[农药,微生物,降解,其他论文文档]农药的微生物降解研究进展
降解农药的微生物资源开发及应用研究

降解农药的微生物资源开发及应用研究农药是农业生产中不可或缺的物质,也是保障农作物高产和粮食安全的重要手段。
但是,长期以来,不正当的使用和管理,使得农药污染一直是农业生产和生态环境中的重要问题。
如何有效地降解农药,减少相关污染,成为了当前农业生产的重要探讨方向。
其中,利用微生物资源进行农药降解是目前的热点和难点之一。
一、微生物资源在农药降解中的重要地位微生物是指大小仅为微米级别的各种生物体,如细菌、真菌、病毒等。
具有代谢活性、适应能力强、环境适应性广等特点,能够通过各种途径进入环境、生态系统和生物圈,是各种生物多样性系统中的重要组成部分。
在农药降解领域,微生物资源具有难以替代的重要地位。
一方面,微生物能够降解多种农药,如有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等;另一方面,微生物对环境的适应性强,能够在不同的条件下进行降解反应,如不同的温度、酸碱度、气氛等。
因此,微生物资源在降解农药中具有广泛的应用前景。
二、微生物资源的种类和来源1.细菌:细菌是微生物资源中的主要代表,具有种类繁多、适应能力强等特点。
常见的降解细菌包括土壤细菌(如绿脓杆菌、假单胞菌等)、水生细菌(如铜绿假单胞菌、弧菌等等)和产氨细菌(如硝化细菌、亚硝化细菌等等)。
2.真菌:真菌是典型的微生物资源,具有菌丝发达、代谢能力强等特点。
常见的降解真菌包括腐生真菌(如白僵菌、木棒菌等)和土壤真菌(如根瘤菌、薄殼瘤菌等)。
3.病毒:病毒作为一类微生物,通常未被研究的对象,但近年来,随着生物技术的快速发展,其在降解农药中也发挥了重要作用。
4.其他:除了以上几类微生物资源,还有其他微生物资源,如藻类、原生动物等,这些微生物能够通过各种途径进入生态系统中,发挥其在降解农药中的重要作用。
三、微生物资源在降解农药中的应用研究1.降解机理的研究:降解农药是一项复杂、有机的生物化学过程,在探讨微生物降解机理的过程中,需要考虑很多因素,如生物学特性、理化条件、营养物质等。
微生物降解有机氯农药研究

微生物降解有机氯农药研究微生物降解有机氯农药是一种重要的环境修复技术,对于改善土壤和水质具有重要意义。
有机氯农药是目前广泛使用的一类化学农药,由于其分解速度慢、残留期长以及对生态环境和人体健康的危害,已经受到了广泛关注。
微生物降解是利用微生物的代谢活性和酶系统分解有机氯农药的技术,已经成为一种有效的治理手段。
本文将对微生物降解有机氯农药的研究进展进行综述,并对其应用前景进行分析。
一、有机氯农药的来源和环境影响有机氯农药是一类广泛使用的农药,其主要成分是含氯的芳香环化合物。
有机氯农药具有独特的毒性和生物活性,对病虫害有较好的杀灭效果,因此被广泛应用于农业生产中。
有机氯农药的残留期长、分解速度慢,会在土壤和水体中长期存在并积累,对生态环境和人体健康造成潜在危害。
在土壤中,有机氯农药的残留会导致土壤的生物多样性减少,抑制土壤微生物的生长和活性,影响土壤的肥力和健康。
有机氯农药会通过土壤迁移至地下水和地表水中,污染水资源,危害水生生物的生存和繁衍。
人口通过食用受有机氯农药污染的农产品,也会对人体健康产生潜在危害,例如引发癌症、生殖系统疾病等。
有机氯农药的残留和污染对于土壤和水体的生态环境构成了潜在的威胁,因此寻找一种有效的处理技术是十分必要的。
微生物降解是一种利用微生物的代谢活性和酶系统降解有机氯农药的技术,已经成为一种有效的治理手段。
目前,已经有许多研究对微生物降解有机氯农药的机制和应用进行了深入的探讨。
1. 微生物降解的机制微生物降解有机氯农药的机制涉及到多种微生物与酶的协同作用。
某些微生物能够通过代谢途径将有机氯农药降解为无毒或低毒的中间产物;这些中间产物可以进一步被其他微生物降解为无害的物质;一些微生物可以通过降解有机氯农药产生的酶来促进降解过程。
