<video id="bf3vv"></video>

<ruby id="bf3vv"><address id="bf3vv"></address></ruby><progress id="bf3vv"></progress><del id="bf3vv"><th id="bf3vv"><sub id="bf3vv"></sub></th></del>

    <dfn id="bf3vv"><address id="bf3vv"></address></dfn>

    <rp id="bf3vv"><track id="bf3vv"><th id="bf3vv"></th></track></rp>
    <output id="bf3vv"><meter id="bf3vv"><span id="bf3vv"></span></meter></output>

        <dl id="bf3vv"><span id="bf3vv"><rp id="bf3vv"></rp></span></dl>
        聯系電話:027-87297971
        當前位置 < 首頁 > 技術中心 > 農用微生物技術
        微生物與土壤健康
        發布者:時間:2016-04-27瀏覽次數:1162

        (華中農業大學農業微生物學國家重點實驗室,430070,武漢)

         

            作者簡介:黃巧云,華中農業大學資源與環境學院教授,教育部“長江學者”特聘教授,國家杰出青年基金獲得者,新世紀百千萬人才工程國家級人選。兼任農業微生物學國家重點實驗室副主任、國際土壤學聯合會(IUSS)土壤界面反應專業委員會副主席、中國土壤學會土壤化學專業委員會主任、環境生物地球化學學會(ISEB)國際學術委員會執委。是第十二屆全國政協委員。曾先后赴加拿大曼尼托巴大學、意大利那不勒斯大學及日本山口大學做訪問學者和博士后研究。主要從事土壤礦物-有機物-微生物相互作用及重金屬污染土壤修復方面的研究,近年來主持國家自然科學基金、973、863等國家和省部級課題20余項。是《Frontiers in Microbiology》、《Applied Soil Ecology》《Geomicrobiology Journal》、《土壤學報》、》《生態學報》等期刊編委,曾擔任第4屆土壤礦物-有機物-微生物相互作用、第21屆環境生物地球化學國際學術研討會主席以及多個國際學術會議分會召集人。在國際學術會議上做口頭和邀請報告20余次。2008年獲第二屆中國土壤學會獎,2009年獲全國百篇優秀博士學位論文指導獎,2010年獲中國僑界創新人才貢獻獎和第五屆湖北省優秀科技工作者稱號。發表SCI論文80余篇,主編中英文專著和教材5部、SCI期刊???期,獲省部級科研和教學成果獎5項,獲批專利2項,申請專利7項。

         

             內容摘要:土壤是人類賴以生存和發展的重要資源,是農業生產中物質轉化與能量交換的重要場所,也是生態系統的核心部分。健康的土壤能維持土壤生物生產力,提供作物生長的養分和水分,穩定糧食產量,維系人類生存和繁衍,促進植物、動物和人類健康。但是,在各類環境要素中,土壤又是污染物的最終受體。隨著我國農業集約化、工業化、城市化和交通現代化的快速發展,化肥、農藥等農用化學品和工業污染物等大量進入環境,導致農業面源污染面積不斷擴大,污染程度日趨嚴重,給我國土壤生態環境、農產品安全和人類健康等造成了嚴重威脅,并直接影響到我國社會經濟的可持續發展。我國是世界上最大的農藥生產國和使用國,但農藥的利用率只有20-30%左右,70-80%進入土壤與水體,嚴重污染環境;每年的除草劑藥害面積達3000萬畝,其中嚴重受害500萬畝以上。還有大量的畜禽養殖糞便和生活污水排放的表面活性劑、礦物油、添加劑、化妝品等新型污染物進入農田。

            土壤污染具有隱蔽性、滯后性等特征,不僅降低了土地資源的質量,使農業生產遭受損失,并且通過污染農副產品而損害人體健康。因此,土壤質量的好壞,直接關系到人類生存質量的好壞。土壤健康才能保證人類生命的健康與安全,最終才能保障整個社會的穩定與發展。

