有机磷农药的微生物降解 口王晶郑晓燕 （深圳市华测检测有限公司广东・深圳５１８１０１） 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、禁止使用有机氯农 行分解代谢的一种现象。王永杰等人运用共代谢的方法从污 药，其逐步被有机磷农药所替代，有机磷农药具有广谱、高效 泥中分离得到一株降解乐果的菌株Ｇｌ，其降解乐果的比率高 等众多优点，但是随着农业的卓越发展，其被过多使用，产生 达６０％。艾涛等有关人员以共代谢的方法分离得到一株降解 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 乐果的真菌菌株Ｌ３，在１２０ｈ之内，此菌株降解乐果的比率高 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 达２９．２％。（３）矿化作用，其主要含义是微生物直接将有机磷 终威胁了人类的生存、发展，继而不利于社会的全面、协调与 农药作为生长基质，并将把它全部分解成ＣＯ５和Ｈ：Ｏ等无机 可持续发展。至此，保护环境的时代背景下，有机磷农药的微 物的过程。李晓慧从长期被毒死蜱污染的污水处理池里分离 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 得到一株毒死蜱高效降解菌株，在２４ｈ之内，其可将ｌ００ｍｇ／Ｌ 解有机磷农药的作用已成为环境保护的重大课题。 的毒死蜱降解完毕。石利利等人对假单胞菌ＤＬＬ．１在水溶液 １降解有机磷农药的微生物品种概述 介质中对甲基对硫磷的降解有何性能、影响因素有哪些以及 当前，我们主要是从被污染的环境介质（例如：被污染的 其降解机理是什么等做了深入、细致的研究，其结果表明假单 泥土、土壤）中来获取高效降解菌。现在人们已经分离出的对 胞菌ＤＬＬ．１可以将甲基对硫磷全部转变为无机离子Ｎ０ 、 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、 ＮＯ，。，而对硝基苯酚是其中间产物。 放线菌及一些藻类。 ２．２微生物直接作用于有机磷农药 真菌基于其较高的降解能力，人们十分关注，主要有：木 该降解方式的实质就是包括脱氢、氧化、水解、还原及合 霉属、曲霉属、酵母菌及青霉属等。颜世雷等有关人员经过长 成等作用的促酶反应，要么是微生物自身就含有可以降解农 时问的摇床驯化培养从被污染的土壤里筛选得到２株曲霉菌 药的酶系基因，或者是即是微生物自身没有携带可以降解有 株，其能够在高浓度氧化乐果环境下生长。当温度高达２８℃ 机磷农药的酶系，但是受农药的影响，微生物的基因也会随之 时，其降解氧化乐果的比率高达７０．３８％及６１．２８％。 发生改变或者重组，继而新降解酶系应运而生。在分离获得 因为细菌具有容易引发突变菌株和生化多适应性的优点， 的具有抗辐射性的不动杆菌ＵＳＴＢ．０４降解甲基对硫磷的时 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 候，没得到任何最终产物及中间产物。至此可得出：ＵＳＴＢ．０４ 的细菌有；芽孢杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、节杆菌属、不 并不是作用于Ｐ＝Ｏ键，相反，其首先致使苯环上的Ｃ．Ｃ键发 动杆菌属、沙雷氏菌属等。例如：以解秀平为代表的有关人员 生断裂。而阮少江等发现，催化后的甲胺磷经甲胺脱氢酶ＰＯ 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 及ＣＨ３ＳＨ。至此，其推断存在于自然界的甲胺磷的降解从Ｐ＝ 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 Ｎ的断裂开始的可能性比较大。而且，具有不同的关于微生物 内降解５０ｍｇ／Ｌ的甲基对硫磷以及对硝基苯酚的比率达到８５％ 降解其他有机磷的方法的报道。 与９８％。而以金彬明为代表的有关人员主要是从受有机磷污 ３有机磷农药的微生物降解的因素 浊后的海水样中筛选、分离出一株蜡样芽孢杆菌菌株，其在温 ３．１微生物自身条件的 度高达２８摄氏度的情况下降解甲胺磷的比率高达４８．９％。 微生物本身的降解能力是有机磷农药微生物降解的 除此以外，诸如可以降解甲拌磷、对硫磷等的小球绿藻属 因素中最重要的因素，不同种类的微生物，其代谢活动各具特 之类的一些藻类一定程度上也可以降解有机磷农药，但是学 色，适应性也千差万别，而且同类型的不同菌株对相同的有机 界对其的研究却少之又少。 底物的反应也各不相同。加之，微生物具有较强的适应环境 ２有机磷农药的微生物降解机理分析 的能力，很容易驯化，经过一阶段的适应新生化合物可以促使 ２．１微生物的有关活动改变微环境继而间接促进农药被降解 微生物产生与之对应的酶系降解它，且还可以借助于基因突 通常有三类作用形式：（１）种间协同代谢，主要是指相同 变来构建新酶系降解它。传统主要是采用单一的微生物菌株 环境下的数种微生物相互联合来代谢一种有机磷农药，在此 的纯培养来降解农药的微生物，但是这一方式不如混合培养 培养混合茵可谓是俱佳解决办法。