微生物对有机磷农药的降解
微生物降解有机磷农药的研究进展_郑虹
摘要：果蔬菜等农产品有机磷农药残留越来越严重，利用微生物降解有机磷农药，在改善环境和人们生活质量方面已显得经济而有效。
本文就降解有机磷农药的微生物种类，降解机制及编码降解酶的相应基因，以及工程菌的构建作了综述。
关键词：有机磷农药，降解，微生物，降解酶中图分类号：Ｘ５９２文献标识码：Ａ文章编号：１００８－３４２１（２００８）０２－００２６－０４收稿日期：２００７－１０－１４作者简介：郑虹（１９８１－），女，福建福清人，助理实验师，从事微生物生化研究；汤鸣强（１９６６－），男，福建霞浦人，副教授，从事微生物生化研究。
前言有机磷农药是一类有机磷酸酯类化合物，它具有高效、低残留和使用成本低等特点［１］，是目前农业生产中使用最为广泛的一种杀虫剂。
由于农民盲目施放农药，造成水体、土壤等的农药大量残留，给人们的健康带来很大的伤害，有机磷农药残留和农药中毒事件屡见报道［２］。
自然界中的微生物不仅具有适应环境能力强、代谢类型多样化等特点，而且还能够通过改变自身的酶系来适应环境［３］，因此，加强有机磷等农药的生物降解研究，解决有机磷等农药对环境的污染问题，是人类当前迫切需要解决的问题之一，而利用微生物降解有机磷农药是目前研究较为热门的一个课题。
一有机磷农药的生产和使用现状我国是农业大国，随着科技的发展和进步，在一定程度上，对农药的需求有所减少，即便如此，有机磷等农药在农业上的应用仍占据着重要地位。
据最新资料显示，２００５年，我国农药总产量为１０３．９万吨，其中有机磷农药产品就占到总量的７０％。
目前，世界上的有机磷农药商品达数百种，我国使用的有机磷农药也有３０多种［４、５］，包括杀虫剂，如甲胺磷、对硫磷、敌敌畏、久效磷、乐果、速灭磷、辛硫磷等；杀菌剂，如稻瘟净、克瘟净等；以及其他有机磷产品如有机磷灭鼠剂、有机磷除草剂、生长调节剂等仍有在使用。
二有机磷农药降解菌的研究１降解有机磷农药的微生物菌群土壤中的微生物具有种类多、变异快、适应强等特点，是生物修复的重要资源。
有机磷农药的微生物降解
有机磷农药的微生物降解摘要：现今农业发展过程中应用最普遍，种类最多的农药是有机磷农药，虽然原有的降解有机磷农药的化学、物理方法亦收到良好效果，但随着生物技术的卓越发展，微生物对降解农药尤其是有机磷农药发挥着日益重大的作用。
针对有机磷农药的微生物降解问题提出看法，希望促进农业的现代化发展。
关键词：有机磷农药微生物微生物源酶降解中图分类号：x592 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）004-089-02自1960年以来，众多国家开始限制、禁止使用有机氯农药，其逐步被有机磷农药所替代，有机磷农药具有广谱、高效等众多优点，但是随着农业的卓越发展，其被过多使用，产生的负面效应也日益突显，其不仅污染了水资源，而且致使残留在众多农产品中的农药严重超标，食品污染现象十分严重，最终威胁了人类的生存、发展，继而不利于社会的全面、协调与可持续发展。
至此，保护环境的时代背景下，有机磷农药的微生物降解问题备受世人关注，探究如何充分发挥微生物对降解有机磷农药的作用已成为环境保护的重大课题。
1 降解有机磷农药的微生物品种概述当前，我们主要是从被污染的环境介质（例如：被污染的泥土、土壤）中来获取高效降解菌。
现在人们已经分离出的对有机磷农药降解有良好效果的微生物菌群主要有真菌、细菌、放线菌及一些藻类。
真菌基于其较高的降解能力，人们十分关注，主要有：木霉属、曲霉属、酵母菌及青霉属等。
颜世雷等有关人员经过长时间的摇床驯化培养从被污染的土壤里筛选得到2株曲霉菌株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。
当温度高达28℃时，其降解氧化乐果的比率高达70.38%及61.28%。
因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点，故在微生物降解过程中它具有极高的地位。