            微生物是地球上C、N、O、P、S等元素地球化學循環的主要驅動力之一,是維系土壤健康的生力軍。通過驅動這些元素的自然循環,微生物調控土壤肥力、植物生長、動物包括人類的食物供應;微生物處于食物鏈的底層,可以利用其它生物不能利用的物質,包括自然界中由于人類活動產生的各種化學污染物。盡管多數微生物個體微小,但是估計地球上微生物生物量為350-500億噸(以含碳量計算)。在這個龐大微生物家族中,大約包括50萬個成員(物種),而目前人類所認識的微生物非常有限,僅占總數的1%。研究表明,自然界中不僅還有99%的未知微生物,而且還有許多微生物驅動的生物轉化過程有待發現和認識。土壤中棲息的數量巨大的微生物是消除土壤環境污染、恢復土壤健康、重建生態系統過程中不可或缺又無法替代的生力軍,它們將在污染農田修復、安全農產品生產和可持續的農田生態系統構建中發揮巨大作用。

            1. 土壤重金屬污染與微生物修復

            我國首次土壤污染普查結果顯示,全國土壤重金屬總超標率達16.1%,耕地超標率高達19.4%。每年因重金屬污染導致的糧食減產超過1×107 噸,每年被重金屬污染的糧食多達1.2×107 噸,合計經濟損失超過200億元。目前,土壤重金屬污染的面積和強度呈現持續增加的趨勢。

            土壤重金屬污染主要來源于工業、農業、采礦和交通等方面。工業生產廣泛使用重金屬,而且將未經嚴格處理的廢水直接排放,使得周圍的土壤容易富集高含量的有毒重金屬。企業排放的煙塵和廢氣中也含有重金屬,并最終通過雨淋沉降和自然沉降進入土壤。農業生產過程中含重金屬的化肥、城市廢棄物和農藥的不合理施用以及污水灌溉等,都可以導致土壤重金屬污染。很多重金屬污染還源于金屬礦山的開采,廣東大寶山礦區土壤測定發現30多年的采礦已造成土壤Pb、Zn、Cu、Cd 重金屬嚴重超標,附近河水灌溉稻田的重金屬含量遠超出國家土壤質量二級標準,其中Cu、Cd超標倍數分別為14.01和4.17倍。有色金屬礦山開發使得湖南全省高達13%的土壤受到鉛、鎘、汞、砷等金屬元素的污染,污染面積達2.8萬公頃。

            重金屬在土壤中有難降解、毒性強、易累積等特點,它們或通過滲漏進入地下水,或在土壤中直接被植物吸收進入食物鏈,最終對生態環境以及人類和動物的健康構成嚴重的威脅。而城市化和工業化進程的加快,使這個問題越來越突出。因此,土壤重金屬的危害及污染治理是當今土壤、環境、生態、生物以及醫學等眾多學科領域科學工作者關注的焦點,也是社會各界關心的熱點和當今環境污染防治的重點。

            土壤重金屬污染修復的主要技術包括化學、物理、工程以及生物治理法,微生物修復是通過微生物對土壤中的重金屬離子的吸附、吸收、絡合、沉淀及成礦等作用降低其活性,減少農作物對重金屬的吸收,達到修復污染的效果。微生物修復具有環境風險小、成本低、效率高等優點。微生物在土壤中依靠其細胞壁和胞外聚合物(EPS)中大量的羥基、羧基、磷酸基吸附土壤中重金屬離子,其代謝分泌的磷酸根、腐殖酸、富里酸等能沉淀土壤中重金屬離子,其胞內形成的植物螯合肽和金屬硫蛋白等能富集重金屬,而且微生物還可以通過改變土壤理化性質,影響植物根系吸收等過程,使土壤中重金屬的遷移性下降,降低了重金屬的生物有效性。