微生物降解有机氯农药的过程是一个复杂的生物化学过程,需要多种微生物和酶的参与。
微生物降解技术已经在土壤和水体修复中得到了广泛的应用。
在土壤修复方面,通过引入具有降解能力的微生物菌剂,可以促进土壤中有机氯农药的降解和分解,恢复土壤的健康和生态功能。
微生物对农药污染物降解的机制研究与环境治理

微生物对农药污染物降解的机制研究与环境治理农药是农业生产中常用的化学物质,它们的使用在一定程度上提高了农作物的产量和质量。
然而,长期以来,农药的过量使用和不当排放已经导致了农药污染的严重问题。
农药污染物的存在对环境、人类健康和生态系统造成了巨大威胁。
因此,寻找高效、环境友好的污染物处理方法,成为了当前研究的热点之一。
微生物是一类天然的生物降解剂,它们可以通过代谢和转化作用降解农药污染物。
微生物对农药的降解机制主要包括酶系催化、代谢产物转化和共代谢作用等。
本文将重点探讨微生物对农药污染物降解的机制研究,并提出相应的环境治理策略。
一、酶系催化微生物通过产生特定的酶来降解农药污染物。
酶是生物体内的一种蛋白质,它可以催化特定的生化反应。
许多微生物通过适应性进化,产生了具有较高降解能力的酶。
以农药杀死害虫为例,通过研究微生物酶的降解机制,可以发现一些新的降解途径和酶基因,从而提高农药污染物的降解效率。
二、代谢产物转化微生物对农药污染物的降解通常通过代谢产物转化来实现。
在微生物代谢过程中,一些农药分子被特定酶催化降解,产生一系列代谢产物。
这些代谢产物可能具有较低的毒性和生物活性,从而降低了对环境和生物体的危害。
三、共代谢作用微生物降解农药污染物的机制中,还存在着共代谢作用。
共代谢作用指的是微生物在正常代谢的同时,对非代谢底物也发生转化。
一些微生物在正常生长过程中会产生一些酶,这些酶在特定条件下能够催化降解农药污染物,从而实现对其的去除。
针对微生物对农药污染物降解的机制研究,可以结合环境治理的实际需求制定相应策略。
以下是一些有效的环境治理方法:1. 合理使用农药降低农药使用量和频次,选择低毒性、低残留的农药,从源头上减少对环境的污染,为微生物降解创造良好的条件。
2. 联合应用微生物将多种具有不同降解能力的微生物联合应用,通过它们的协同作用,提高农药降解效率。
例如,某些细菌可以降解农药的氨基基团,而另一些真菌可以降解农药的苯环,二者结合使用可以发挥协同效应,提高降解效率。
农药的微生物降解综述

农药的微生物降解综述一、本文概述农药在农业生产中扮演着重要的角色,对于防治病虫害、提高农作物产量和质量具有不可替代的作用。
然而,农药的广泛使用也带来了严重的环境污染问题。
农药在环境中的残留不仅影响土壤和水质,还会对生态系统和人类健康造成潜在威胁。
因此,研究和开发有效的农药降解技术成为了环境科学领域的重要课题。
本文旨在对农药的微生物降解技术进行综述,探讨其原理、影响因素、研究现状和发展趋势,以期为农药残留治理和环境保护提供理论支持和实践指导。
本文将介绍农药微生物降解的基本原理,包括微生物降解的类型、降解过程中的关键酶和降解途径等。
分析影响农药微生物降解的主要因素,如微生物种类、环境因素和农药性质等。
接着,综述国内外在农药微生物降解领域的研究现状,包括降解效果、降解机制和实际应用等方面的成果。
展望农药微生物降解技术的发展趋势,探讨未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的综述,旨在为读者提供一个全面、深入的农药微生物降解技术概览,为农药残留治理和环境保护提供有益参考。
也期望能够激发更多学者和研究人员关注农药微生物降解领域,共同推动该技术的创新和发展。
二、农药微生物降解的基本原理农药微生物降解的基本原理主要涉及生物催化过程,这一过程由特定的微生物群体通过酶的作用,将农药分子分解为较小、无害或低毒的化合物。
