微生物生态学-10-1污染环境的微生物修复技术

污染环境的微生物修复技术蒋建东E-MAIL：jiang_jjd@njau.edu.cn 环境的化学污染化学曾经为社会的进步发现了或合成了成千上万种新的化合物，到了1985年，在美国化学文摘（ChemicalAbstracts,CA）上正式登录的化合物数目已达到了600万种，1990年就超过了1000万种，目前已知的化合物远远超过3000万种！全球人工合成的化学物质，1970年已达6000多万吨，到1985年增加到2亿5千万吨。大量的环境异生物质通过各种途径进入环境，含量不一，变化多端，对环境带来巨大影响，给地球生物带来各种即时的或潜在的危害。 进入自然界中的化合物（污染物）受到物理、化学、光化学和生物的作用而降解转化。研究证明，生物作用是物质降解的主要机制，而微生物又在其中占重要地位。 微生物具有强大的降解转化能力微生物种类繁多，分布广，代谢类型多样微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快微生物繁殖快，易变异，适应性强具有多种降解酶微生物的降解性质粒对环境异生物质的降解 质粒降解底物寄主质粒大小传播方式寄主范围NAH萘恶臭假单胞菌（Ps.putida）70kb接合广SAL水杨酸盐恶臭假单胞菌（Ps.putida）63、72、82kb接合广CAM樟脑恶臭假单胞菌（Ps.putida）>200kb接合广OCT正辛烷、乙烷、癸烷、辛烷嗜油假单胞菌（Ps.oleovoransPpG6）>200kb非接合未知XYL甲苯、对或间二甲苯小田假单胞菌（Ps.avilla）117kb接合广TOL甲苯、对或间二甲苯、1、2、4—三甲基苯恶臭假单胞菌（Ps.putida）117kb接合广FP对位、间位或原位甲酚铜绿假单胞菌（Ps.aerubinosa）未知接合未知ETB甲苯、乙苯、苯甲酸荧光假单胞菌（Ps.fluorescend）未知接合未知pAC21二联苯、对氯联苯克氏杆菌（KlebsiellapneumoniaeAC901）65kd接合未知PKF1二联苯、对氯联苯不动杆菌属（Acinetobatersp.）节杆菌属（Arthrobatersp.）53.7kd接合未知pAC253—CBA恶臭假单胞菌属117kb接合未知pB133—CBA恶臭假单胞菌属117kb接合未知pAC274—CBA恶臭假单胞菌属110kb接合未知未命名质粒3、5—二甲基酚恶臭假单胞菌属>78kb接合未知pAC313、5—二氯苯甲酸恶臭假单胞菌属72kb接合未知pJP12、4—D、3—CBA、MCPA争论产碱菌（Alcaligeresparadoxus）88kb接合广pJP3、4、5、72、4—D、3—CBA、MCPA真氧产碱菌（Al.eutrophusB13）80kb接合广pJP2、92、4—D、MCPA争论产碱菌52kb接合广天然降解性质粒 pUO1氟代乙酸盐莫拉氏菌属（Mraxellasp.）43.7kb接合未知未命名质粒2、6—二氯甲苯洋葱假单胞菌（Ps.cepacia）63kb接合未知pWR13—CBA假单胞菌72kb/40kb接合未知pDG3、42、4、5—T洋葱假单胞菌（Ps.cepacia）170kb接合未知pOADAcd未知未知未知NIC菸碱/菸碱盐凸形假单胞菌（Ps.convexa）未知接合未知pKG2菲、联苯Beijerinckiasp.20.8kb未知未知ASL芳基苯磺酸P.testo.steroni61kb未知未知DBL硫芴假单胞菌55kb未知未知pCIT1苯胺假单胞菌100kb未知未知PEG苯乙烯P.fluorescenaST37kb未知未知pCS1对硫磷P.diminuta60kbpOAD2尼龙寡聚体黄杆菌（F.sp.k172）60kbpWE1(BHC)六六六气单胞菌（Aeromonassp.IIs-A）未知未知未知RAF棉子糖大肠杆菌(E.coli)未知接合未知SCR蔗糖大肠杆菌(E.coli)未知接合未知LAC乳糖小肠结肠炎耶而森氏菌（Yersiniaenterocolitica）50kb接合未知PKJ甲苯假单胞菌未知未知未知pOAP26—氨基乙酸黄杆菌（Flavobacteriumbrevi）未知未知未知PWR五氯苯甲酸CYM对异丙基甲酸2-HP2-羟基吡啶未命名质粒冷彬醇Rhodococcuserythopolis 