及食物污染问题的重 要途径之一。目前，降解化学农药的方法主要有化学降解(水解、 氧化分解和光化学降解等)、物理降解(超声波技术、吸附、洗涤 和电离辐射等)和生物降解(微生物、降解酶和工程菌等)。
环境因素（土壤特性）
• 环境因子包括温度、酸碱度、含水量、溶氧量、盐度、有 机质含量、黏度、表面活性剂等, 环境因素的改变必然影 响微生物对农药的降解过程。
BrajeshK.Singh研究表明 , 土壤pH 值对降解影响相 对较大, 不仅影响微生物 降解酶的活性, 同时也影 响农药的化学降解。
温度影响酶反应动力学 和微生物生长速度。
一些农药易溶于水，而 其他一些农药则以水溶 性盐或酰胺形式使用， 以提高其分散性，还有 一些溶解性差的农药以 乳油或悬浮剂形式使用， 这不仅提高了农药的均 匀分散性能，而且也有 利于微生物的降解
农药化学结构中所含的 卤素、氮、氢等原子, 会降低有机物的生物降 解性, 这类基团的数目 越多, 生物降解性越差。 而羟基和羧基的存在, 则有利于生物降解性。 芳香族化合物, 苯环上 取代氯的数目越多, 降 解越困难, 其中苯环上 间位取代类型最难降解。
–共代谢作用是指微生物在有其可利用的碳源存在时， 对原来不能利用的物质也可分解代谢的现象。通常情 况下，共代谢只能使有机物得到修饰或转化，不能使 分子完全分解。
• 门多萨假单胞菌DR-8菌株降解甲单脒产物为2,4-二 甲基苯胺和NH3，而DR-8菌株不能以甲单脒为碳源、 能源而生长，只能在添加其他有机营养基质作为碳 源的条件下才能降解甲单脒，且降解产物未完全矿 化，属于共代谢作用类型。
降解化学农药的微生物
• 目前已经分离到多种可降解农药的微生物,包括细菌、真 菌、放线菌等, 主要分离自土壤或活性污泥。细菌适应能 力强、易诱发突变且分布广泛, 所以比较容易筛选。细菌 降解菌主要有: 假单孢菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属( Bacillus)、节细菌属(Arthrobacter)、棒状杆菌属(Coryneb acterim)、黄杆菌属(Flavobacterium)、黄单孢杆菌属(Xan thomonas)、固瘤细菌属(Azotomonus)、硫杆菌属(Thiobac illus)等。
微生物降解农药有矿化作用、共代谢作用。 – 矿化是将有机物完全无机化的过程, 是与微生物生长( 包括分解
代谢和合成代谢) 相关的过程。被矿化的化合物作为微生物生长 的基质和能源,矿化作用是最理想的降解方式, 因为农药被完全降 解成无毒的无机物。
• 石利利等研究了假单胞菌DLL-1在水溶液介质中降解甲基对硫 磷的性能及降解机理后指出, DLL-1菌可以将甲基对硫磷完全 降解为无机离子NO2-、NO3-。
– 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。
微生物降解农药时, 并不只是进行单一的反应,多数情况下是多个反应协同作用 来完成对农药的降解过程。 Wang 等研究了Ochrobactrum tritici pyd-1 降解甲氰菊酯的途径，该菌通过水解羧 酸酯键将甲氰菊酯分解为2,2,3,3-四甲基环丙烷甲酸和3-苯氧基苯甲醛，3-苯 氧基苯甲醛氧化为3-PBA，3-PBA进一步代谢为4-羟基-3-苯氧基酸，4-羟基PBA 被氧化原儿茶酸和p-苯二酚，原儿茶酸通过邻位裂解，p- 苯二酚进一步降解为 1,2,4- 苯三酚。
• 一种化学农药可以被多种微生物降解；同时， 一种微生 物也可对多种化学农药进行降解，这体现了微生物种类的 多样性以及某些微生物功能的多样性，也说明某些微生物 可以应用于一种或多种农药的降解，而一些则只能用于特 定种类农药的降解。
• 随着化学农药新品种的不断涌现，新的污染问题也将产生 ，新的可降解化学农药的微生物也将被人们发现和利用。
• 磺酰脲类除草剂是一类超高效除草剂，使用量低，但其残 留造成的危害较为严重。Hang等研究了Hansschlegelia zhihuaiae S113对磺酰脲类除草剂的降解，发现这一家族的 除草剂可以通过去酯化转化成无除草活性的相应的酸，并 从S113中克隆到了1个与磺酰脲类除草剂去酯化代谢有关 的酯酶基因sulE。
微生物降解农药的影响因素
• 环境微生物降解农药是比较复杂的生理生化过程. 土壤微 生物的种类、数量、理化特性以及降解效率等与所在土壤 类型、土壤物理性质、土壤形成过程、农药种类、农药的 化学性质以及外部环境因子等均有密切关系.