这一生物过程包括酶与农药分子的相互作用,导致农药分子结构的改变,最终转化为二氧化碳、水和其他简单的无机物。
在农药微生物降解过程中,关键的步骤是农药分子与微生物酶之间的识别与结合。
微生物通过分泌特定的酶,如水解酶、氧化还原酶和裂解酶等,这些酶能够攻击农药分子的特定化学键,导致其结构破坏。
例如,某些水解酶能够水解农药中的酯键或酰胺键,而氧化还原酶则能够氧化或还原农药分子中的特定官能团。
微生物降解农药的能力与其遗传特性密切相关。
微生物通过基因编码产生特定的降解酶,这些酶对农药分子具有高度的特异性和催化活性。
随着环境适应性的演化,一些微生物能够产生多种降解酶,以适应不同种类农药的降解需求。
农药的微生物降解研究进展

摘要:综述了在环境中降解农药的微生物种类、微生物降解农药的机理、在自然条件下影响微生物降解农药的因素及农药微生物降解研究方面的新技术和新方法。
文章认为,在农药的微生物降解研究中,应重视自然状态下微生物对农药的降解过程,分离构建应由天然的微生物构成的复合系,利用微生物复合系进行堆肥或把堆肥应用于被污染的环境是消除农药污染的一个有效方法。
关键词:微生物生物降解农药降解农药20世纪60年代出现的第一次“绿色革命”为人类的粮食安全做出了重大贡献,其中作为主要技术之一的农药为粮食的增产起到了重要的保障作用。
因为农药具有成本低、见效快、省时省力等优点,因而在世界各国的农业生产中被广泛使用,但农药的过分使用产生了严重的负面影响。
仅1985年,世界的农药产量为200多万t[1];在我国,仅1990年的农药产量就为22.66万t[2],其中甲胺磷一种农药的用量就达6万t[3]。
化学农药主要是人工合成的生物外源性物质,很多农药本身对人类及其他生物是有毒的,而且很多类型是不易生物降解的顽固性化合物。
农药残留很难降解,人们在使用农药防止病虫草害的同时,也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标,污染严重,同时给非靶生物带来伤害,每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加[3~6]。
同时,农药厂排出的污水和施入农田的农药等也对环境造成严重的污染,破坏了生态平衡,影响了农业的可持续发展,威胁着人类的身心健康。
农药不合理的大量使用给人类及生态环境造成了越来越严重的不良后果,农药的污染问题已成为全球关注的热点。
因此,加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题,是人类当前迫切需要解决的课题之一。
这些农药残留广泛分布于土壤、水体、大气及农产品中,难以利用大规模的工程措施消除污染。
实际上,在自然界主要依靠微生物缓慢地进行降解,这是依靠自然力量、不产生二次污染的理想途径。
但自然环境复杂多变,影响着农药生物降解的可否和效率。
近年随着对农药残留污染问题的重视,科学家们对农药生物降解进行了大量的研究,但许多问题需要进一步探明。
微生物降解农药的研究进展

微生物降解农药的研究进展一、简述农药作为现代农业中不可或缺的一部分,对于提高农作物产量和防治病虫害起到了关键作用。
农药的过量使用不仅会导致环境污染,还可能对人体健康产生潜在威胁。
寻找一种高效、环保的农药降解方法显得尤为迫切。
微生物降解农药作为一种新兴的技术手段,逐渐受到研究者的关注。
微生物降解农药是指利用微生物的代谢活动将农药分解为无毒或低毒物质的过程。
这种降解方式具有高效、环保、低成本等优点,且不会对环境产生二次污染。
已有多种微生物被证实具有降解农药的能力,如细菌、真菌和放线菌等。
这些微生物通过分泌特定的酶类,将农药分子中的化学键断裂,从而实现农药的降解。
随着研究的深入,微生物降解农药的机理逐渐得到揭示。
研究者发现,微生物降解农药的过程涉及到多个生物化学反应,包括氧化、还原、水解等。
