长残留除草剂污染土壤微生物修复的分子生物学机理及其应用研究

近年来，除草剂大量使用严重污染土壤，造成作物药害。除草剂在土壤中的残留动态过程与土壤微生物的降解与转化密切相关，了解微生物在这一过程中的作用对于受污土壤的生物修复具有重要的理论和实践意义。本项目选择使用量大，残留问题严重的磺酰脲类除草剂为研究对象，以S113等高效安全降解菌株为材料,研究：①磺酰脲类除草剂微生物降解的代谢过程和分子生物学机制；②接种微生物在污染土壤中的定殖、降解活性；③接种微生物和土著微生物对除草剂的降解效果与协同代谢；④人工投加降解菌对污染土壤生物强化修复的效果及生态学效应。本项目研究除草剂污染土壤微生物修复的分子生物学机理，从群体、细胞、酶、基因等不同层次研究接种微生物对除草剂污染土壤的修复机理、代谢调控及生物学过程，研究结果将阐明除草剂污染土壤生物修复的分子生物学机理。

本项目以使用量大，残留问题严重的磺酰脲类除草剂为研究对象，研究了磺酰脲类除草剂的微生物降解的分子生物学机理与污染土壤微生物修复的生态学效应，取得以下成果：①筛选到4株磺酰脲类除草剂高效降解菌株，并将甲磺隆降解菌S113鉴定为新种。②研究了磺酰脲类除草剂微生物降解的代谢产物与途径，包括菌株S113降解噻磺隆、甲磺隆的代谢产物与途径，菌株XJ-412-1降解甲磺隆的代谢产物与途径；菌株YBL2降解降解异丙隆、敌稗及3,4-二氯苯胺的代谢途径。③首次克隆到磺酰脲除草剂微生物降解关键酶基因sulE，苯胺类除草剂降解基因yag基因簇，敌稗水解酶基因prpH，酰胺水解酶基因pamh。 ④研究了磺酰脲除草剂降解关键酶基因sulE的表达及SulE的酶学特性，苯胺类除草剂降解基因簇yag的表达与酶学特性，酰胺水解酶基因pamh的表达及酶学特性。⑤研究了人工投加降解菌对污染土壤生物强化修复的效果及生态学效应。本项目从菌株、酶、基因等不同层次研究微生物对除草剂降解的机制，以及污染土壤微生物修复的生态学效应，阐明了除草剂污染土壤生物修复的分子生物学机理。