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微生物与土壤健康
- 分类:农用微生物技术
- 作者:
- 来源:
- 发布时间:2019-05-31 16:58
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【概要描述】作者简介:黄巧云,华中农业大学资源与环境学院教授,教育部“长江学者”特聘教授,国家杰出青年基金获得者,新世纪百千万人才工程国家级人选。兼任农业微生物学国家重点实验室副主任、国际土壤学联合会(IUSS)土壤界面反应专业委员会副主席、中国土壤学会土壤化学专业委员会主任、环境生物地球化学学会(ISEB)国际学术委员会执委。是第十二届全国政协委员。曾先后赴加拿大曼尼托巴大学、意大利那不勒斯大学及日本山口大
微生物与土壤健康
【概要描述】作者简介:黄巧云,华中农业大学资源与环境学院教授,教育部“长江学者”特聘教授,国家杰出青年基金获得者,新世纪百千万人才工程国家级人选。兼任农业微生物学国家重点实验室副主任、国际土壤学联合会(IUSS)土壤界面反应专业委员会副主席、中国土壤学会土壤化学专业委员会主任、环境生物地球化学学会(ISEB)国际学术委员会执委。是第十二届全国政协委员。曾先后赴加拿大曼尼托巴大学、意大利那不勒斯大学及日本山口大
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(华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,430070,武汉)
作者简介:黄巧云,华中农业大学资源与环境学院教授,教育部“长江学者”特聘教授,国家杰出青年基金获得者,新世纪百千万人才工程国家级人选。兼任农业微生物学国家重点实验室副主任、国际土壤学联合会(IUSS)土壤界面反应专业委员会副主席、中国土壤学会土壤化学专业委员会主任、环境生物地球化学学会(ISEB)国际学术委员会执委。是第十二届全国政协委员。曾先后赴加拿大曼尼托巴大学、意大利那不勒斯大学及日本山口大学做访问学者和博士后研究。主要从事土壤矿物-有机物-微生物相互作用及重金属污染土壤修复方面的研究,近年来主持国家自然科学基金、973、863等国家和省部级课题20余项。是《Frontiers in Microbiology》、《Applied Soil Ecology》《Geomicrobiology Journal》、《土壤学报》、》《生态学报》等期刊编委,曾担任第4届土壤矿物-有机物-微生物相互作用、第21届环境生物地球化学国际学术研讨会主席以及多个国际学术会议分会召集人。在国际学术会议上做口头和邀请报告20余次。2008年获第二届中国土壤学会奖,2009年获全国百篇优秀博士学位论文指导奖,2010年获中国侨界创新人才贡献奖和第五届湖北省优秀科技工作者称号。发表SCI论文80余篇,主编中英文专著和教材5部、SCI期刊专刊2期,获省部级科研和教学成果奖5项,获批专利2项,申请专利7项。
内容摘要:土壤是人类赖以生存和发展的重要资源,是农业生产中物质转化与能量交换的重要场所,也是生态系统的核心部分。健康的土壤能维持土壤生物生产力,提供作物生长的养分和水分,稳定粮食产量,维系人类生存和繁衍,促进植物、动物和人类健康。但是,在各类环境要素中,土壤又是污染物的最终受体。随着我国农业集约化、工业化、城市化和交通现代化的快速发展,化肥、农药等农用化学品和工业污染物等大量进入环境,导致农业面源污染面积不断扩大,污染程度日趋严重,给我国土壤生态环境、农产品安全和人类健康等造成了严重威胁,并直接影响到我国社会经济的可持续发展。我国是世界上最大的农药生产国和使用国,但农药的利用率只有20-30%左右,70-80%进入土壤与水体,严重污染环境;每年的除草剂药害面积达3000万亩,其中严重受害500万亩以上。还有大量的畜禽养殖粪便和生活污水排放的表面活性剂、矿物油、添加剂、化妆品等新型污染物进入农田。