这些反应能够将农药分子转化为更易降解的小分子物质,进而被微生物完全利用。
微生物降解农药的效率还受到多种因素的影响,如温度、湿度、pH值以及农药的种类和浓度等。
关于微生物降解农药的研究已经取得了一定的进展。
研究者通过筛选具有高效降解能力的微生物菌株、优化降解条件以及研究降解过程中的关键酶类等方面,不断提高微生物降解农药的效率。
一些研究还关注于将微生物降解农药技术应用于实际生产中,为农业生产提供更为环保、安全的解决方案。
尽管微生物降解农药具有诸多优点,但其在实际应用中仍面临一些挑战和限制。
某些农药分子结构复杂,难以被微生物完全降解;不同地区的土壤和气候条件也可能影响微生物降解农药的效果。
未来研究需要进一步深入探索微生物降解农药的机理和影响因素,以期为该技术的广泛应用提供更为坚实的理论基础和实践指导。
微生物降解农药作为一种环保、高效的农药降解方法,具有广阔的应用前景。
随着研究的不断深入和技术的不断完善,相信微生物降解农药将在未来农业生产中发挥越来越重要的作用,为农业可持续发展贡献力量。
1. 农药在现代农业生产中的重要性农药在现代农业生产中扮演着举足轻重的角色。
微生物对农药降解的影响研究

微生物对农药降解的影响研究农药是为了保护农作物免受病虫害侵害而广泛使用的化学物质。
然而,农药对环境和生态系统可能造成负面影响,因此研究微生物对农药降解的影响具有重要意义。
本文将探讨微生物在农药降解过程中的作用以及它们对于农药降解的影响。
一、微生物降解农药的机制微生物是一类生活在土壤、水体和根际等环境中的微小生物,包括细菌、真菌和其他微生物。
它们具有多样的代谢途径和酶系统,能够利用化学物质进行能量代谢和生长。
微生物通过降解农药的机制主要包括酶催化、代谢和吸附等过程。
酶催化是微生物降解农药的主要机制之一。
微生物通过酶的催化作用将农药分解成更简单的物质,进而进行能量代谢和生长。
不同类型微生物产生的酶具有不同的特异性,可以降解不同类型的农药。
代谢是微生物降解农药的另一种机制。
微生物利用其代谢途径中的化学反应将农药分解成能够利用的代谢产物。
这种代谢过程往往需要多个酶的参与,微生物根据不同的农药类型选择适合的代谢途径。
微生物还能通过吸附的方式降解农药。
吸附是指微生物表面的一些特异性结构或基因与农药分子结合,使其无法发挥原有的功能。
通过吸附作用,微生物可以使农药失去活性,从而实现降解效果。
二、微生物对农药降解的影响微生物在农药降解过程中起着重要的作用。
首先,微生物能够加速农药的降解速度。
由于微生物具有多样的代谢途径和酶系统,可以快速将农药分解成较简单的物质。
这不仅能减少农药对环境的潜在危害,还能促进土壤中其他生物的生长和生态系统的平衡。
其次,微生物的活动可以提高土壤中的农药降解能力。
微生物通过对农药的代谢和吸附作用,减少了农药在土壤中的残留量。
同时,微生物的存在也为其他有益微生物提供了生长和繁殖的环境,增强了土壤生态系统的稳定性。
然而,微生物对农药降解的影响也存在一定的局限性。
首先,不同类型的农药对微生物的降解效果有差异。
有些农药对微生物的毒性较高,抑制了微生物的生长和降解能力,从而降低了降解效果。
其次,环境因素对微生物降解农药的影响非常重要。
微生物降解有机氯农药研究进展

微生物降解有机氯农药研究进展有机氯农药是用于防治植物病虫害的组成成分中含有有机氯元素的有机化合物。
是20 世纪80年代前应用的最主要和最有效的农药品种之一,主要用于控制农业及滋扰人们生活的虱子、蚊子、跳蚤等害虫,由于具有价格低廉,高效广谱等特点,在世界范围内得到了广泛应用。
其主要分为以苯为原料和以环戊二烯为原料的两大类。
结构较稳定,生物体内酶难于降解,所以积存在动、植物体内的有机氯农药分子消失缓慢。
由于这一特性,它通过生物富集和食物链的作用,环境中的残留农药会进一步得到浓集和扩散。