目前已经分离出的细菌有：芽孢杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、节杆菌属、不动杆菌属、沙雷氏菌属等。
例如：以解秀平为代表的有关人员从污水曝气池里分离出一株可以以甲基对硫磷以及其在降解过程中产生的对硝基苯酚是仅有的碳源的节杆菌属，其在5h内降解50mg/l的甲基对硫磷以及对硝基苯酚的比率达到85%与98%。
微生物生态学-9微生物与化学污染物之间的1(精)
C. 与细胞运输有关的抗性机制
降低细胞的运输能力， 降低细胞对金属的渗透能力，
在金黄色葡萄球菌中，存在有Cd2+/2H+抗子， 从而导致细胞抗Cd2+。
细胞存在有效的排出重金属系统，
都可以提供微生物抗重金属的能力。
D.细胞内的隔离作用和解毒作用
在许多真核微生物中，如藻类、酵母和真菌，细胞能把重金属离子Co2+、 Mn2+、Mg2+、Zn2+和K＋累积于细胞内的小气泡中，它们以离子的形式存在或结 合在低分子量的聚磷酸上。 许多微生物可以合成具有结合重金属能力的胞内蛋白质，这些蛋白质可以催化 胞内的金属离子解毒作用，并可以起贮存和调节胞内金属浓度的作用。
一、重金属对微生物的毒性
低浓度下，环境中某些重金属不会对微生物产生不利影响，反 而对它们有利。 原因：
① 一些重金属对于微生物细胞中的酶是必需的成分。 ② 微生物对某些重金属化合物进行氧化过程中可以获得能量
当环境中的重金属超过一定浓度时会对微生物产生毒性效应。
高浓度重金属对微生物的毒性效应
1. 对微生物群体的影响
二、几种主要污染物的危害
1. 重金属
汞：水俣病 砷：中毒，“三致“ 铅：作用于神经系统，紊乱，心肌损伤
2.多环芳香烃 皮肤病、肺癌、胃癌
3.合成洗涤剂 急性中毒和慢性中毒
4. 农药 5. 偶氮染料
有机氯农药引起神经系统损伤； ”三致”； 有机磷农药引起生理功能紊乱，因呼吸衰毒性
2. 水中的污染物
工业排放的废水 生活污水 大气中带来的水 农田水
3. 土壤中的污染物
来源： 生活污水和垃圾、 工业三废和汽车废气、 农业上施用化肥和农药、 某些微生物在土壤中代谢所产生的有毒物质。
《有机磷农药降解》PPT课件ppt课件
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)
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)
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有机磷农药微生物降解的研究进展
谢年华 李 斌 张 勤 2007304201911 2007304201919 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 .
2、有机磷农药微生物降解的机制
有机磷农药降解方法及应用研究新进展
3、生物法
生物法利用微生物或酶的催化作用降解有机磷农药。微生物降解是通过微生 物体内的酶系统将有机磷农药分解成小分子。这种方法具有环保、经济等优点， 但需要合适的微生物种群和适宜的生长条件。酶降解是有机磷农药降解的另一种 生物法。在酶降解中，特定的酶能够催化有机磷农药的分解反应，将其分解成小 分子。这种方法具有高效、专一性强等优点，但需要寻找合适的酶源，且酶的稳 定性可能影响其应用效果。
四、应用前景
微生物降解技术具有广阔的应用前景。目前，已经开发出了一些基于微生物 降解的生物修复技术，用于治理有机磷农药污染土壤。这些技术包括：
1、生物强化技术：通过添加具有降解能力的微生物，提高土壤中有机磷农 药的降解速率；
2、生物堆肥技术：将有机废弃物与污染土壤混合堆肥，通过微生物的作用 将有机磷农药降解为无害物质；
四、结论
有机磷农药降解方法及应用研究新进展为解决环境和食品安全问题提供了新 的思路和方法。随着科学技术的发展和研究的深入，相信未来会有更多高效、环 保、经济的有机磷农药降解方法被发现和应用，为保护环境和人类健康做出更大 的贡献。
参考内容