            本課題組近年來構建了表面展示金屬硫蛋白的鎘污染修復工程菌,利用該菌株和其它耐重金屬菌株,聯合化學方法進行了重金屬污染土壤修復的嘗試,發現聯合修復技術在農田重金屬污染治理中有著良好的應用前景。

        金屬硫蛋白(Metallothionein,簡稱MT)是一類低分子量,富含半胱氨酸,能夠結合Cd、Zn、Cu 等多種金屬離子的蛋白質,它在細菌、真菌和所有的動植物細胞中廣泛存在。MT對Cd、Zn和Cu 有很高的親和力,目前主要運用該類蛋白構建工程菌進行重金屬的生物吸附。

            本課題組以野油菜黃單胞菌(Xanthomonas campestris)ATCC33913冰晶核蛋白N端(inaX-N)為運載蛋白,采用C端融合的方法,將猴金屬硫蛋白α結構域四聚體(mMT4α)成功展示在重金屬高度耐受性惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)X4菌株(以下簡稱X4)的細胞表面,測定了工程菌鎘吸附能力及其與多種植物共生條件下的鎘吸附能力。結果表明,與出發菌相比,重組工程菌具有更高的鎘吸附能力和鎘耐受性。工程菌和出發菌株X4與植物共生都表現出鈍化重金屬,保護植物生長的作用。其中工程菌與植物的共生體系比出發菌株X4與植物共生體系表現出更強的鎘吸附能力。顯示這種表面展示工程菌是一種有效的鎘離子全細胞吸附劑。該菌株已于2012年獲國家發明專利。

            在此基礎上,選取湖北省黃石市兩個不同鎘污染程度的試驗點,土壤鎘含量分別為2.01 mg kg-1和6.53 mg kg-1,已達到中到重污染程度。以生菜為供試農作物,評價了構建的表面展示工程菌與不同類型無機和有機材料配合施用修復鎘污染農田土壤的效果,發現工程菌與無機有機物料聯合處理在兩次田間實驗中效果都最好,中度鎘污染土壤中生長的生菜葉片中鎘含量達到國家食品安全標準,重度鎘污染土壤中生菜鎘吸收量降低60%以上。

            2. 土壤多環芳烴污染與微生物修復

            多環芳烴(PAHs)是含兩個或兩個以上苯環結構的有機污染物,廣泛分布于土壤中,并且水溶性低,難揮發,結構穩定,而成為典型的持久性有機污染物(POPs)。PAHs具有“致癌、致畸、致突變”效應,對環境生態安全和人類健康具有極大的潛在危害。上個世紀八十年代以來,世界各國環保局都已經將PAHs列為環境中優先監測污染物。

            土壤中的PAHs大多來自于化學、鋼鐵、火力電力工業(如焦化煤氣、有機化工、石油工業、煉鋼煉鐵和火力發電等)、交通運輸、垃圾和秸稈焚燒、污灌和污泥農用等方面。我國向環境中排放的PAHs逐年上升。1999年中國16種優先控制PAHs的年排放量約為9799噸,2003年,我國年總排放量高達25300噸。由于PAHs難溶或不溶水,90%以上排放到大氣中的PAHs通過大氣干濕沉降進入土壤,使土壤成為PAHs的儲存庫。此外,我國污灌區長期灌溉含有高濃度PAHs的城市工業污水及石油污水,也造成了土壤中PAHs的大范圍累積。土壤中的PAHs可以由植物根系吸收而進入植物體,植物體也可經葉片吸收由土壤揮發到大氣中的PAHs,并在植物體內發生轉運、部分代謝和積累,通過食物鏈的富集與傳遞,危及人體健康。

            環境中去除PAHs的方式主要有揮發、光降解、生物積累、化學氧化、土壤吸附和微生物降解等,而微生物降解是環境中PAHs最主要的去除方式,具有成本低、污染小、安全等優點,是修復工程中應用較廣泛且相對成熟的一種技術。