通过食物链进入人体的有机氯农药能在肝、肾、心脏等组织中蓄积,特别是这类农药脂溶性大,在体内脂肪中容易蓄积。
蓄积的残留农药也能通过母乳排出,或转入卵蛋等组织,影响后代[1]。
自1962 年蕾切尔·卡逊的《寂静的春天》在美国问世后,有机氯农药的危害引起了人们的关注。
20世纪70 年代末世界范围内就陆续禁止生产和使用高残留毒的有机氯农药。
但是有机氯农药残留组分在环境中十分稳定。
如今,在许多国家的地区的土壤、水体和动植物体中仍能检测到有机氯农药。
为了去除环境中有机氯农药残留,人们已经尝试过的物理化学方法包括挖掘、焚烧、热解吸附法微波增强热处理法,表面活性剂洗土法,超临界液体抽提法和硫酸处理法。
但是这些方法都对土壤有干扰和破坏效应。
而微生物降解具有成本低、效率高、无二次污染、生态恢复性好等优点,己在降解石油、农药等环境污染物中得到广泛应用,成为当前环境科学研究的热点[2] 。
1 降解农药的微生物主要途径目前,可降解农药的微生物的获得途径主要有:从受农药污染严重的土壤中筛选分离具有优良性状的菌种,也是定向培育优良菌种。
在此基础上,进行诱变育种、原生质体融合及基因工程等手段构建高效、广谱的降解工程菌。
农药的代谢方式主要有酶促与非酶促两种方式,而微生物的降解作用主要是通过其分泌酶的代谢来完成,其本质为酶促反应。
常见的降解酶类主要有水解酶和氧化还原酶类。
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农药的微生物降解研究进展简介:综述了在环境中降解农药的微生物种类、微生物降解农药的机理、在自然条件下影响微生物降解农药的因素及农药微生物降解研究方面的新技术和新方法。
文章认为,在农药的微生物降解研究中,应重视自然状态下微生物对农药的降解过程,分离构建应由天然的微生物构成的复合系,利用微生物复合系进行堆肥或把堆肥应用于被污染的环境是消除农药污染的一个有效方法。
关键字:微生物生物降解农药降解农药这些农药残留广泛分布于土壤、水体、大气及农产品中,难以利用大规模的工程措施消除污染。
实际上,在自然界主要依靠微生物缓慢地进行降解,这是依靠自然力量、不产生二次污染的理想途径。
但自然环境复杂多变,影响着农药生物降解的可否和效率。
近年随着对农药残留污染问题的重视,科学家们对农药生物降解进行了大量的研究,但许多问题需要进一步探明。
本文整理出了近年来对农药生物降解的研究进展,提出存在的问题,建议有效的研究途径,旨在为加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题提供依据。
1 农药的微生物降解研究进展1.1 农业生产上主要使用的农药类型当前农业上使用的主要有机化合物农药如表1所示。
其中,有些已经禁止使用,如六六六、滴滴涕等有机氯农药,还有一些正在逐步停止使用,如有机磷类中的甲胺磷等。
表1 农业生产中常用农药种类简表[7]类型农药品种有机磷:敌百虫、甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、对硫磷、双硫磷、乐果等杀虫剂有机氮:西维因、速灭威、巴沙、杀虫脒等有机氯:六六六、滴滴涕、毒杀芬等杀螨剂螨净、杀螨特、三氯杀螨砜、螨卵酯、氯杀、敌螨丹等除草剂 2,4-D、敌稗、灭草灵、阿特拉津、草甘膦、毒草胺等杀菌剂甲基硫化砷、福美双、灭菌丹、敌克松、克瘟散、稻瘟净、多菌灵、叶枯净等生长调节剂矮壮素、健壮素、增产灵、赤霉素、缩节胺等人们发现,在自然生态系统中存在着大量的、代谢类型各异的、具有很强适应能力的和能利用各种人工合成有机农药为碳源、氮源和能源生长的微生物,它们可以通过各种谢途径把有机农药完全矿化或降解成无毒的其他成分,为人类去除农药污染和净化生态环境提供必要的条件。
1.3 微生物降解农药的机理目前,对于微生物降解农药的研究主要集中于细菌上,因此对于细菌代谢农药的机理研究得比较清楚。