土壤污染具有隐蔽性、滞后性等特征,不仅降低了土地资源的质量,使农业生产遭受损失,并且通过污染农副产品而损害人体健康。因此,土壤质量的好坏,直接关系到人类生存质量的好坏。土壤健康才能保证人类生命的健康与安全,最终才能保障整个社会的稳定与发展。
微生物是地球上C、N、O、P、S等元素地球化学循环的主要驱动力之一,是维系土壤健康的生力军。通过驱动这些元素的自然循环,微生物调控土壤肥力、植物生长、动物包括人类的食物供应;微生物处于食物链的底层,可以利用其它生物不能利用的物质,包括自然界中由于人类活动产生的各种化学污染物。尽管多数微生物个体微小,但是估计地球上微生物生物量为350-500亿吨(以含碳量计算)。在这个庞大微生物家族中,大约包括50万个成员(物种),而目前人类所认识的微生物非常有限,仅占总数的1%。研究表明,自然界中不仅还有99%的未知微生物,而且还有许多微生物驱动的生物转化过程有待发现和认识。土壤中栖息的数量巨大的微生物是消除土壤环境污染、恢复土壤健康、重建生态系统过程中不可或缺又无法替代的生力军,它们将在污染农田修复、安全农产品生产和可持续的农田生态系统构建中发挥巨大作用。
1. 土壤重金属污染与微生物修复
我国首次土壤污染普查结果显示,全国土壤重金属总超标率达16.1%,耕地超标率高达19.4%。每年因重金属污染导致的粮食减产超过1×107 吨,每年被重金属污染的粮食多达1.2×107 吨,合计经济损失超过200亿元。目前,土壤重金属污染的面积和强度呈现持续增加的趋势。
土壤重金属污染主要来源于工业、农业、采矿和交通等方面。工业生产广泛使用重金属,而且将未经严格处理的废水直接排放,使得周围的土壤容易富集高含量的有毒重金属。企业排放的烟尘和废气中也含有重金属,并最终通过雨淋沉降和自然沉降进入土壤。农业生产过程中含重金属的化肥、城市废弃物和农药的不合理施用以及污水灌溉等,都可以导致土壤重金属污染。很多重金属污染还源于金属矿山的开采,广东大宝山矿区土壤测定发现30多年的采矿已造成土壤Pb、Zn、Cu、Cd 重金属严重超标,附近河水灌溉稻田的重金属含量远超出国家土壤质量二级标准,其中Cu、Cd超标倍数分别为14.01和4.17倍。有色金属矿山开发使得湖南全省高达13%的土壤受到铅、镉、汞、砷等金属元素的污染,污染面积达2.8万公顷。
重金属在土壤中有难降解、毒性强、易累积等特点,它们或通过渗漏进入地下水,或在土壤中直接被植物吸收进入食物链,最终对生态环境以及人类和动物的健康构成严重的威胁。而城市化和工业化进程的加快,使这个问题越来越突出。因此,土壤重金属的危害及污染治理是当今土壤、环境、生态、生物以及医学等众多学科领域科学工作者关注的焦点,也是社会各界关心的热点和当今环境污染防治的重点。
土壤重金属污染修复的主要技术包括化学、物理、工程以及生物治理法,微生物修复是通过微生物对土壤中的重金属离子的吸附、吸收、络合、沉淀及成矿等作用降低其活性,减少农作物对重金属的吸收,达到修复污染的效果。微生物修复具有环境风险小、成本低、效率高等优点。微生物在土壤中依靠其细胞壁和胞外聚合物(EPS)中大量的羟基、羧基、磷酸基吸附土壤中重金属离子,其代谢分泌的磷酸根、腐殖酸、富里酸等能沉淀土壤中重金属离子,其胞内形成的植物螯合肽和金属硫蛋白等能富集重金属,而且微生物还可以通过改变土壤理化性质,影响植物根系吸收等过程,使土壤中重金属的迁移性下降,降低了重金属的生物有效性。
本课题组近年来构建了表面展示金属硫蛋白的镉污染修复工程菌,利用该菌株和其它耐重金属菌株,联合化学方法进行了重金属污染土壤修复的尝试,发现联合修复技术在农田重金属污染治理中有着良好的应用前景。
金属硫蛋白(Metallothionein,简称MT)是一类低分子量,富含半胱氨酸,能够结合Cd、Zn、Cu 等多种金属离子的蛋白质,它在细菌、真菌和所有的动植物细胞中广泛存在。MT对Cd、Zn和Cu 有很高的亲和力,目前主要运用该类蛋白构建工程菌进行重金属的生物吸附。