有机磷农药（OPPs）是农业生产中广泛使用的一种合成杀虫剂，然而，它的 滥用或不合理使用可能会导致土壤污染。土壤中的有机磷农药对环境和人类健康 构成威胁，因此，研究如何有效降解土壤中的有机磷农药具有重要意义。在这篇 文章中，我们将探讨有机磷农药污染土壤的微生物降解研究进展。
1、物理法
物理法中的热分解和光分解是常见的有机磷农药降解方法。热分解通过加热 将有机磷农药分解成小分子，光分解则利用紫外线、可见光等光源照射有机磷农 药，使其分解成小分子。这两种方法均能有效地降解有机磷农药，但需要较高的 能量输入，且可能产生二次污染。
微生物降解有机磷农药残留的研究进展
微生物降解有机磷农药残留的研究进展何霞;白红娟【摘要】This article focused on the review of the types of microbial degradation of Organophosphorus pesticide,degradation mechanism and degradation genes in recent years and discussed development trend of microbial degradation of organophosphorus pesticide,and exhibited some suggestions for further research.%从微生物降解有机磷农药的种类、降解机理、降解基因等方面综述了微生物降解有机磷农药近年来的研究进展,探讨了微生物降解有机磷农药研究领域的发展趋势及进一步的研究方向,并提出建议。
【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2011(031)004【总页数】3页(P27-29)【关键词】有机磷农药;微生物降解;微生物种类;降解机理;降解基因【作者】何霞;白红娟【作者单位】中北大学化工与环境学院,山西太原030051;中北大学化工与环境学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】X965引言我国是一个农业大国，随着科学技术的发展，越来越多的化学试剂被应用于农产品中。
不可否认，农药尤其是有机磷农药的使用使农作物产量得到大幅度增长。
但随之而来的是，喷洒在农作物上的大部分农药残留于土壤中或渗入地下水，环境问题日益突出，人类及其他动物的健康受到了严重的威胁。
因此，越来越多的研究者开始研究如何消除农药在自然界的残留问题。
相对于传统的物理、化学方法，微生物降解法是一个新的农药降解途径，其优势在于投入低、无毒、无残留、无二次污染，治理效果也相对明显，是目前公认的一种低成本且环境友好型去除污染物的方法。
微生物降解有机磷农药甲胺磷的研究
微生物降解有机磷农药甲胺磷的研究[摘要]对培养的华丽曲霉菌种降解甲胺磷的效果进行了研究，并对不同条件下的降解情况进行了讨论。
实验结果表明，当甲胺磷浓度一定时，华丽曲霉菌种的用量在80 kg/hm2时降解的效果最好。
当农药浓度在2．00-300mg/kg范围内，华丽曲霉菌均有明显的强降解作用。
同时也对华丽曲霉菌种降解甲胺磷的代谢机制进行了推测。
[关键词]甲胺磷降解有机磷农药(Organophosphates简称OPS)一直国内外广泛生产和使用的农药产品，其产品已达上百种。
国内广泛使用的约有30种，其中80％以上是剧毒农药如甲胺磷、甲基对硫磷、对硫磷、久效磷、敌敌畏等。
甲胺磷是其中用量最大，用途广泛的一种水溶性的广谱杀虫、杀蜗剂。
化学名称为：O，S－甲基胺基硫代磷酸酯。
结构式见下图所示。
该农药具有胃毒、触杀和内吸作用可用于防治水稻、棉花、玉米等作物的多种害虫。
甲胺磷的结构式尽管甲胺磷农药属非持久性农药，却由于其在我国使用而广、频繁量大，易在土壤、水体中短时间内积累，已超过一般微生物的净化能力，必然会对环境产生污染，对人、畜构成潜在的威胁，在某些环境条件下也会有较长的残存期并在动物体内产生蓄积作用。
我国近10年来发生的农药中毒事故大多数集中于高毒有机磷农药，尤其是甲胺磷。
因此，甲胺磷已成为我国优先检测的10种农药品种之一。