农药降解微生物甲胺磷芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母阿特拉津(A T)烟曲霉、焦曲霉、葡枝根霉、串珠镰刀菌、粉红色镰刀菌、尖孢镰刀菌、斜卧镰刀菌、微紫青霉、皱褶青霉、平滑青霉、白腐真菌、菌根真菌、假单胞菌、红球菌、诺卡氏菌幼脲3号真菌敌杀死产碱杆菌2,4-D假单胞菌、无色杆菌、节杆菌、棒状杆菌、黄杆菌、生孢食纤维菌属、链霉菌属、曲霉菌、诺卡氏菌、DDT无色杆菌、气杆菌、芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、假单胞菌、变形杆菌、链球菌、无色杆菌、黄单胞菌、欧文氏菌、巴斯德梭菌、根癌土壤杆菌、产气气杆菌、镰孢霉菌、诺卡氏菌、绿色木霉等丙体六六六白腐真菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、大肠杆菌、生孢梭菌等对硫磷大肠杆菌、芽孢杆菌七氯芽孢杆菌、镰孢霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌、曲霉菌、根霉菌、链球菌敌百虫曲霉菌、镰孢霉菌敌敌畏假单胞菌狄氏剂芽孢杆菌、假单胞菌艾氏剂镰孢霉菌、青霉菌乐果假单胞菌2,4,5-T无色杆菌、枝动杆菌1.3.1 微生物在农药转化中的作用氧化反应微生物体内的氧化反应包括:羟化反应(芳香族羟化、脂肪族羟化、N-羟化);环氧化;N-氧化;P-氧化;S-氧化;氧化性脱烷基、脱卤、脱胺。
还原反应还原反应包括硝基还原、还原性脱卤、醌类还原等。
水解反应一些酯、酰胺和硫酸酯类农药都有可以被微生物水解的酯键,如对硫磷、苯胺类除草剂等。
缩合和共轭形成缩合包括将有毒分子或一部分与另一有机化合物相结合,从而使农药或其衍生物物失去活性。
应该指出,在微生物降解农药时,其体内并不只是进行单一的反应,多数情况下是多个反应协同作用来完成对农药的降解过程,如好氧条件下卤代芳烃的生物降解,其卤素取代基的去除主要通过两个途径发生:在降解初期通过还原、水解或氧化去除卤素;生产芳香结构产物后通过自发水解脱卤或β-消去卤化烃[6]。
1.4 影响微生物降解农药的因素1.4.1 微生物自身的影响自然界中的微生物通常可以降解天然产生的有机化合物,如木质素、纤维素物质等,从而促进地球的物质循环和平衡。
但目前的环境污染物大多是人工合成的自然界中本身不存在的生物异源有机物质,其中一些是对人类具有致畸、致突变和致癌作用,往往对微生物的降解表现出很强的抗性,其原因可能是这些化合物进入自然界的时间比较短,单一的微生物还未进化出降解此类化合物的代谢机制。
尽管某些危险性化合物在自然界中可能会经自然形成的微生物群体的协同作用而缓慢降解,但这对微生物世界来说仍然是一个新的挑战。
微生物通过改变自身的信息获得降解某一化合物的能力的过程是缓慢的,与目前大量使用的人工合成的生物异源物质相比,依靠微生物的自然进化过程显然不能满足要求,因此长期以往将会造成整个生态系统的失衡[6]。
因此,研究一些可以使微生物群体在较短的时间内获得最大降解生物异源物质能力的方法非常重要和迫切。
1.4.3 环境因素的影响Ralstonia和Pickettii的降解和矿化情况。
在土壤水分适宜的条件下,非离子型表面活性剂吐温80可增强微生物对biaryl类化合物的利用率,如联苯、4-氯联苯。
Kastner等 [35]认为,在堆肥与被多环芳烃污染的土壤混合的情况下,堆肥中有机基质含量对于农药降解的作用要大于堆肥中生物的含量对于农药降解的作用;营养对于以共代谢作用降解农药的微生物更加重要,因为微生物在以共代谢的方式降解农药时,并不产生能量,须其他的碳源和能源物质补充能量[12]。
对于好氧微生物来说,在好氧条件下可以降解农药,而在厌氧条件下降解效果不好;而对于厌氧微生物来说,情况可能正相反。