微生物对污染物降解机制矿化作用（mineralization）指有机物在微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物的过程，是彻底的生物降解（终极降解)，可从根本上清除有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应。共代谢作用（Co-metabolism）当环境中存在其他可利用的碳源和能源时，难降解的化合物才能被利用（被修饰或转化但非彻底降解）。 生物降解与生物催化数据库共收集了1147种化合物；178条代谢途径；1236种反应；802种酶；共涉及467种微生物总结了252条生物降解与转化的规律 Dehalococcoidesethenogenes,清除有机溶剂造成的污染；PseudomonasputidaKT2440,有机污染物的生物修复中潜力巨大，该菌株甚至还能促进植物生长并具有抗植物病害作用；Alcanivoraxborkumensis,海洋石油消除。Caulobactercrescentus,应用于低营养水环境的生物修复；455TotalGenomes438Complete,17Incomplete，31Archaea,421Bacteria,3Viruses完成全基因组测序的环境修复修复相关 Geobactersulfurreducens,帮助转化铀和其它一些放射性金属物质Desulfovibriovulgaris,帮助修复铀和铬等重金属污染；Shewanellaoneidensis去除铬、铀等环境有毒金属；Deinococcusradiodurans，地球上最耐辐射的的生物，耐受的辐射剂量150万拉德，是人类耐受1000-3000倍； 微生物修复技术是指利用处理系统中的微生物的代谢活动来减少污染现场污染物的浓度，或者使环境中的污染物的危害减少到最低程度。这种技术的最大特点是可以对大面积的污染环境进行治理，目前所处理的对象主要有石油、废水及农药污染。 微生物修复的产业化水平国外尤其是美国许多生物修复公司，针对土壤污染物种类，研制了相应的微生物制剂、营养添加剂和配套的工艺措施，开展了土壤中化学农药、石油烃、重金属等污染的微生物治理。美国BCI公司（BioremediationConsultingInc.）美国WIKAssociatesInc美国工程服务生物修复公司（EngineeringServicesandBioremediationCompany）。 美国WIKAssociateInc.开发的Bugs+plus系列环境修复用生物制剂产品 石油污染的微生物降解与修复 石油是含有多种烃类（正烷烃、支链烷烃、芳烃、环烃）及少量其他有机物（硫化物、氮化物、酸类）的复杂混合物。 石油废水中常见的有毒烃类有机化合物 石油废水中常见的有毒的含氮、含硫有机化合物 目前环境中烃类化合物污染的主要来源是石油污染，石油开采、运输、加工、使用过程均可对环境造成污染；油轮失事、油田漏油、喷井等使大面积海域或土地受严重的污染。 2003年，载有7.7万吨燃料油的“威望号”油轮13日在西班牙加利西亚省海域搁浅，船体破裂，有5000吨料油泄漏，形成一条巨大的污染带。