（２）共代谢作用，即微生物 合理，前者一般情况下没有生物降解需要的整个酶的遗传合 虽然有可利用的碳源存在，但仍对原先不能够利用的物质进 成信息，其在降解难度较高的化合物中没有充足的训话时间， ——斟协论坛・２０１３年第４期（下）—— 磁性纳米粒子在生物医学上的应用 口林逸飞 湖北・武汉４３００７９） （华中师范大学物理科学与技术学院摘要：磁性纳米粒子因其独特的性能而具有广泛的应用价值，尤其在生物分离、临床诊断、肿瘤治疗、靶向运输 和组织工程领域，给人类疾病的治疗带来新的契机和希望。通过对磁性纳米粒子在上述方面的应用，概述说明 其在生物医学方面的重要应用。 关键词：磁性纳米粒子 生物医学 应用 中图分类号：ＴＢ３８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７．３９７３（２０１３）００４－０９０－０２ Ｉ引言 高催化反应活性仅足生物酶的特性之一，不仅如此，酶的 磁性纳米材料是纳米材料的一个重要分类，除了在物理 催化底物有非常好的专一性和选择性，是一种十分理想的催 往往需要固定化酶， 和化学方面具有纳米材料的介观特性外，还因为其具有如磁 化剂。催化反应时若用生物酶进行催化，有序颗粒的小尺寸效应，宏观量子隧道效应，特异的表观磁性， 酶的固定化既有助于实现酶与底物及其产物分离，又可以实 超顺磁性等特殊的磁性能力，因此导致它奇特的应用。 ２磁性纳米粒子在生物分离中的应用 ２．１蛋白质和ＤＮＡ的磁分离 现酶的重复利用。生物酶都具有很多的官能团，能够通过许 多方式包括共价耦合、交联、物理吸附等方式将它们固定在磁 性颗粒的表面。Ｕｌｍａｎ研究小组实现了酶的偶联，酶在偶联到 蛋白质和ＤＮＡ的分离是生物技术中的一个难题，目前为 磁性纳米粒子表面以后，其稳定性大大提高，即便是在ｌ４天 止，还没有一种成熟和完善的方法把其从复杂生物混合体系 后，被偶联的酶活性仍能保持在原始酶的８５％左右。 中分离出来。近年来，采用磁性纳米粒子与传统的方法相结 与传统方法相比，酶的分离通过生物酶在磁纳米粒子表 合来分离蛋白质和ＤＮＡ的科研项目日益增多。 面的固定化来实现有许多的得天独到的优点。首先之一可以 例如Ｘｕ等利用小分子的多巴胺与氨基三乙酸结合，改性 快速分离酶与产物和底物，提高酶的利用率；其次酶的稳定性 改性磁性纳米粒子的表面。改性后磁性纳米粒子在细胞裂解 将得到提高，并保持酶在不同介质中的催化活性。 中蛋白质（六聚组氨酸所标记）进行分离，每毫克磁性纳米粒 ３磁性纳米粒子在临床诊断和治疗中的应用 子能够分离的最大蛋白载荷为２－３ｒａｇ，是商品化微米级粒子 ３．１磁共振成像造影剂 的２００余倍，其最小分离浓度达到３．３×ｌｆ ｍｏｌ／Ｌ，体现了磁性 纳米粒子在生物分离领域中的巨大优势。 ２．２生物酶的磁偶联和磁分离 磁性纳米粒子经一些生物物质表面或化合物修饰后容易 被生物组织如癌、肿瘤等部位吸附，在磁场帮助下可定位进行 精确观测，同时又具有不透过性，所以完全可以作为核磁共振 继而无法进化出整个代谢途径，相反，后者则更能抵御微生物 ４结语 降解时产生的毒物质。 ３．２农药种类的影响 新形势下，随着科学技术的卓越发展，尤其足微生物技术 的日新月异，有机磷农药的微生物降解已经取得了可喜可赞 诸如农药化合物的空间结构、分子量、数量及取代基的种 的成绩，而且新生的降解酶、降解微生物与生物工程的有机结 类均会或多或少地制约微生物对它的降解。一般地，高分子 合，微生物对有机磷农药的降解作用将会大大增强。不过， 化合物的降解难度要比低分子量化合物的降解难度高的多， 能忽视的是竭尽所能地使微生物发挥对农药的降解作用，继 且复合物与聚合物抵抗生物降解的能力更强；空间结构复杂 而达到微生物经济、高效率地降解有机磷农药是当务之急。 的要比简单的更难降解。以陈亚丽为代表，其曾报道，假单胞 菌ＷＢＣ．３很容易降解苯环上有ＮＨ 、ＯＨ的化合物：ＰｏＲｅｒ 参考文献： 等人借助于小规模堆肥研究了多环芳烃的降解问题，并指出 【１】吴翔，甘炳成．微生物降解有机磷农药的研究新进展【Ｊ】．湖 ５－６环的芳烃要比２－４环的难降解的多。同时，存在于土壤中 南农业科学，２０１０（１９）． 展【Ｊ】．河北工业科技，２００８（０６）． 广西农业科学，２０１０（０１）． 农业科学，２０１０（１９）． 的活性酶备受有机磷农药的制约，且随着外界环境的改变抑 【２】王晓辉，杜利平，赵丽霞．有机磷农药微生物降解研究新进 制程度也会发生变化，不同种类的有机磷农药对酶的制约也 各不相同。至此，酶对众多农药展现出不同的降解活性。 不一样，相应地，有机磷农药对酶的活性的不仅有刺激性，且 【３】 张婵，廖晓兰．有机磷农药的微生物降解技术研究进展【Ｊ】． 除此以外，微生物的生存与生活也深受外部环境的影响， ［４］刘建利．微生物降解有机磷农药污染的研究进展【ＪＪ．湖南 继而一定程度上削弱了微生物的降解能力及影响了其代谢活 ５】杨柳，陈少华，赵川，等．新技术在农药微生物降解中的应用 性。归纳起来这些因素是温度、水分、酸碱度、营养状况、底物 【【Ｊ］．生物技术通报，２０１０（０３）． 浓度、氧气量、表面活性剂等。 ——斟协论坛・２０１３年第４期（下）——