本课题组以野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)ATCC33913冰晶核蛋白N端(inaX-N)为运载蛋白,采用C端融合的方法,将猴金属硫蛋白α结构域四聚体(mMT4α)成功展示在重金属高度耐受性恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)X4菌株(以下简称X4)的细胞表面,测定了工程菌镉吸附能力及其与多种植物共生条件下的镉吸附能力。结果表明,与出发菌相比,重组工程菌具有更高的镉吸附能力和镉耐受性。工程菌和出发菌株X4与植物共生都表现出钝化重金属,保护植物生长的作用。其中工程菌与植物的共生体系比出发菌株X4与植物共生体系表现出更强的镉吸附能力。显示这种表面展示工程菌是一种有效的镉离子全细胞吸附剂。该菌株已于2012年获国家发明专利。
在此基础上,选取湖北省黄石市两个不同镉污染程度的试验点,土壤镉含量分别为2.01 mg kg-1和6.53 mg kg-1,已达到中到重污染程度。以生菜为供试农作物,评价了构建的表面展示工程菌与不同类型无机和有机材料配合施用修复镉污染农田土壤的效果,发现工程菌与无机有机物料联合处理在两次田间实验中效果都最好,中度镉污染土壤中生长的生菜叶片中镉含量达到国家食品安全标准,重度镉污染土壤中生菜镉吸收量降低60%以上。
2. 土壤多环芳烃污染与微生物修复
多环芳烃(PAHs)是含两个或两个以上苯环结构的有机污染物,广泛分布于土壤中,并且水溶性低,难挥发,结构稳定,而成为典型的持久性有机污染物(POPs)。PAHs具有“致癌、致畸、致突变”效应,对环境生态安全和人类健康具有极大的潜在危害。上个世纪八十年代以来,世界各国环保局都已经将PAHs列为环境中优先监测污染物。
土壤中的PAHs大多来自于化学、钢铁、火力电力工业(如焦化煤气、有机化工、石油工业、炼钢炼铁和火力发电等)、交通运输、垃圾和秸秆焚烧、污灌和污泥农用等方面。我国向环境中排放的PAHs逐年上升。1999年中国16种优先控制PAHs的年排放量约为9799吨,2003年,我国年总排放量高达25300吨。由于PAHs难溶或不溶水,90%以上排放到大气中的PAHs通过大气干湿沉降进入土壤,使土壤成为PAHs的储存库。此外,我国污灌区长期灌溉含有高浓度PAHs的城市工业污水及石油污水,也造成了土壤中PAHs的大范围累积。土壤中的PAHs可以由植物根系吸收而进入植物体,植物体也可经叶片吸收由土壤挥发到大气中的PAHs,并在植物体内发生转运、部分代谢和积累,通过食物链的富集与传递,危及人体健康。
环境中去除PAHs的方式主要有挥发、光降解、生物积累、化学氧化、土壤吸附和微生物降解等,而微生物降解是环境中PAHs最主要的去除方式,具有成本低、污染小、安全等优点,是修复工程中应用较广泛且相对成熟的一种技术。
目前,我们课题组已从全国五大油田的石油污染土壤中筛选数百株具有高效广谱的PAHs降解能力的纯培养细菌,降解谱包括萘、菲、芘、苯并芘和戊二醛等,并已经申请多项专利。已获得的高效广谱PAHs降解菌包括:
萘降解菌:XA1和XB1两个菌株3天能够分别将500ppm萘去除93.4%和74.7%;并同时具有菲、芴和荧蒽的降解能力。
菲降解菌:菌株145、152和159对250ppm菲的五天降解率分别为99.54%、99.76%和99.42%,菌株143和144在7天内对250ppm菲的降解率分别为83.4%和87.9%。此外,菌株143对萘、芘和荧蒽具有降解能力;菌株145、159和152对芴、荧蒽、萘等均具有降解能力。菌株169能够以萘、菲、芘、荧蒽、芴、苯并芘和联苯为唯一碳源进行生长,并对多种抗生素具有抗性,有广泛的代谢多样性。
戊二醛降解菌:LP12能够在48小时内将10ppm的戊二醛去除98.1%。
此外,还初步得到了PYR2和PYR8两株芘降解菌,162和165两株苯并芘降解菌。
