有機(jī)磷農(nóng)藥的微生物降解研究進(jìn)展

侯金麗

摘要 有機(jī)磷農(nóng)藥的微生物降解技術(shù)具有快速、無殘留無毒、有效、無二次污染、成本低、生態(tài)恢復(fù)性好、代謝繁殖快、凈化處理效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，逐漸為人們所關(guān)注。該文綜述了降解有機(jī)磷農(nóng)藥的微生物種類、有機(jī)磷農(nóng)藥微生物降解酶的種類及其特性和新技術(shù)在有機(jī)磷農(nóng)藥微生物降解中的應(yīng)用，并對(duì)微生物降解有機(jī)磷農(nóng)藥的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 有機(jī)磷農(nóng)藥；微生物降解；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) S481+.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）14-0139-01

有機(jī)磷農(nóng)藥是農(nóng)藥重要品種之一，是高毒性農(nóng)藥，屬于有機(jī)磷酯類化合物，其在防治農(nóng)業(yè)蟲害中，具有廣譜、經(jīng)濟(jì)、方便、高效等優(yōu)點(diǎn)，在20世紀(jì)80年代前一直是國內(nèi)外廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用的最主要的農(nóng)藥品種。隨著農(nóng)林業(yè)的快速發(fā)展，有機(jī)農(nóng)藥的大量使用帶來了許多負(fù)面效應(yīng)。它結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以被體內(nèi)酶分解，通過富集和食物鏈，會(huì)加劇濃度集合擴(kuò)散，污染生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品，造成糧食、果蔬、水果等有機(jī)磷農(nóng)藥殘留嚴(yán)重超標(biāo)，危害非靶生物，嚴(yán)重威脅人類健康[1-2]。為了維護(hù)自然生態(tài)平衡，保證農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，如何安全、有效地降低和消除環(huán)境中的有機(jī)磷農(nóng)藥勢在必行。有機(jī)磷農(nóng)藥的降解方式主要有光化學(xué)降解、化學(xué)降解和生物降解。生物降解主要是微生物降解，微生物降解與其他方式相比，具有快速、無殘留、無毒、有效、無二次污染、成本低、生態(tài)恢復(fù)性好、代謝繁殖快，凈化處理效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，顯示出較好的應(yīng)用前景。

1 降解有機(jī)磷農(nóng)藥的微生物種類

截至目前，包括細(xì)菌、真菌和藻類多種微生物在內(nèi)的多種降解高效菌已被分離，其中，對(duì)細(xì)菌的研究較為深入。不同種類有機(jī)磷農(nóng)藥其降解微生物種類不同，具體如下：①馬拉硫磷。木霉屬、曲霉屬、假單胞菌屬、節(jié)細(xì)胞菌屬、黃桿菌屬、極瘤細(xì)菌屬。②甲胺磷。青霉屬、木霉屬、曲霉屬、酵母屬、黑曲霉、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、蠟樣芽孢桿菌屬、嗜中溫假單胞菌屬。③敵百蟲：青霉屬。④甲拌磷。小球綠藻屬、假單胞菌屬、硫桿菌屬。⑤敵敵畏。木霉屬、假單胞菌屬。⑥苯硫磷。芽孢桿菌屬。⑦地蟲磷。青霉屬、根霉屬[3]。⑧樂果。曲霉屬、假單胞菌屬、不動(dòng)菌屬、類產(chǎn)堿單胞菌屬。⑨對(duì)硫磷。小球綠藻屬、青霉屬、木霉屬、曲霉屬、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、固氮極毛桿菌屬、短桿菌屬、黃單胞桿菌屬 、極瘤細(xì)菌屬。⑩甲基對(duì)硫磷。假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、短桿菌屬。

2 有機(jī)磷農(nóng)藥微生物降解酶的種類及其特性

微生物對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解通常依靠水解酶類、氧化還原酶類、裂解酶類和轉(zhuǎn)移酶類的酶促反應(yīng)進(jìn)行。有機(jī)磷農(nóng)藥微生物降解酶的種類、特性及其主要作用位點(diǎn)如下：①作用位點(diǎn)。主要包括苯環(huán)、-NO2、P-O-烷基、烷基、P-O-芳基、-C-P、C-P、O= P-NH2。②酶的種類。主要包括氧化酶、還原酶、水解酶、氧化酶、水解酶、磷酸變位酶、裂解酶、水解酶。③酶的催化作用。主要包括羥基化（苯環(huán)開環(huán)）、將硝基還原成氨基、親核進(jìn)攻脫烷氧基、甲氧基、乙氧基等、對(duì)硫磷降解途徑、分子內(nèi)重排產(chǎn)生磷酸酯和磷酸烯醇式丙酮酸、碳-碳鍵斷裂有機(jī)磷礦化的必經(jīng)途徑、甲胺磷水解的主要途徑[4-5]。

3 新技術(shù)在有機(jī)磷農(nóng)藥微生物降解中的應(yīng)用

目前，基因工程及分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了各種生物學(xué)技術(shù)的涌現(xiàn)，傳統(tǒng)有機(jī)磷農(nóng)藥降解研究中的障礙得以克服，從而開辟了新的途徑。這些技術(shù)包括固定化微生物技術(shù)（固定化細(xì)胞、固定化酶）、基因工程技術(shù)（構(gòu)建高效降解菌、DNA改組提高酶活性）、多菌株復(fù)合系的構(gòu)建、微生物表面展示技術(shù)等。

4 微生物降解有機(jī)磷農(nóng)藥的未來發(fā)展趨勢展望

目前，雖然在有機(jī)磷農(nóng)藥微生物降解研究方面已經(jīng)取得了一定的成就，但仍然有很多問題亟需解決，未來微生物降解有機(jī)磷農(nóng)藥的研究重點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：一是建立高效降解菌的種子庫，以利于篩選高效有機(jī)磷降解菌，提高其降解能力；二是采取基因誘導(dǎo)變異的方法，開發(fā)降解酶制劑產(chǎn)品，同時(shí)通過克隆與表達(dá)降解酶基因，提高其降解能力；三是對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥微生物降解機(jī)理、生物降解代謝途徑、中間產(chǎn)物的類型、毒性和積累機(jī)理等進(jìn)行深入研究[6-7]。隨著多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)的綜合運(yùn)用，將推動(dòng)微生物在有機(jī)磷農(nóng)藥降解方面的潛力得到更充分的體現(xiàn)，成本低、無污染、效率高的微生物有機(jī)磷農(nóng)藥降解菌的發(fā)展前景將更加廣闊[8-9]。

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