        目前,我們課題組已從全國五大油田的石油污染土壤中篩選數百株具有高效廣譜的PAHs降解能力的純培養細菌,降解譜包括萘、菲、芘、苯并芘和戊二醛等,并已經申請多項專利。已獲得的高效廣譜PAHs降解菌包括:

            萘降解菌:XA1和XB1兩個菌株3天能夠分別將500ppm萘去除93.4%和74.7%;并同時具有菲、芴和熒蒽的降解能力。

            菲降解菌:菌株145、152和159對250ppm菲的五天降解率分別為99.54%、99.76%和99.42%,菌株143和144在7天內對250ppm菲的降解率分別為83.4%和87.9%。此外,菌株143對萘、芘和熒蒽具有降解能力;菌株145、159和152對芴、熒蒽、萘等均具有降解能力。菌株169能夠以萘、菲、芘、熒蒽、芴、苯并芘和聯苯為唯一碳源進行生長,并對多種抗生素具有抗性,有廣泛的代謝多樣性。

            戊二醛降解菌:LP12能夠在48小時內將10ppm的戊二醛去除98.1%。

            此外,還初步得到了PYR2和PYR8兩株芘降解菌,162和165兩株苯并芘降解菌。

            目前已完成了部分細菌細胞磷脂組成模式以及碳源代謝多樣性的鑒定,確定了菌株的系統發生地位,正在運用激光共聚焦顯微鏡和氣質聯用開展菌株在菲、芘和苯并芘等不同PAHs為唯一碳源條件下的代謝組學特征研究,進行菌株的全基因組測序,結合全基因組測序和BAC文庫篩選,全面闡明菌株對菲、芘和苯并芘等多環芳烴降解的分子機制。同時,測試菌株在不同類型土壤中的定植能力和對多種多環芳烴及苯系污染物的降解速率,構建多功能的微生物菌群,促進污染物的快速降解及徹底礦化。

            3. 土傳性病原微生物污染土壤與微生物控制

            土壤是自然界中微生物生活的大本營,大部分土壤微生物是生態系統中不可缺少和有益的組成部分,但也有相當一部分土壤微生物能引起牲畜、人類感病甚至致命。土壤中的病原微生物主要來源于含有大量病原菌和寄生蟲的生活垃圾、生活污水、未經處理的畜禽糞便、醫院污水、工業廢棄物以及被病原菌污染的河水等。

            灌溉特別是污灌??梢鹜寥牢廴?。生活污水和工業廢水中,含有氮、磷、鉀等許多植物所需要的養分,所以合理地使用污水灌溉農田,一般有增產效果。但大量的污水未加處理而直接傾注于環境,使一些灌區土壤中有毒有害物質、病原微生物和寄生蟲有明顯的積累。據不完全調查,目前全國受污染的耕地約有1.5億畝,其中污水灌溉污染耕地3250萬畝,根據北京、天津污水灌溉區調查的資料,污水中病原體含量:大腸菌群250/ml,蠕蟲卵22/L;病原體檢出率:大腸菌群100%,沙門氏菌90%,蛔蟲卵82%。農田土壤病原體檢出率:糞大腸菌群88%,沙門氏菌8%,蛔蟲卵78%。蔬菜病原體檢出率:沙門氏菌27%,蛔蟲卵40%。在土壤中痢疾桿菌存活25-100天,傷寒桿菌100-400天,腸道病毒100-170天,芽胞桿菌(破傷風、肉毒、炭疽的致病菌)存活1年以上;蛔蟲卵在土壤中可存活7年之久。

            工業固體棄廢物或生活垃圾、人畜糞便以及因傳染病死亡的畜禽尸體等在土壤上堆放和填埋,或作農田基肥,由于淋濾滲透,其中的有害物質和病原體也會進入土壤,侵染農作物,并通過土壤介質在垂直和水平方向遷移擴散,污染含水層和地下水,進而感染人體。因此,畜禽排泄物中殘留的病原菌極有可能會危及人類安全。