原油在强风大浪的作用下，已经蔓延到加利西亚海岸。 船体侧翻正在下沉沉没瞬间平静下的不安 海底“定时炸弹”“威望”号油轮上共载有7万多吨原油，目前，泄漏的原油总数已猛增至5000吨，对西班牙境内腓尼斯特雷角和马尔皮卡间33.6公里的海域造成严重污染。在污染最严重的海域，泄漏的原油有38.1厘米深，一眼看去海面上一片黑。由于数十万鸟类都在事发海域过冬，原油的泄漏将会对当地的生态环境造成毁灭性打击，一些珍贵物种从此不复存在。 海洋表面的石油经扩散、挥发、乳化、沉淀后，部分可能受紫外线作用而发生光分解，但速度很慢。石油降解微生物广泛分布于自然界。微生物可在1～2周内形成细菌群落，2～3月内石油被分解消失。石油降解微生物目前已知有100余属，200多种，分属于细菌、放线菌、霉菌、酵母和藻类。 石油降解微生物细菌：假单胞菌属(G-)、黄杆菌属、棒杆菌属、无色杆菌属、不动杆菌属、小球菌属、弧菌属、蓝细菌等放线菌：洛卡氏菌属和分支杆菌属，但对烃类降解不彻底，有中间产物积累。真菌：有枝孢霉、曲霉、青霉等属的菌株；酵母有假丝酵母属（Candida），红酵母属、球拟酵母属中的菌。 石油生物降解机理：（1）烷烃的分解过程是逐步氧化，微生物攻击链烷的末端（次末端）甲基，由加氧酶催化生成相应的醇、醛（酮）和酸（酯），而后经β-氧化，形成短链脂肪酸和乙酰CoA进入三羧酸循环。R-CH2-CH3R-CH2-CH2OHR-CH2-CHOR-CH2COOHβ－氧化MFOMFOMFO 环烷烃降解途径 芳香烃化合物好氧代谢途径芳香烃被微生物降解时，如有侧链，一般先从侧链开始氧化。然后发生芳香环的氧化：由加氧酶氧化为邻苯二酚（儿茶酚），二羟基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环（如苯）。多环芳烃的生物降解，现先是一个环二羟基化、开环，然后第二个环以同样的方式降解。 咔唑(Carbozole，简称CA)的代谢由于大部分咔唑类、噻吩类杂环化合物的化学键相当牢固，在常温常压下，化学法几乎不可能降解石油中有机硫、有机氮及其它难以降解的杂环化合物。 含原油废水的处理效果 化石燃料煤和石油的微生物脱硫技术 化石燃料煤和石油中所含有的有机硫和无机硫是环境的重要污染源严重性1998年我国有一半以上城市降水pH低于5.6。华中地区酸雨出现频率大于70%，降水的年均pH低于5.0，酸雨面积占国土面积的30%，是继欧洲、北美后世界第三大中酸雨区。迫切性随着能源危机的逐步加剧，开采高硫化石燃料成为必然。高硫化石燃料必须预先经过脱硫处理才能进一步使用。 煤炭的化学结构模型 石油大分子的放大结构图 有机硫类型有机硫化物包括硫醇、硫化物及含硫的杂环化合物，共分为13类，包括176种不同结构，其中噻吩含量最多。 炼油过程中物理和化学的除硫成本大原油中大多数的H2S是在油井现场的油气分离过程中除去的。在炼油厂采用催化裂解和加氢脱硫(HDS)过程，加热到350C后蒸馏除去结合硫，但这些技术需高温、高压，且能耗大。目前相当多的资金用于石油的物理化学法脱硫上，1993年全世界用于HDS过程的资金达250亿美元。到下个世纪，随着需求的增加和低硫原油的耗尽，高硫原油将不断增加，因此石油脱硫成为必然。 生物脱有机硫的优势BDS在常温常压下操作，而且能耗比HDS低70-80%。该过程还可回收有机磺酸盐等高值化学品，可为炼油厂增加经济效益。采用BDS技术的投资额约为加氢脱硫技术(HDS)的一半，操作费用比HDS低10%-25%。据报道，采用BDS可使FCC汽油的硫含量从1400ppm降至150ppm(以满足整个汽油组分平均硫质量含量为50ppm的要求)。从整个汽油组分来讲，炼油厂每m3成品汽油的BDS成本1.59-2.65US$，低于HDS成本。 