也有研究指出在好氧条件下,有的厌氧细菌也可以代谢一些化合物[6]。
1.5 农药微生物降解的新技术和新方法1.5.1 转基因技术的应用20世纪后半叶是分子生物学、分子遗传学等学科迅速发展的时期,各种不同的生物学技术不断涌现;同时在21世纪初,生物信息学、基因组学、蛋白质组学等新的学科迅速兴起。
这一切都为人工创造“超级农药降解菌”提供了必要的条件。
因此,利用转基因技术进行目的性的人工组装“工程菌”成为有魅力的发展目标。
同时,因为微生物降解农药的本质是酶促反应,所以,有人直接提取微生物合成的酶系来离体进行农药等有机化合物污染物的降解研究[15]。
2 研究中存在的问题虽然农药残留的微生物降解研究已经取得了很大的进展,而且也有了一些应用的实例,但研究大多局限在实验室中,农药降解菌完全走出实验室到实际应用中还有一段路要走。
农药微生物降解的问题主要有以下几方面。
2.1 单一菌株的纯培养问题以往的研究主要集中在单一菌株的纯培养上,在实验室内获得纯培养的菌株,然后研究它的特性、降解机理等。
然而这一方法完全不符合实际情况,自然状态下,是多种微生物共存,通过微生物之间的共同作用把农药降解。
农药残留往往存在于土壤、农副产品、废弃物等复杂环境中,即使在实验室内一株菌的降解活性再大,到了这种复杂条件下可能无法生存或起不到期望的作用。
2.2 环境条件对微生物降解农药的影响外部环境对微生物生长和对农药的降解影响很大,如环境的温度、水分含量、pH、氧含量等,而自然环境中这些因素变化很大,这直接影响到微生物对农药的降解。
如何克服环境的影响从而充分发挥目标微生物的作用是需要解决的重大问题。
2.3 微生物降解目标化合物对降解的影响目标化合物的浓度是否能使微生物生长,另外,农药污染环境的化合物组分很不稳定,波动很大,这给以工程措施微生物降解农药化合物带来困难。
2.4 微生物与被降解物接触的难易程度被农药污染的环境有土壤、空气、水体及蔬菜瓜果等,对于土壤和水体的污染,微生物很容易与污染物接触,从而发挥它们的降解功能。
但是,对于被农药污染的食品来说,利用微生物降解残留的农药很难,因为微生物无法与存在于物体内部的残留农药接触,无法发挥它们的作用,而只能降解残留在物体表面的部分。
这种限制需要人们尽快解决,从而扩大微生物降解农药的应用范围。
2.5 微生物的适应性问题所接种的微生物能否适应污染的环境,这不仅包括上述提到的物理环境,还涉及到生物之间的关系。
接种到环境中的微生物受到抑制物的影响,或者受到包括捕食者在内的土著微生物的影响,甚至受到拮抗作用而不能生长等,这些都可以造成接种的微生物不能成为优势菌从而失去对农药的降解作用。
构建多菌株复合系,具有稳定性和抗污染性强的优点,但即使是多菌混合培养的复合系也同样存在能否成为优势群体的问题。
3 堆肥法消除污染物将人工构建微生物的复合体系,接种到农药污染土壤中,或利用活性的农业有机废弃物堆肥来改良已经被污染的土壤是一个好办法,因为活性堆肥内含有复合的微生物体系,在污染的土壤环境中更容易成为优势菌群。
这就涉及到复合系的构建,微生物复合系的构建需要传统的和现代的方法相结合。
从已有的堆肥体系中和已经污染了的土壤环境中分别富集培养微生物,得到土著微生物的复合系和堆肥菌复合系,然后进行复合微生物体系内部各个组分的特性、功能和多样性研究。
菌株的抗药性鉴定,再把各个有功能的组分重新复合,组成一个新的复合体系,这一复合系不仅具有强有力的功能,又更能适应土著环境。
直接应用复合系治理土壤污染,或者利用复合系生产农业有机废弃物堆肥来改良土壤。
4 结语很多研究已经证明,在农药污染的一些环境中诱导出天然的降解农药的微生物,那么是否可以采取一些条件控制措施,充分调动这些土著微生物的作用,尽量采用原位生物修复,而不用人为地接种微生物,这值得进一步探讨和研究。
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