有机磷农药的微生物降解研究进展

侯金丽

摘要 有机磷农药的微生物降解技术具有快速、无残留无毒、有效、无二次污染、成本低、生态恢复性好、代谢繁殖快、净化处理效果显著等优点，逐渐为人们所关注。该文综述了降解有机磷农药的微生物种类、有机磷农药微生物降解酶的种类及其特性和新技术在有机磷农药微生物降解中的应用，并对微生物降解有机磷农药的发展前景进行了展望。

关键词 有机磷农药；微生物降解；研究进展

中图分类号 S481+.8 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）14-0139-01

有机磷农药是农药重要品种之一，是高毒性农药，属于有机磷酯类化合物，其在防治农业虫害中，具有广谱、经济、方便、高效等优点，在20世纪80年代前一直是国内外广泛生产和应用的最主要的农药品种。随着农林业的快速发展，有机农药的大量使用带来了许多负面效应。它结构稳定，难以被体内酶分解，通过富集和食物链，会加剧浓度集合扩散，污染生态环境和农产品，造成粮食、果蔬、水果等有机磷农药残留严重超标，危害非靶生物，严重威胁人类健康[1-2]。为了维护自然生态平衡，保证农业和生态环境的可持续发展，如何安全、有效地降低和消除环境中的有机磷农药势在必行。有机磷农药的降解方式主要有光化学降解、化学降解和生物降解。生物降解主要是微生物降解，微生物降解与其他方式相比，具有快速、无残留、无毒、有效、无二次污染、成本低、生态恢复性好、代谢繁殖快，净化处理效果显著等优点，显示出较好的应用前景。

1 降解有机磷农药的微生物种类

截至目前，包括细菌、真菌和藻类多种微生物在内的多种降解高效菌已被分离，其中，对细菌的研究较为深入。不同种类有机磷农药其降解微生物种类不同，具体如下：①马拉硫磷。木霉属、曲霉属、假单胞菌属、节细胞菌属、黄杆菌属、极瘤细菌属。②甲胺磷。青霉属、木霉属、曲霉属、酵母属、黑曲霉、假单胞菌属、芽孢杆菌属、蜡样芽孢杆菌属、嗜中温假单胞菌属。③敌百虫：青霉属。④甲拌磷。小球绿藻属、假单胞菌属、硫杆菌属。⑤敌敌畏。木霉属、假单胞菌属。⑥苯硫磷。芽孢杆菌属。⑦地虫磷。青霉属、根霉属[3]。⑧乐果。曲霉属、假单胞菌属、不动菌属、类产碱单胞菌属。⑨对硫磷。小球绿藻属、青霉属、木霉属、曲霉属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、固氮极毛杆菌属、短杆菌属、黄单胞杆菌属 、极瘤细菌属。⑩甲基对硫磷。假单胞菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、短杆菌属。

2 有机磷农药微生物降解酶的种类及其特性

微生物对有机磷农药的降解通常依靠水解酶类、氧化还原酶类、裂解酶类和转移酶类的酶促反应进行。有机磷农药微生物降解酶的种类、特性及其主要作用位点如下：①作用位点。主要包括苯环、-NO2、P-O-烷基、烷基、P-O-芳基、-C-P、C-P、O= P-NH2。②酶的种类。主要包括氧化酶、还原酶、水解酶、氧化酶、水解酶、磷酸变位酶、裂解酶、水解酶。③酶的催化作用。主要包括羟基化（苯环开环）、将硝基还原成氨基、亲核进攻脱烷氧基、甲氧基、乙氧基等、对硫磷降解途径、分子内重排产生磷酸酯和磷酸烯醇式丙酮酸、碳-碳键断裂有机磷矿化的必经途径、甲胺磷水解的主要途径[4-5]。

3 新技术在有机磷农药微生物降解中的应用

目前，基因工程及分子生物学的迅猛发展带动了各种生物学技术的涌现，传统有机磷农药降解研究中的障碍得以克服，从而开辟了新的途径。这些技术包括固定化微生物技术（固定化细胞、固定化酶）、基因工程技术（构建高效降解菌、DNA改组提高酶活性）、多菌株复合系的构建、微生物表面展示技术等。

4 微生物降解有机磷农药的未来发展趋势展望

目前，虽然在有机磷农药微生物降解研究方面已经取得了一定的成就，但仍然有很多问题亟需解决，未来微生物降解有机磷农药的研究重点主要包括以下几个方面：一是建立高效降解菌的种子库，以利于筛选高效有机磷降解菌，提高其降解能力；二是采取基因诱导变异的方法，开发降解酶制剂产品，同时通过克隆与表达降解酶基因，提高其降解能力；三是对有机磷农药微生物降解机理、生物降解代谢途径、中间产物的类型、毒性和积累机理等进行深入研究[6-7]。随着多学科先进技术的综合运用，将推动微生物在有机磷农药降解方面的潜力得到更充分的体现，成本低、无污染、效率高的微生物有机磷农药降解菌的发展前景将更加广阔[8-9]。

5 参考文献

[1] 金潇，颜冬云，秦文秀.有机磷农药的微生物降解技术[J].湖南农业科学，2011（9）：93-97.

[2] 王燕，刘建峰，刘振华，等.环境中有机磷农药微生物降解技术的研究进展[J].安徽江农业科学，2013，41（16）：7163-7164.

[3] 杨柳，陈少华，赵川，等.新技术在农药微生物降解中的应用[J].生物技术通报，2010（3）：81-83.

[4] 吴翔，甘炳成.微生物降解有机磷农药的研究新进展[J].湖南农业科学，2010（19）：71-73.

[5] 王永杰，李顺鹏.有机磷农药广谱活性降解菌的分离及其生理特性研究[J].南京农业大学学报，1999（2）：42-45.

[6] 石成春，郭养浩，刘用凯.环境微生物降解有机磷农药研究进展[J].上海环境科学，2003（12）：863-867.

[7] 柏文琴，何凤琴，邱星辉.有机磷农药生物降解研究进展[J].应用与环境生物学报，2004（5）：675-680.

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