目前已完成了部分细菌细胞磷脂组成模式以及碳源代谢多样性的鉴定,确定了菌株的系统发生地位,正在运用激光共聚焦显微镜和气质联用开展菌株在菲、芘和苯并芘等不同PAHs为唯一碳源条件下的代谢组学特征研究,进行菌株的全基因组测序,结合全基因组测序和BAC文库筛选,全面阐明菌株对菲、芘和苯并芘等多环芳烃降解的分子机制。同时,测试菌株在不同类型土壤中的定植能力和对多种多环芳烃及苯系污染物的降解速率,构建多功能的微生物菌群,促进污染物的快速降解及彻底矿化。
3. 土传性病原微生物污染土壤与微生物控制
土壤是自然界中微生物生活的大本营,大部分土壤微生物是生态系统中不可缺少和有益的组成部分,但也有相当一部分土壤微生物能引起牲畜、人类感病甚至致命。土壤中的病原微生物主要来源于含有大量病原菌和寄生虫的生活垃圾、生活污水、未经处理的畜禽粪便、医院污水、工业废弃物以及被病原菌污染的河水等。
灌溉特别是污灌常可引起土壤污染。生活污水和工业废水中,含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分,所以合理地使用污水灌溉农田,一般有增产效果。但大量的污水未加处理而直接倾注于环境,使一些灌区土壤中有毒有害物质、病原微生物和寄生虫有明显的积累。据不完全调查,目前全国受污染的耕地约有1.5亿亩,其中污水灌溉污染耕地3250万亩,根据北京、天津污水灌溉区调查的资料,污水中病原体含量:大肠菌群250/ml,蠕虫卵22/L;病原体检出率:大肠菌群100%,沙门氏菌90%,蛔虫卵82%。农田土壤病原体检出率:粪大肠菌群88%,沙门氏菌8%,蛔虫卵78%。蔬菜病原体检出率:沙门氏菌27%,蛔虫卵40%。在土壤中痢疾杆菌存活25-100天,伤寒杆菌100-400天,肠道病毒100-170天,芽胞杆菌(破伤风、肉毒、炭疽的致病菌)存活1年以上;蛔虫卵在土壤中可存活7年之久。
工业固体弃废物或生活垃圾、人畜粪便以及因传染病死亡的畜禽尸体等在土壤上堆放和填埋,或作农田基肥,由于淋滤渗透,其中的有害物质和病原体也会进入土壤,侵染农作物,并通过土壤介质在垂直和水平方向迁移扩散,污染含水层和地下水,进而感染人体。因此,畜禽排泄物中残留的病原菌极有可能会危及人类安全。
为了控制土壤中畜禽传染病的病原菌,传统的方法是使用化学消毒剂和抗生素进行消毒和控制,这给土壤带来严重污染,影响土壤的植被和微生物群落,使得大量的微生物产生耐药性,增加了进一步防控的难度,导致畜禽传染病爆发频率越来越高。相比化学消毒剂和抗生素,微生物制剂具有无毒副作用、无残留污染、不产生耐药性的优势,具有广阔的发展和应用前景。微生物制剂防治土壤传染性病原微生物的优势表现在:1)能调节土壤微生物群落结构,扶植正常群落;2)阻止土壤中病原菌定殖、传播,杀死或抑制病原菌的生长;3)提高畜禽养殖区的环境质量,保证动物的健康养殖;4)减少动物尸体对环境的污染;5)减少病原菌对农作物的污染、促进农作物的生长;6)减少病原菌对水资源的污染。
微生物制剂的菌种主要有乳酸菌、芽胞杆菌、酵母菌等。解淀粉芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌和短小芽胞杆菌等,耐酸、耐碱、耐高温,易于保存,稳定性好。它们能产生有机酸,利于乳酸菌等优势菌群的生长繁殖,维持微生态平衡。还产生抗菌物质,抑制病原菌的生长,因此是微生物制剂采用的主要菌种之一。
目前对于微生物制剂治理养殖场土壤环境污染和防治环境中病原菌的相关研究较少,但因为畜禽病原微生物的污染对动物和人的健康构成了极大的威胁,所以通过筛选能改善畜禽养殖土壤环境、对畜禽类无害的生防菌,制成无污染、不产生耐药性、能抑制土壤病原菌的复合微生物制剂,取代常用的化学消毒剂和抗生素,对于保护土壤健康具有重要意义和实际应用价值。
本课题组从华中农业大学猪场、湖北新洲鸡场和湖北五山镇猪场土壤样品中筛选对土壤中致病性大肠杆菌和猪链球菌有拮抗作用的生防菌,从310株菌中最终确定了85株具有拮抗致病性大肠杆菌和猪链球菌的能力,其中26株对致病性大肠杆菌有拮抗作用,其抑菌率在2.06至4.44之间。