FCC汽油中硫化合物的分布及炼制油品要求含硫化合物含硫量(ppm)炼制汽油硫含量(ppm)Mercaptans68Thiophene5266C1-Thiophene66167Tetrahydrothiophene1621C2-Thiophene183233C3-Thiophene12680C4-Thiophene1390Benzothiophene（BTH）3090 微生物脱硫的途径以二苯并噻吩为模式化合物的脱硫途径以苯并噻吩为模式化合物的脱硫途径以噻吩为模式化合物的脱硫途径 二苯噻吩(Dibenzothiophene,简称DBT)被作为一个脱有机硫模式化合物来研究在高馏分油中，超过60%的硫是以二苯噻吩及其衍生物的形式存在的，因此实验室一般使用DBT作为生物脱硫研究的模式化合物。 生物脱有机硫代谢途径类型碳架破坏途径(C-C键被切断)碳架保留途径(专一地切断C-S键而保留完整的碳架) (1)碳架破坏途径(C-C键被切断) (1)碳架保留途径(专一地切断C-S而保留完整的碳架) 苯并噻吩（Benzothiophene，BTH）脱硫代谢途径FCC汽油中主要的含硫有机化合物包括BTH及其衍生物，其中BTH占30%。Finnertyetal.（1983）报道了几株可以利用BTH为专一硫源和碳源进行生长的菌株，不过由于其损失燃料热值而没有应用价值。近几年发现能够了专一性降解BTH菌株，主要包括戈登氏菌株、类芽孢杆菌、中华根瘤菌以及红球菌。 微生物脱有机硫—BTH降解途径A是BTHB是BTHsulfoxideC，D是BTHsulfoneF是benzo[e][1,2]oxathiinS-xoideE是o-hydroxystyreneG是2-(2’-hydroxyphenyl)ethan-1-al微生物包括：戈登氏菌株（Gordoniasp.）213E类芽孢杆菌（Paenibacillussp.）A11-2红球菌（Rhodococcussp.）T09中华根瘤菌（Sinorhizobiumsp.）KT55红球菌KT462 噻吩（Thiophene）代谢噻吩代表了最简单的杂环含硫化合物。生物处理方法，一般都会导致噻吩的降解，而得到开环的化合物。至今还没有报道通过硫专一途径脱除噻吩中硫的菌株。 其它含硫化合物的代谢硫醇和烷烃化的硫醇。菌株为排硫硫杆菌（Thiobacillusthioparus），可以通过甲基硫醇氧化酶作用，氧化硫醇定量生成甲醛，S0和过氧化氢。 处理柴油（535ppm）含硫化合物检测X7B休止细胞作用于柴油后，GC-AED检测含硫化合物变化535ppm72ppm 柴油（535ppm）中烷烃变化情况GC-FID检测柴油经过生物催化剂处理前后烷烃变化，图中显示烷烃为C12-C25。 汽油脱硫前后含硫有机化合物的变化 汽油脱硫前后烃类物质变化情况脱前脱后 农药的微生物降解与修复技术 农药作为农业丰收的重要保障，在世界各地范围内广泛使用世界各地的农药使用情况(2002数据)世界年使用量为140万吨（纯品）北美占30.3%(美国28%)欧洲占22.7%亚洲占25.8%南美占12.3%其它占9%全球市场达277亿美元;除草剂占48%杀虫剂占28%杀真菌剂占19%其它占5% 世界上超过1亿公顷的土壤受到污染美国3.2千万公顷欧盟超过1亿处地方受污染其中3万处急需处理，超过10亿m3的土壤EuropeanTopicCentreSoil,1998世界各地的土壤污染问题农药的污染现状 除草剂的药害问题磺酰脲类除草剂在土壤中降解缓慢，残效期长，土壤中的累积残留往往对下茬作物产生药害。2005年内蒙古呼伦贝尔市1300万亩大豆田因除草剂药害减产30%；黑龙江省5000万亩大豆田因除草剂药害，减产25亿公斤。 