微生物个体
• 微生物的种类、代谢活性、适应性等都直接影响到对农药 的降解与转化。不同的微生物种类或同一种类的不同菌株 对同一有机底物农药或有毒物质反应也不同。
微生物降解农药的基因资源
• 农药降解菌的遗传研究，目前主要集中于与农药降解有关的专一性酶 的克隆与鉴定。
• 本课题组从多株降解性微生物中克隆到一系列的降解酶基因，包括甲 基对硫磷水解酶基因mpd、磺酰脲类除草剂水解酯酶基因sulE、六六 六降解基因簇lin、酰胺类除草剂水解酶基因ampA、菊酯类农药水解
化学农药的微生物降解
倪海燕
主要内容
1
化学农药降解（生物降解）
2
二甲戊灵
3
农药微生物降解之应用
• 全世界范围内由有害昆虫、杂草、植物病原微生物等所 造成的农作物产量的平均损失十分严重。我国是一个农 业大国，以占世界7% 的耕地养活了占世界22% 的人口。 目前，我国耕地病虫害发生面积约2 亿hm2/a。化学防治 方法以其快速、高效的优点成为农业病虫害防治的主要 手段。
• 其中，微生物是有机化合物生物降解的第一因素,具有降解和转化有 机农药的巨大潜能，被Beierink 概括为“微生物的绝对可靠性”和
“微生物降解的必然性”理论。
化学农药微生物降解一般思路
降解性 微生物 分离
中间代谢 产物分析
代谢途径 重构
降解基因克 隆和功能分 析
土壤修复
化学农药的微生物降解
Ⅰ 降解化学农药的微生物 Ⅱ 微生物降解农药的机理 Ⅲ 微生物降解农药的影响因素 Ⅳ 微生物降解农药的基因资源
• 虽然传统的物理和化学方法降解农药效果不错，但成本太高，并伴有 新的污染物生成，造成环境的二次污染。生物降解是指通过生物(包 括各种微生物、植物和动物)的作用将农药分解为小分子无毒或低毒 化合物，并最终降解为水、二氧化碳和矿物质的过程。相对于物理和 化学方法，生物降解尤其是微生物降解方法具有无毒、无残留、无二 次污染等优点，是一种安全、有效、廉价的降解农药的方法。
• Liang等从长期施用百菌清的土壤中分离到1株高效降解百菌清的Ochr obactrum sp．CTN．11，该菌可在无其他碳源的情况下，48 h内可将5 0 mg·L-1的百菌清完全降解。菌株CTN-11可通过水解脱氯将CTN降解 为对鱼类和无脊椎动物微毒的羟基百菌清(CTN-OH)，但CTN-OH却不能 被进一步降解。
微生物降解农药的机理
• 微生物对于农药的降解可分为酶促和非酶促反应。 – 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， 通过一系列的酶促反应，如氧化、脱氢、还原、水解、合成等反 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。 • 酶促反应是微生物降解农药的主要形式，微生物wenku.baidu.com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。 • 主要生物化学作用有: 脱卤作用、氧化还原作用、脱烷基作用 、水解作用、环裂解作用等。