            為了控制土壤中畜禽傳染病的病原菌,傳統的方法是使用化學消毒劑和抗生素進行消毒和控制,這給土壤帶來嚴重污染,影響土壤的植被和微生物群落,使得大量的微生物產生耐藥性,增加了進一步防控的難度,導致畜禽傳染病爆發頻率越來越高。相比化學消毒劑和抗生素,微生物制劑具有無毒副作用、無殘留污染、不產生耐藥性的優勢,具有廣闊的發展和應用前景。微生物制劑防治土壤傳染性病原微生物的優勢表現在:1)能調節土壤微生物群落結構,扶植正常群落;2)阻止土壤中病原菌定殖、傳播,殺死或抑制病原菌的生長;3)提高畜禽養殖區的環境質量,保證動物的健康養殖;4)減少動物尸體對環境的污染;5)減少病原菌對農作物的污染、促進農作物的生長;6)減少病原菌對水資源的污染。

            微生物制劑的菌種主要有乳酸菌、芽胞桿菌、酵母菌等。解淀粉芽胞桿菌、枯草芽胞桿菌、地衣芽胞桿菌和短小芽胞桿菌等,耐酸、耐堿、耐高溫,易于保存,穩定性好。它們能產生有機酸,利于乳酸菌等優勢菌群的生長繁殖,維持微生態平衡。還產生抗菌物質,抑制病原菌的生長,因此是微生物制劑采用的主要菌種之一。

            目前對于微生物制劑治理養殖場土壤環境污染和防治環境中病原菌的相關研究較少,但因為畜禽病原微生物的污染對動物和人的健康構成了極大的威脅,所以通過篩選能改善畜禽養殖土壤環境、對畜禽類無害的生防菌,制成無污染、不產生耐藥性、能抑制土壤病原菌的復合微生物制劑,取代常用的化學消毒劑和抗生素,對于保護土壤健康具有重要意義和實際應用價值。

            本課題組從華中農業大學豬場、湖北新洲雞場和湖北五山鎮豬場土壤樣品中篩選對土壤中致病性大腸桿菌和豬鏈球菌有拮抗作用的生防菌,從310株菌中最終確定了85株具有拮抗致病性大腸桿菌和豬鏈球菌的能力,其中26株對致病性大腸桿菌有拮抗作用,其抑菌率在2.06至4.44之間。

            利用液體拮抗實驗測定生防菌對致病性大腸桿菌的拮抗能力。單一拮抗菌的液體實驗發現生防菌與病原菌1:1(體積比)混合培養48 h后,13株生防菌對致病性大腸桿菌的殺菌率在30%-90%。從兩種生防菌混合的液體拮抗實驗結果得到D66/A21與D66/J3-1兩種最佳組合,它們在生防菌與病原菌1:2(體積比)混合培養5天后,可以殺死99%以上的大腸桿菌。根據三種生防菌混合的液體拮抗實驗確定了D66/J3-1/D31最佳組合。該組合在生防菌與病原菌1:10(體積比)混合培養1天后,可以殺死78.08%的大腸桿菌,3天后可以殺死98.74%的大腸桿菌。

            將3株生防菌制成制劑投放到模擬的大腸桿菌(E. coli)污染土壤后,在第1 天時,E. coli的存活率僅為49%。隨后,土壤中的E. coli數量持續下降,并于第7 d到達穩定,土壤中E. coli的存活率為13%。表明該微生物菌劑具有殺菌速度快,殺菌效果顯著的特點,能夠快速有效地治理病原菌污染土壤。

            4. 具有溶磷、解鉀、固氮、抑菌等功能的植物根際促生細菌(PGPR)的應用

            植物根際促生細菌(PGPR)是土壤中一類能夠促進植物生長的根際細菌,它們定殖在植物根內、根表面或根際周圍,能夠直接或間接參與植物生長代謝中的許多生理生化反應,促進植物生長及其對礦質營養元素的吸收、利用,還能增強植物抗病性和適應性。