降解农药的微生物种类微生物农药细菌假单胞菌属芽胞杆菌属节杆菌属气杆菌属土壤杆菌属产碱杆菌属无色杆菌属枝动杆菌属变形杆菌属丝核菌属拟杆菌属棒状杆菌属链球菌属八叠球菌属梭状芽胞杆菌属黄杆菌属硫杆菌属不动杆菌属沙雷氏菌属欧氏植病杆菌属毛螺菌属农杆菌属莫拉氏菌属克氏杆菌属肠细菌属生孢纤维粘菌属漆斑菌属微球菌属邻单胞菌属丙烯醇、三氯乙酸、敌敌畏、甲胺磷、二嗪农、2，4－D、DDT、地乐酚、二硝甲酚、五氯酚钡、氯苯胺灵、敌稗、3911、茅草枯、灭草隆、狄氏剂、异狄氏剂、西马津、林丹、对硫磷乐果、甲胺磷、敌敌畏、对硫磷、甲基对硫磷、杀螟松、C－6989、MMDD、DDT、三氯甲酸、茅草枯、狄氏剂、利谷隆、毒莠定、灭草隆、苯硫磷、七氯二嗪农、草藻灭、三氯乙酸、茅草枯、毒莠定、西马津、2，4－D、PCBDDT、甲氧DDT、2，4－D、狄氏剂、异狄氏剂三氯乙酸、茅草枯、毒莠定、DDT、氯苯胺灵三氯乙酸、茅草枯、2，4－D、3-CBA、MCPA2，4－D、2，4，5－T、氯苯胺灵、茅草枯、PCB2，4，5－TDDTN－甲酰基－L－犬尿素、地茂散氟乐灵2，4－D、DDT、地乐酚、二硝甲酚、百草枯、茅草枯DDT灭草隆DDT、百草枯三氯乙酸、茅草枯、毒莠定、氯苯胺灵、2，4－D、马来酰肼、灭草隆、甲胺磷、对硫磷甲拌磷、对硫磷PCB、对硫磷、甲胺磷、乐果、敌敌畏DDTDDT氟乐灵茅草枯2，4－D、3－CBA、MCPAPCB林丹2，4－D五氯硝基苯三氯乙酸对硫磷、甲基对硫磷、辛硫磷、氯苯 放线菌小单孢菌属诺卡氏菌属链霉菌属真菌青霉属曲霉属链孢属小从壳属葡萄孢霉属枝孢霉属链孢霉属毛霉属镰孢霉属根霉属葡萄状穗霉菌属长孺孢属头胞霉属木霉属酵母属脂肪酵母属三氯乙酸、七氯2，4－D、DDT、三氯乙酸、茅草枯、七氯、五氯硝基苯、毒莠定2，4－D、2，4，5－T、茅草枯、五氯硝基苯、西马津、二嗪农、DDT茅草枯、七氯、五氯硝基苯、毒莠定、西马津、艾氏剂、灭草隆、灭草尔、除草醚、敌稗、碳氯灵、扑草净、莠去津、敌百虫、氯黄隆2，4－D、七氯、五氯硝基苯、毒莠定、西马津、艾氏剂、灭草隆、灭草尔、除草醚、敌百虫、莠去津、草乃敌、异艾氏剂、利谷隆茅草枯五氯硝基苯、福美双毒莠定莠去津、扑草净地茂散DDT、五氯硝基苯艾氏剂、莠去津、DDT七氯、莠去津、地可松西马津五氯硝基苯、毒莠定莠去津、扑草净DDT、对硫磷克菌丹、毒莠定、PCB、苯酚百草枯 对硫磷、甲基对硫磷降解途径假单胞菌属和枯草芽孢杆菌等都能通过硝基还原作用或磷酯键上酶促水解作用，最终产物可能生成CO2和NO2-。 均三氮苯类除草剂S-阿特拉律降解的一般过程（引自CYanze-Kontchou和NGschwind,1994）三聚氰胺(Melamine) 除草剂2,4-D２，４－Ｄ的降解途径（引自WalterMulbry和PhilipC.Kearney,1991） γ–HCH在SphingobiumjaponicumUT26中的代谢途径1，γ–HCH；2，γ-五氯环己烯（γ-PCCH）；3，1,3,4,6-四氯-1,4-环己二烯(1,4-TCDN)；4，1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)；5，2,4,5-三氯-2,5-环己二烯-1-醇(2,4,5-DNOL)；6，2,5-二氯苯酚(2,5-DCP)；7，2,5-二氯-2,5-环己二烯-1,4-二醇(2,5-DDOL)；8，2,5-二氯对苯二酚（2,5-DCHQ）；9，氯代对苯二酚（CHQ）；10，对苯二酚（HQ）；11，酰氯；12，γ-羟基己二烯二酸半醛(γ-HMSA)；13，顺丁烯乙酸；14，β-酮己二酸γ-HCH的降解途径（α-HCH）KeisukeM详细研究了UT26对γ-HCH的降解途径。γ-HCH的降解途径分为上游和下游途径。首先γ-HCH连续脱去两分子HCl经历五氯环己烯（PCCH）后生成1,3,4,6-四氯-1,4-环己二烯(1,4-TCDN)。