《有机磷农药降解》PPT课件.ppt

有机磷农药微生物降解的研究进展 谢年华2007304201911李斌2007304201919张勤2007304201929 农药的大量生产和广泛应用 虽然给农业生产带来了丰收 但也给环境带来了日益严重的污染问题 有机磷农药 Ops 在杀虫剂中占据重要的地位 是世界上生产和使用最多的农药品种 某些有机磷农药虽属于禁用或慎用之列 但由于其有高效 经济的优势 至今仍在大量生产并应用 造成生态失衡并直接影响人们的身体健康 1 有机磷农药降解微生物的种类 细菌主要分布在以下几个属 假单胞菌属 Pseudomonas 芽胞杆菌属 Bacillus 节细菌属 Arthrobacter 黄杆菌属 Flauobacteri 产碱杆菌属 Alcaligenes 真菌中主要分布在以下几个属 曲霉属 Aspergillus青霉属 Pinlcielium 根霉属 Rhizopus 木霉属 Trichoderma 镰刀菌属 Fusarium 头袍菌属 Cephalospporium 毛霉属 Mucor 放线菌 主要分布在链霉菌属 Streptomyces 藻类 主要分布在小球藻属 Chloralla 2 有机磷农药微生物降解的机制 农药微生物降解作用其实质是酶促反应 综合来说 农药微生物降解的途径包括氧化 还原 水解 脱卤 缩合 脱拨 异构化等 有机磷农药绝大多数属于四配位磷酸醋或硫代磷酸醋 磷酸胺 通常含有P S和P 0键和P N键 四配位化合物中磷原子的5个价电子都参与成键 有空的d轨道 易被亲核试剂攻击 微生物可产生相应的酶打断P S P O P N键 使有机磷农药被降解或毒性减弱 3 有机磷农药降解酶及基因的研究 降解酶往往比产生这类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件 如对硫磷水解酶在10 的无机盐 50 都能保持活性 而生产该酶的假单胞菌 Pseudomonassp 在同样的条件下不能生长 酶的降解效果远胜于微生物本身 特别是对低浓度农药 因为在这种情况下 降解菌可以利用其它碳源而不能有效地利用农药为碳源 4 有机磷农药微生物降解的研究方向与发展趋势 真菌对农药的降解 细菌对农药降解的研究相当广泛 已进入降解酶及其基因水平的研究 同细菌一样 在土壤中具有重要功能的真菌 它们的降解酶和基因水平的研究很少 真菌在遗传学方面比细菌复杂 有一定难度 为了搞清生态中农药的降解情况 需要进行包括真菌在内的分子水平的研究 实验室与生态系 目前进行的农药微生物降解多在实验室进行 与大田的农药散布情况相比 是在相当强选择压下分离降解菌 且常用纯培养方式进行试验 在土壤中存在着多种微生物共生 且它们赖以生存的土壤远比纯培养复杂 如何使实验室得到的结果正确反映生态系中的趋势 是一个有待探讨的复杂课题 农药微生物降解的规律 研究已经证明 化合物分子反应能力与其结构及物理化学性质有关 环境中化合物对生物或生物目标分子间的作用服从化学反应基本定律 化合物在生物体内的分布 传递过程可近似地用Henry定律加以阐明 毫不奇怪 可以在农药亲脂性参数 电子参数 空间参数 量子化学参数与其微生物降解性之间找到相应关系 农药微生物降解的基因操作 这一领域已经成为当今环境生物技术的研究热点 特别是分子生物学知识和技术的发展极大地推动了农药微生物降解的研究 其主要内容有两个方面 第一 在识别农药降解酶基础上 对降解酶基因进行克隆与表达 构建工程菌 拓宽降解谱 提高降解能力 第二 寻找农药降解酶基因高表达途径 制备农药降解酶 有机磷农药降解酶制剂 直接应用有机磷农药降解酶制剂比应用产酶的菌剂更有优势 产有机农药降解酶的天然菌株其有机磷农药降解酶是胞内酶 作为菌剂应用时 必须使菌体生长繁殖 同时由于此酶的酶解条件要求并不严格 有利于其在生产实践中的实际应用 应用有机磷农药降解酶就必须解决一个关键性的问题即 如何工业化廉价生产有机磷农药降解酶 有机磷农药降解酶在原始天然菌株中含量太低 难以大量生产 生产成本高昂 这也是目前世界上还未有商品化生产的有机磷农药降解酶产品及在生产实践上推广应用的关键原因 综上所述 若能在有机磷农药降解菌的降解酶及其基因 抑制机理乃至基因起源和分布进行生态的综合研究 生态系中农药动态的预测和微生物对农药降解的控制将成为可能 5 存在的问题及展望 目前 对于农药降解微生物的研究正方兴未艾 但是 大部分的工作还只局限于实验室 还不能完全使农药降解菌从实验室走向实际应用 这是因为 受农药污染的环境不能进行集中统一处理 尤其是受农药污染的食品不能进行有效处理 农药污染环境的化合物组成很不稳定 经常波动 对于农药降解菌的生长很不利 温度 pH及湿度波动也较大 有可能抑制降解菌的生长 直接从环境中筛选获得的农药降解菌降解速度慢 不能满足实际需要或经常发生变异导致降解能力的丧失 不能够继续降解农药 另外 投放到环境中去的降解菌还会受到该环境原有菌群的影响 甚至受到拮抗而不能在该环境中长期生存 农药降解菌在受污染环境中不能成为优势菌等 只有上述问题得到很好的解决 才能真正实现利用农药降解菌解决农药污染环境的问题 分子生物学迅猛发展为农药降解菌真正从实验室走向实际应用提供了可能 如果借助于分子克隆技术构建 高效农药降解菌