能分解甲胺磷的微生物系有细菌、放线菌、酵母、霉菌、藻类等，尤以细菌为多。
许多科研工作者对此作了大量的研究，筛选出能够降解甲胺磷的一些菌种。
从甲胺磷的结构来看，可能降解甲胺磷微生物有以下几种情况：①能以甲胺磷为唯一碳源和能源生长的矿化菌。
由于甲胺磷为C1化合物，因此这类菌必为甲基营养菌。
而矿化菌又可分为：(a)不能利用甲胺磷作唯一氮源；(b)能利用甲胺磷作唯一氮源；②不能利用甲胺磷为碳源和能源生长，但辅加其它可利用碳源后，可降解甲胺磷的共代谢菌其又可分为；(c)不能利用甲胺磷为碳、氮源；(d)能利用甲胺磷为唯一氮源。
微生物对污染物的降解与转化
微生物对污染物的降解与转化微生物的一大特点，是代谢类型的多样性，自然界存在的各种物质，特别是有机化合物，几乎都可找到使之降解或转化的微生物。
就是随着工业发展，排入环境引起环境污染的许多人工合成物，由于微生物繁殖迅速，个体微小，比表面大等特点，它们较其他生物更易适应环境，已有不少证据表明，微生物“正学着”对付众多的“陌生的”人造化合物。
可见微生物对污染物的降解和转化具有巨大的潜力。
（1）微生物对无毒有机物的降解无毒有机物主要是生活废弃物。
很多微生物都有能力降解这为在污染物。
微生物通过好氧分解或厌氧分解来分解有机物。
（2）微生物对有毒有机物的降解有毒有机物一般属于难生物降解性物质和不可生物降解性物质。
研究这些有机物的可溶解性，从环境保护角度来看，具有重要的实践意义。
①农药农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总称。
由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农药的总产量已达200多万吨，品种约有500余种，常用的也有100种。
而当前使用的农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。
这些有毒化合物在环境中的存留时间一般较长。
因此，大量农药累积于自然环境中，对人和动物具有严重的危害。
微生物与农药之间的关系可概括成两个方面。
一方面农药抑制土著种群的数量和作用可用于杀害和抑制某些有害种类；另一方面，几乎全部现代农药都是有机的，因而可以想象微生物可以代谢这些药物，改变和破坏它们的毒性。
现已了解，环境中有机农药的消失，主要是由于微生物的降解作用。
并已从土壤、水体、污泥、污水中分离到能降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。
由此，可利用微生物降解有机污染物。
微生物以两种方式降解农药，一种方式是以农药作为生长的唯一碳源和能源，有时还作为唯一的氮源，而使农药降解，具有这种能力的微生物很多，其中假单胞菌属、诺卡氏菌属及曲霉属中的一些种类最为突出；另一种方式是通过共代谢作用，即微生物从其它化合物获得碳源和能源后，才能使农药转化甚至完全降解。
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5.2降解酶基因的克隆、表达调控及基因工程的构建 降解酶基因的克隆、 降解酶基因的克隆 （ GMO ）；
目前已经有很多关于 GMO 的研究, 比如, WilfredChen[ 10] 构建 的带有有机磷水解酶基 因的工程大肠杆菌, 可 以迅速的降解有机磷农 药。但是, 随着分子生 物学的迅猛发展, 新技 术,新方法不断涌现, 降 解酶基因克隆、表达调 控以及GMO 的构建将 会针对性更强, 效果更 明显。
降解
有机磷农药
主要内容
1 、有机磷农药简介 2 、微生物降解有机磷农药 3 、有机磷农药降解酶 4 、微生物降解农药的作用机理 5 、微生物降解农药的研究进展 6、 前景展望
1 、有机磷农药简介 有机磷农药简介