再连续经历两步水解脱氯反应后生成2,5-二氯-2,5-环己二烯-1,4-二醇（2,5-DDOL）。再被脱氢生成2,5-二氯对苯二酚（2,5-DCHQ）。下游途径中2,5-DCHQ被进一步的降解为氯代对苯二酚（CHQ）、（对苯二酚）HQ直至CO2和H2O。 农药微生物降解的代谢途径与降解基因 农药污染土壤的微生物修复研究一方面在许多研究中，通过添加营养元素等外在条件刺激土著降解性微生物的作用来达到修复效果。Fulthorpe（1996）等从巴基斯坦土壤中分离的微生物都能矿化2,4-D，并发现添加硝酸盐、钾离子和磷酸盐能增加降解率。加拿大的StaufferManagement公司数年来发展了一些农药污染土壤的生物修复技术，他们在特定环境中通过激发降解性土著微生物群落的功能达到修复目的，并且在美国专利局获得了3项专利。 另一方面，许多研究证实了通过接种外源降解性微生物可以达到很好的生物修复效果。Nassser从污染了氯乙异丙嗪的土壤中分离到混和微生物培养物，接种到土壤中可将0.14mM的氯乙异丙嗪在25d内完全降解，使其矿化速度提高了20倍。Shapir等人报道，在受除草剂阿特拉津污染的土壤中投加Pseudomonassp.ADP进行生物强化，可使阿特拉津达到90-100%的降解。Struthers等分离到A.radiobacterJ14a，并将其接种到只具有少量野生降解菌的阿特拉津的土壤中，发现阿特拉津的矿化速度提高了2-5倍；而将其接种到含大量阿特拉津降解菌的土壤中则缩短了降解的延滞时间。 农药污染土壤微生物修复的小规模田间试验 南京农业大学农药残留微生物修复技术的研究进展高效降解菌株筛选与菌种库的建立 利用微生物分离筛选技术，从环境中获得有研究意义或实用价值的微生物资源一直是研究重点。目前分离筛选到农药和有毒有机污染物降解的微生物菌种资源500株以上，农药降解效率国际领先的菌株30余株，建立了种类齐全的我国最大的农药降解菌种库，能降解的农药有有机磷、有机氮、有机氯、菊酯类、氨基甲酸酯、磺酰脲类等农药。 2h内完全矿化5mg/L的α、β、γ、δ四种六六六异构体。国际报道的S.paucimobilisUT26只能降解α和γ两种异构体，完全矿化γ需要4h，20h才能降解12.6%的α异构体。六六六降解菌BHC-A（Sphingomonassp.）部分高效菌株介绍 DDT降解菌株DB-1（Sphingomonassp.）菌株DB-1的电镜照片对照处理DDT降解的紫外扫描图谱10d中对DDT的降解率在75.7-83.6%之间。而国外报道的菌株（Cladosporiumsp.）要达到相同的降解率的时间长达30d。 呋喃丹农药降解菌CDS-1（Sphingomonasagerus）24h内矿化100mg/kg的呋喃丹,国际报道的同类菌株需15d。 阿特拉津降解菌ADP-1（Micrococcussp.）24h内完全矿化100mg/kg的阿特拉津 24h内完全矿化500mg/kg的甲基对硫磷，效果稳定，降解谱广，能降解对硫磷、辛硫磷、马拉硫磷、敌敌畏、乐斯本等有机磷农药。甲基对硫磷降解菌DLL-1（Pseudomonasputida） 三唑磷降解菌mp-4（Ochrobactrumsp.）国际首次报道能降解三唑磷的高效菌株，大田水稻上的三唑磷农药降解效果90%以上。 