            PGPR種類很多,用途很廣,具有溶磷、解鉀、固氮、抑菌等作用,涵蓋了多種菌屬。自生固氮菌在缺氮環境中能夠通過自身固氮酶系統將空氣中的N2 轉化為NH3,雖然其固氮量比不上共生固氮菌,但是其資源總量大、在土壤中分布比根瘤菌廣泛得多,固氮總量相當大。在適宜的條件下,固氮菌肥料可以使作物增產10%。

            磷是植物生長必需的元素之一,在農業生產中常施用磷肥來滿足植物對磷的需求。但磷肥施入土壤后極易與土壤中其他物質發生反應,形成難溶性的磷酸鹽,難以被植物直接吸收利用,降低了磷肥的利用率。微生物溶磷菌可分泌出少量有機酸,如蘋果酸、琥珀酸等,溶解土壤中的難溶性磷酸鹽,提高作物對磷素的吸收,還能分泌生長素如吲哚乙酸IAA等促進植物生長,增加作物產量,同時還能減少農業污染。另外,土壤中的腐生性微生物可分泌磷酸酶、核酸酶、植酸酶使有機磷酸鹽礦化,形成可直接被植物吸收的磷。

            鉀也是植物生長所需三大基本元素之一。通常土壤中可溶性鉀含量相當低,土壤中超過90%的鉀是以不溶性硅酸鹽類礦物的狀態存在的。解鉀菌是一種能溶解硅酸鹽礦物的細菌,能作為生物肥料,促進難溶性的鉀、磷、硅等養分元素轉化成可被植物直接吸收利用的可溶性養分,增加土壤肥力,提高作物產量。

            本課題組分別從土壤中篩選到高效固氮菌、溶磷菌、解鉀菌和生防菌等多種具有不同功能的有益微生物,如制成生物復合肥,通過合理科學的應用,可以促進土壤釋放植物可吸收利用的可溶性養料,抑制植物病害,降低農業生產成本,提高化肥利用率。

            4.1 溶磷細菌的篩選與應用

            從三峽庫區消落帶土壤樣品中篩選獲得了6株能有效降解有機磷的菌株,6株能有效溶解無機磷的菌株。其中,3個菌株都能產酸,對有機磷源和無機磷源均有較好的解磷能力,均為革蘭氏陰性菌。對菌株進行溶無機磷基因gab Y的克隆,發現2個菌株進行無機磷源的溶解是沿醌蛋白葡萄糖脫氫酶反應途徑。單菌和混菌接種的土培實驗結果顯示,菌株K在武漢和河南的土樣中溶磷效果較好,對有機磷和無機磷均有較強的解磷能力。

            4.2 稻田自生固氮菌的分離鑒定及初步應用

            從高產水稻根際分離、篩選到80株生長良好的固氮菌株,進一步通過乙炔還原法測定固氮酶活,獲得固氮酶活最高的菌株N1(351.64 nmolC2H4/mL/h)和N19(330.28nmolC2H4/ mL/h),分別為褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)和拜氏固氮菌(Azotobacter beijerinckii)。利用兩個固氮菌株對冬小麥、水稻等糧食作物的盆栽促生長實驗結果顯示,實驗組植物均表現出一定的生長優勢,其中混合菌組對植物地上、地下部分干物質量和氮吸收量的促生效應最為顯著。

            4.3 溶鉀菌的分離鑒定及其對黑麥草的促生效應

            以鉀長石為唯一鉀源從華中農業大學油菜田中分離篩選到三株解鉀菌,均能夠通過產酸過程釋放出鉀長石中的鉀和硅,在液體培養基中的解鉀率比無菌條件下最高可高出120%。經生理生化及分子鑒定,三株細菌為中慢生根瘤菌屬、類芽胞桿菌屬和節桿菌屬。黑麥草盆栽試驗發現,這三株菌在溶解土壤中鉀礦的同時,均可促進黑麥草的生長,增加黑麥草的產量及對土壤中鉀的吸收。