有机磷农药是农药中很重要的一类，一直在国 有机磷农药是农药中很重要的一类，一直在国 内外大量生产和广泛使用。目前，世界上的有 机磷农药的商品已达百种，我国使用的有机磷 农药约有30种，包括杀虫剂，除草剂等。农药 农药约有30种，包括杀虫剂，除草剂等。农药 在农业生产中广泛使用，而有机磷农药占整个 农药的60%，在有机磷农药中80%以上是剧毒 农药的60%，在有机磷农药中80%以上是剧毒 的有机磷农药如；甲胺磷，甲基对硫磷，对硫 磷，久效磷，敌敌畏等，仅甲胺磷的使用量一 年就高达6.5万吨，其他大吨位的有机磷农药还 年就高达6.5万吨，其他大吨位的有机磷农药还 有乐果，氧化乐果和辛硫磷等。它具有高效的 杀虫能力，为增加粮食生产防治疾病传播做出 了巨大贡献。但是有机磷农药的生产运输和大 量使用对生态环境中其他非靶生物乃至土壤、 水、大气整个生态系统产生的负面影响日益严 重，尤其是水果蔬菜等农产品中的农药残留通 过食物链在生物体内富集对人类找成严重危害 更不容忽视。
6.2 在识别降解酶基因的基础上，对降解基因 进行克隆与表达，构建工程菌，提高降解 能力，制备降解酶；
6.3研究有机磷农药降解机理、代谢途径。
4、微生物降解农药的作用机理
• 作用方式分为两大类： • 一类是：微生物直接作用于农药，通过酶促反应 降解农药,常说的微生物降解农药多属于此 类;； • 另一类是：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、共同代谢作用、生 物浓缩或累积作用和微生物对农药其他的间接作 用。 • 反应类型有：氧化、还原、脱氢、水解、合成、 酯化、基团转移等。
5.3土壤模拟条件下微生物降解的特性及影响 土壤模拟条件下微生物降解的特性及影响 因素； 因素； 将实验室筛选的农药降解菌接种于遭受 某种农药污染或人为加入农药的土壤中， 模拟土壤自然环境测定其进入土壤后的降 解动态或改变一些条件，分析土壤环境微 生物降解的影响因素。
6、前景展望
6.1开发和利用有机磷农药高效降解菌，建立高效降解的种子库
• 当微生物降解农药是由微生物细胞内酶引起时, 降 解过程可以分为3 个步骤: • ( 1) 将农药吸附于微生物细胞表面, 这一过程是一 个动态平衡, 也是导致降解初期出现“迟滞期”的 关键阶段; • ( 2) 农药穿透细胞膜进入膜内。当微生物数量恒 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,这是快速过程。
制作人：骆恩发 学号：080620147 班级：08级生物教育班
摘要： 摘要：大量研究表明利用微生物对环境中有机磷农药的净 化处理是行之有效的。文章将从有机磷农药的性质、降解酶、 作用机理、研究进展等方面概述微生物对有机磷农药的降解， 从而控制和解除有机磷农药的污染，促进农业丰收 。
关键词： 微生物
5、微生物降解农药的研究进展
5.1农药降解菌的分离、筛选及降解特性研究； 农药降解菌的分离、筛选及降解特性研究； 农药降解菌的分离 如：（1）Mallick [ 4 ] 等从土壤中分离出1 种节杆菌属 ( Arthrobactersp) 的杆菌, 该杆菌对甲基对硫磷、杀螟硫 磷、对硫磷均具有较强的降解能力, 还从黄杆 ( Flavobacteriumsp) 中分离出1 种对杀螟硫磷、二嗪磷、 甲基对硫磷、对硫磷等均具有高效降解能力的菌种。 （2）中山大学刘玉焕等[5]从广州农药厂的活性污泥中分离 到曲霉L8, 该菌株是到目前为止以乐果为唯一碳源和能源 的霉菌, 该菌在乐果无机盐培养基中生长良好, 96h 降解率 可 微生物对于农药的降解可分为酶促反应和非酶促 反应。 • 酶促反应：是指微生物以胞内酶或分泌的胞外酶 直接作用于农药，经过一系列生理生化反应，最 终将农药完全降解或分解成分子较小的无毒或毒 性较小的化合物的过程。 • 非酶促反应：是指微生物通过代谢改变农药的环 境离子浓度、PH等物理化学性质，从而间接促使 降解农药的过程。
2 、微生物降解有机磷农药
• 有机磷农药污染降解技术可分为热降解、 光降解、化学降解和生物降解。 • 生物降解：是通过生物的作用将农药分解 为无毒或低毒小分子化合物，并最终降解 为水二氧化碳和矿物质的过程。 • 优点：相对于物理、化学降解技术、生物 降解具有高效、彻底、无二次污染的优势， 20世纪40年代后已经成为研究热点。