菊酯类农药降解菌甲氰菊酯富集液92.15%甲氰菊酯CK甲氰菊酯处理氯菊酯富集液99.28%氯菊酯CK氯菊酯处理氰戊菊酯富集液55%氰戊菊酯CK氰戊菊酯处理溴氰菊酯富集液89.10%溴氰菊酯CK溴氰菊酯处理 培养36hr完全降解100ppm的多菌灵农药多菌灵农药降解菌 杀螟硫磷降解菌株FDS-1FDS-1对杀螟硫磷的降解Theconcentrationofmonocrotophos(mgL-1)Celldensity(OD600)time/hour甲拌磷降解菌株M-1DSP-1对毒死蜱的降解毒死蜱降解菌DSP-1M-1对甲拌磷的降解 处理（农药+降解菌）对照（农药）发现使用六六六降解菌可以在15d内将30mg/kg的α、β、γ、δ四种六六六异构体降解低到0.33mg/kg降解菌株的盆钵试验 发现使用阿特拉津降解菌可以明显解除阿特拉津除草剂对小麦生长的抑制空白阿特拉津(1.5mg/kg土)阿特拉津+菌剂（1亿个/g土） 降解菌剂在土壤中降解农药的动态结论：降解菌剂能有效降解农药并最终消亡，不会成为优势菌群，不会影响土壤环境的生态安全 结论：降解菌剂的使用能恢复因农药使用而造成的土壤微生物多样性的减少降解菌剂应用对土壤微生物多样性的影响降解菌剂使用对作物的影响结论：降解菌剂的使用对小麦株高、根长和鲜重等没有不良影响 平板培养法检测土壤中GFP基因标记的降解菌菌落A：未接种B：接种ABGFP基因标记的降解菌菌落发荧光土著微生物菌落无荧光菌剂跟踪与定殖 绿色荧光蛋白（GFP）基因标记的降解菌在植株根内的激光共聚焦扫描绿色荧光蛋白（GFP）基因标记的降解菌在土壤中的激光共聚焦扫描处理对照绿色荧光蛋白（GFP）基因标记菌株的激光共聚焦扫描结果表明，降解菌能在土壤和植株中定殖对照处理 新的甲基对硫磷水解酶基因mpd从甲基对硫磷降解菌M6中克隆到一个新的甲基对硫磷水解酶基因mpd(AF338729)；从三唑磷降解菌mp-4中克隆到一个三唑磷水解酶tpd基因（AY627036）。农药降解关键酶基因的克隆（18个降解基因） 还从BATH1(Arthrobactesp.)中克隆到atzA、atzB和atzC基因；六六六降解菌BHC-A中克隆到linA、linB、linC、linD、linE、linR基因。从呋喃丹和氯氰菊酯降解菌CDS-1和CDT3中分别克隆到一个新的酯酶水解酶基因。 mpd基因在E.coli中高效表达表达量占菌体总蛋白的20%34kDa mpd基因在BacillussubtilisWB800中的高效分泌表达酶活提高了28倍，简化了酶的后续纯化步骤，延长了菌剂货架期53mg/L 基因工程菌构建利用同源重组技术还构建了多功能基因工程菌6株。能同时降解有机磷/呋喃丹农药的基因工程菌m-CDS-1。高效分泌表达有机磷水解酶的基因工程菌BS-M。能同时降解呋喃丹/六六六农药的基因工程菌。能同时降解多菌灵/六六六的基因工程菌Lin-Djl-1。 基因工程菌的构建与环境释放安全性评价同时降解呋喃丹和MP的遗传稳定符合环境释放要求的基因工程菌12h出现呋喃丹降解中间红色产物（2，4-二叔丁基苯醌）工程菌降解MP出现的水解圈mpd基因通过同源重组插入到呋喃丹降解菌的染色体上，遗传稳定，没有带入其它抗性，已获批准进行环境释放。 已经完成转mpd的呋喃丹降解菌m-CDS-1和转甲基对硫磷水解酶的BS-m分别获准中间试验农业部转基因生物安全评估(农基安办字2003-T085，2004-T065)，即将进入环境释放阶段的安全评价。工程菌的中间试验安全评价工程菌m-CDS-1环境释放中间试验现场工程菌在田间能高效降解两种农药工程菌在田间逐渐消亡，不会成为优势菌群工程菌的释放不会对土著微生物的数量造成显著影响 农药残留生物修复技术应用于：土壤中残留的六六六、DDT、呋喃丹等农药的修复及除草剂药害的消除。大宗农作物（水稻、小麦、玉米等）、经济附加值高的蔬菜、茶叶、早竹笋、芦笋、金丝小枣、冬枣等当季使用有机磷、菊酯等农药残留的去除。 农药残留微生物降解菌剂获国家重点新产品称号 获农业部肥料正式登记证 农业部成果转化项目立项建设年产3000吨的降解菌剂的发酵工厂。厂区鸟瞰效果图 “农药残留微生物降解技术的研究与应用”获得2005年度国家科技进步二等奖。 谢谢！