利用液体拮抗实验测定生防菌对致病性大肠杆菌的拮抗能力。单一拮抗菌的液体实验发现生防菌与病原菌1:1(体积比)混合培养48 h后,13株生防菌对致病性大肠杆菌的杀菌率在30%-90%。从两种生防菌混合的液体拮抗实验结果得到D66/A21与D66/J3-1两种最佳组合,它们在生防菌与病原菌1:2(体积比)混合培养5天后,可以杀死99%以上的大肠杆菌。根据三种生防菌混合的液体拮抗实验确定了D66/J3-1/D31最佳组合。该组合在生防菌与病原菌1:10(体积比)混合培养1天后,可以杀死78.08%的大肠杆菌,3天后可以杀死98.74%的大肠杆菌。
将3株生防菌制成制剂投放到模拟的大肠杆菌(E. coli)污染土壤后,在第1 天时,E. coli的存活率仅为49%。随后,土壤中的E. coli数量持续下降,并于第7 d到达稳定,土壤中E. coli的存活率为13%。表明该微生物菌剂具有杀菌速度快,杀菌效果显著的特点,能够快速有效地治理病原菌污染土壤。
4. 具有溶磷、解钾、固氮、抑菌等功能的植物根际促生细菌(PGPR)的应用
植物根际促生细菌(PGPR)是土壤中一类能够促进植物生长的根际细菌,它们定殖在植物根内、根表面或根际周围,能够直接或间接参与植物生长代谢中的许多生理生化反应,促进植物生长及其对矿质营养元素的吸收、利用,还能增强植物抗病性和适应性。
PGPR种类很多,用途很广,具有溶磷、解钾、固氮、抑菌等作用,涵盖了多种菌属。自生固氮菌在缺氮环境中能够通过自身固氮酶系统将空气中的N2 转化为NH3,虽然其固氮量比不上共生固氮菌,但是其资源总量大、在土壤中分布比根瘤菌广泛得多,固氮总量相当大。在适宜的条件下,固氮菌肥料可以使作物增产10%。
磷是植物生长必需的元素之一,在农业生产中常施用磷肥来满足植物对磷的需求。但磷肥施入土壤后极易与土壤中其他物质发生反应,形成难溶性的磷酸盐,难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机酸,如苹果酸、琥珀酸等,溶解土壤中的难溶性磷酸盐,提高作物对磷素的吸收,还能分泌生长素如吲哚乙酸IAA等促进植物生长,增加作物产量,同时还能减少农业污染。另外,土壤中的腐生性微生物可分泌磷酸酶、核酸酶、植酸酶使有机磷酸盐矿化,形成可直接被植物吸收的磷。
钾也是植物生长所需三大基本元素之一。通常土壤中可溶性钾含量相当低,土壤中超过90%的钾是以不溶性硅酸盐类矿物的状态存在的。解钾菌是一种能溶解硅酸盐矿物的细菌,能作为生物肥料,促进难溶性的钾、磷、硅等养分元素转化成可被植物直接吸收利用的可溶性养分,增加土壤肥力,提高作物产量。
本课题组分别从土壤中筛选到高效固氮菌、溶磷菌、解钾菌和生防菌等多种具有不同功能的有益微生物,如制成生物复合肥,通过合理科学的应用,可以促进土壤释放植物可吸收利用的可溶性养料,抑制植物病害,降低农业生产成本,提高化肥利用率。
4.1 溶磷细菌的筛选与应用
从三峡库区消落带土壤样品中筛选获得了6株能有效降解有机磷的菌株,6株能有效溶解无机磷的菌株。其中,3个菌株都能产酸,对有机磷源和无机磷源均有较好的解磷能力,均为革兰氏阴性菌。对菌株进行溶无机磷基因gab Y的克隆,发现2个菌株进行无机磷源的溶解是沿醌蛋白葡萄糖脱氢酶反应途径。单菌和混菌接种的土培实验结果显示,菌株K在武汉和河南的土样中溶磷效果较好,对有机磷和无机磷均有较强的解磷能力。
4.2 稻田自生固氮菌的分离鉴定及初步应用
从高产水稻根际分离、筛选到80株生长良好的固氮菌株,进一步通过乙炔还原法测定固氮酶活,获得固氮酶活最高的菌株N1(351.64 nmolC2H4/mL/h)和N19(330.28nmolC2H4/ mL/h),分别为褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)和拜氏固氮菌(Azotobacter beijerinckii)。利用两个固氮菌株对冬小麦、水稻等粮食作物的盆栽促生长实验结果显示,实验组植物均表现出一定的生长优势,其中混合菌组对植物地上、地下部分干物质量和氮吸收量的促生效应最为显著。