            4.4 拮抗植物病原真菌的芽胞桿菌Y5-18的相關研究

            從華中農業大學農田土壤中分離出一株對植物病原真菌具有廣譜拮抗作用的芽胞桿菌Y5-18,分別含有與伊枯草菌素A、表面活性素及豐原素合成相關的基因ituD,sfpfenB。對菌株Y5-18發酵液中的活性物質進行提取,獲得脂肽粗提物,并以粗提物的產量為標準,采用單因素試驗法對菌株的發酵條件進行了初步優化,使優化后的脂肽類物質的粗產量由最初的約2800 mg/L提高到約3600 mg/L,增長了28.6%。體外實驗表明,菌株Y5-18的發酵液及粗提物都具有廣譜的植物病原真菌抑制活性。發酵液中的活性物質對溫度和pH具有很強的穩定性,其經100 ℃處理30 min后對水稻紋枯病菌、黃瓜枯萎病菌及核盤菌等三種病原菌的抗菌活性仍保留60%;而且在pH2-8的范圍內處理24 h,其對三種病原菌的拮抗活性基本保持不變(>80%);同時發酵液中的抗菌物質對蛋白酶K及有機溶劑具有一定的耐受性。這些特性與脂肽類物質的特性相符。高效液相色譜(HPLC)對脂肽粗提物分析顯示,粗提物主要含有5個組分,活性測定表明僅一個組分表現出明顯的抗真菌活性,并對該組分進行了分離純化。UHPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS結果顯示,拮抗物質的分子量為1042.5 Da,其一級結構為Pro-Asn-Ser-βAA-Asn-Tyr-Asn-Gln,鑒定其為伊枯草菌素A2(Iturin A2)。顯微觀察發現,Iturin A2作用于植物病原菌后,菌絲體出現原生質凝結、細胞壁穿孔、菌絲扭曲、斷裂、不規則卷曲及生長畸形等。

            5. 農藥殘留的微生物降解

            農藥污染是一種面源污染,一般的物理化學方法很難將其徹底清除,而環境微生物能通過其代謝活動逐步將污染物降解直至完全礦化。農藥殘留微生物降解技術就是針對農業生產過程中化學農藥的大量施用造成農產品以及生態環境中農藥殘留嚴重超標、農產品市場競爭力下降等嚴重情況,克服物理、化學修復難度大、成本高,并且還會有二次污染的缺點,利用微生物種類繁多、代謝類型極為豐富的特點,通過篩選高效農藥殘留降解菌株,克隆降解基因并重組多種降解基因于某些宿主菌中,在可控條件下高效表達降解活性,利用微生物所產生的酶類應用于農藥殘留的原位生物修復,達到徹底清除土壤、水體、農產品中有機污染物的目的。

            目前有機磷殺蟲劑微生物降解研究較多的是對硫磷、甲基對硫磷、對氧磷、甲胺磷等。我國已分離到一株鄰單胞菌M6,其降解甲基對硫磷的能力非常強,能在15分鐘內把甲基對硫磷完全降解為對硝基酚。甲胺磷是一種水溶性的廣譜劇毒的有機磷農藥,目前國內已見報道的降解細菌有地衣芽胞桿菌、蠟形芽胞桿菌、嗜中溫假單胞菌等。

            我國還克隆了一系列農藥解毒或降解酶基因,成功構建了農藥高效降解工程菌,此外,還實現了甲基對硫磷水解酶基因在芽胞桿菌中的高效表達,獲得既有農藥降解能力又有生防功能的工程菌株。農藥殘留微生物降解技術在國內的應用推廣工作發展較為迅速,已在江蘇、福建、山西、山東、河北等省市應用。

        (本文摘自第十二屆全國土壤微生物學術討論會暨第五屆全國微生物肥料生產技術研討會論文集)

         

        777米米奇影视第四