微生物对化学农药的降解.ppt

微生物对化学农药的降解 09123364吴梦楠 前言 农药是人们主动投放于环境中数量大 毒性广的一类化学物质 在过去几十年中 有机氯 有机磷等农药的开发与应用曾为人类在农 林业防治病虫害 提高农作物产量中起到了不可磨灭的作用 但对那些性质比较稳定 难于分解消失有毒农药的长期 大量使用 已造成严重的全球性环境污染和生态破坏 近年来 由于人们对环境和生态平衡的日益重视 生物农药也引起了人们的广泛兴趣 但就目前的科技水平来看 化学农药在很长的一段时间内还是不可替代的 因此解决环境中存在的农药残留问题已经成为世界各国的研究热点 化学农药的类别微生物降解农药的途径和机理影响微生物降解农药的因素对未来的展望 化学农药的类别 自泰勒等人发现DDT的高效杀虫能力以来 不同种类的农药相继得到了开发和应用 仅杀虫剂类目前就有4类 有机氯类有机磷类拟除虫菊酯类氨基甲酸酯类 其中有机氯类农药是高残留 生物富集性很强的一类农药 目前已被禁止生产 但由于已被广泛大量地使用了多年 因此在环境仍有残留 对环境和人的威胁还很大 有机磷类 拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类农药尽管残留期较短 但仍有一定时间的残留期 加之被广泛使用 仍对土壤 大气和水源等造成了不同程度的污染 微生物降解农药的途径 目前对于各种杀虫剂的微生物降解途径已比较清楚 其主要的降解途径主要有以下几种 1 水解作用 hydrolysis 2 脱卤作用 dehalogenation 3 氧化作用 oxidization 4 硝基还原 nitroreduction 5 去氨基 deamination 6 轭合作用 conjugation 微生物降解农药的机理 微生物对农药的作用方式可分为两大类 一类是微生物直接作用于农药 通过酶促反应降解农药 常说的农药微生物降解多属于此类 一类是通过微生物的活动改变了化学和物理的环境而间接作用于农药 常见的作用方式有矿化作用 共代谢作用 生物浓缩或累积作用和微生物对农药的间接作用 微生物通过酶促反应降解农药的方式主要有氧化 脱氢 还原 水解 合成等几种反应类型 当微生物农药的降解作用是由其胞内酶引起时 整个降解过程通过3个步骤 1 将农药吸附于微生物细胞表面 这一过程是一种动态平衡 也是导致降解初期出现迟缓期的关键阶段 2 农药穿透细胞膜进人膜内 在菌量一定时 农药对细胞膜的穿透率决定了其穿透细胞膜的量 农药对细胞膜的穿透是降解的限速步骤 农药的这种穿透率与农药分子结构参数 主要是亲脂性参数和空间位阻参数 密切相关 3 农药在细胞膜内通过与降解酶结合发生酶促反应 这是一个快速过程 微生物降解农药的种类 大量研究证明 自然环境中存在的多种微生物在农药降解方面起着重要的作用 科研工作者通过富集培养 分离筛选等技术已发现了许多能够降解农药的微生物 近年来 随着有机磷类农药的大量使用和拟除虫菊醋类 除草剂类农药的兴起 围绕这类农药的降解微生物的筛选与研究工作取得了一定的进展 现列举几种农药及其降解菌 见表1 微生物降解农药的机理 影响微生物降解农药的因素 微生物自身的影响农药结构的影响环境因素的影响 展望 近年来 伴随着基因工程和分子生物学研究技术的发展 科研工作者开始把重心转移到高效工程菌的构建 采用基因重组技术 将表达高效降解农药的酶的基因构建到载体中 经转化获得工程菌 以期提高起降解作用的特定蛋白质或酶的表达水平 从而提