4.3 溶钾菌的分离鉴定及其对黑麦草的促生效应
以钾长石为唯一钾源从华中农业大学油菜田中分离筛选到三株解钾菌,均能够通过产酸过程释放出钾长石中的钾和硅,在液体培养基中的解钾率比无菌条件下最高可高出120%。经生理生化及分子鉴定,三株细菌为中慢生根瘤菌属、类芽胞杆菌属和节杆菌属。黑麦草盆栽试验发现,这三株菌在溶解土壤中钾矿的同时,均可促进黑麦草的生长,增加黑麦草的产量及对土壤中钾的吸收。
4.4 拮抗植物病原真菌的芽胞杆菌Y5-18的相关研究
从华中农业大学农田土壤中分离出一株对植物病原真菌具有广谱拮抗作用的芽胞杆菌Y5-18,分别含有与伊枯草菌素A、表面活性素及丰原素合成相关的基因ituD,sfp及fenB。对菌株Y5-18发酵液中的活性物质进行提取,获得脂肽粗提物,并以粗提物的产量为标准,采用单因素试验法对菌株的发酵条件进行了初步优化,使优化后的脂肽类物质的粗产量由最初的约2800 mg/L提高到约3600 mg/L,增长了28.6%。体外实验表明,菌株Y5-18的发酵液及粗提物都具有广谱的植物病原真菌抑制活性。发酵液中的活性物质对温度和pH具有很强的稳定性,其经100 ℃处理30 min后对水稻纹枯病菌、黄瓜枯萎病菌及核盘菌等三种病原菌的抗菌活性仍保留60%;而且在pH2-8的范围内处理24 h,其对三种病原菌的拮抗活性基本保持不变(>80%);同时发酵液中的抗菌物质对蛋白酶K及有机溶剂具有一定的耐受性。这些特性与脂肽类物质的特性相符。高效液相色谱(HPLC)对脂肽粗提物分析显示,粗提物主要含有5个组分,活性测定表明仅一个组分表现出明显的抗真菌活性,并对该组分进行了分离纯化。UHPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS结果显示,拮抗物质的分子量为1042.5 Da,其一级结构为Pro-Asn-Ser-βAA-Asn-Tyr-Asn-Gln,鉴定其为伊枯草菌素A2(Iturin A2)。显微观察发现,Iturin A2作用于植物病原菌后,菌丝体出现原生质凝结、细胞壁穿孔、菌丝扭曲、断裂、不规则卷曲及生长畸形等。
5. 农药残留的微生物降解
农药污染是一种面源污染,一般的物理化学方法很难将其彻底清除,而环境微生物能通过其代谢活动逐步将污染物降解直至完全矿化。农药残留微生物降解技术就是针对农业生产过程中化学农药的大量施用造成农产品以及生态环境中农药残留严重超标、农产品市场竞争力下降等严重情况,克服物理、化学修复难度大、成本高,并且还会有二次污染的缺点,利用微生物种类繁多、代谢类型极为丰富的特点,通过筛选高效农药残留降解菌株,克隆降解基因并重组多种降解基因于某些宿主菌中,在可控条件下高效表达降解活性,利用微生物所产生的酶类应用于农药残留的原位生物修复,达到彻底清除土壤、水体、农产品中有机污染物的目的。
目前有机磷杀虫剂微生物降解研究较多的是对硫磷、甲基对硫磷、对氧磷、甲胺磷等。我国已分离到一株邻单胞菌M6,其降解甲基对硫磷的能力非常强,能在15分钟内把甲基对硫磷完全降解为对硝基酚。甲胺磷是一种水溶性的广谱剧毒的有机磷农药,目前国内已见报道的降解细菌有地衣芽胞杆菌、蜡形芽胞杆菌、嗜中温假单胞菌等。
我国还克隆了一系列农药解毒或降解酶基因,成功构建了农药高效降解工程菌,此外,还实现了甲基对硫磷水解酶基因在芽胞杆菌中的高效表达,获得既有农药降解能力又有生防功能的工程菌株。农药残留微生物降解技术在国内的应用推广工作发展较为迅速,已在江苏、福建、山西、山东、河北等省市应用。
(本文摘自第十二届全国土壤微生物学术讨论会暨第五届全国微生物肥料生产技术研讨会论文集)
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