[00388676]农药残留微生物降解技术的研究与应用

农药残留微生物降解技术是南京农业大学李顺鹏教授领导的研究团队首创的具有自主知识产权的新型原位生物修复技术，是针对农业生产过程中杀虫剂、杀菌剂、除草剂等化学农药不用不行，而大量的施用又会造成农产品以及农业生态环境中农药残留严重超标、农产品市场竞争力下降等严重情况，克服物理、化学处理修复难度大、成本高，并且还会有二次污染的缺陷，从生物技术的角度，利用微生物种类繁多，代谢类型极为丰富的生物多样性原理与特点，通过筛选高效农药残留降解菌株，并经现代化工业大规模发酵制成菌剂，利用微生物所产生的酶类应用于农药残留的原位生物修复技术，达到清除土壤、水体、农产品中有机污染物的目的，形成核心技术，并与其他配套技术相组合，建立一套生产体系，生产绿色、无公害农产品。研究成果：1.农业环境微生物种质资源库的建立：筛选到高效安全降解菌株20多株，菌株性能优越，农药残留降解率高达在95-99.8%，而且菌株本身无毒、无害、无二次污染。有机磷降解菌降解甲基对硫磷的效果达100%，国内外未见报道，该菌株已经申请了专利。2.降解菌株基础研究：开展了一系列难降解有机化合物代谢途径研究与物质循环研究，降解菌的分子生态学研究，降解性基因的定位与克隆，降解酶基因的表达与酶学研究，基因工程菌的构建与其环境释放安全性评价，工程菌的稳定表达与高效表达等研究，建立了一整套有毒难降解有机化合物微生物降解研究的手段与方法，构筑了全面的技术平台，研究水平处于国际先进，国内领先水平。3.降解基因的克隆与多功能基因工程菌的构建：通过鸟枪法克隆到一个2.2kb的新的甲基对硫磷水解酶基因，并在Genbank登录(AF338729)，该基因正在申报专利(申请号01100597.1)。构建了重组表达质粒，转化大肠杆菌中，经诱导甲基对硫磷水解酶表达量为18.7%，并对该酶的酶学特性进行了研究。构建了能降解有机氯及有机磷和同时降解3 种以上有机磷农药的降解菌各1株，能同时高效降解甲基对硫磷和呋喃丹农药的工程菌1株，在实验室条件下降解性能显著，酶活提高6倍。实现了甲基对硫磷水解酶基因在芽孢杆菌中的高效表达，表达量提高了20多倍，获得既有农药降解能力又有生防功能的工程菌株。4.农药残留降解菌的生态学研究：以 gfp-mu为标记基因构建了启动子探针载体pRobe-gfp，建立M6菌的启动子文库，获得了35个对gfp-mu具有启动活性的片段，将其构建到广宿主载体上，得到了重组质粒，可以用于释放到环境中的降解菌的跟踪实验，该项目采用发光酶基因与绿色荧光蛋白(GFP)标记法研究了农药降解菌生态效应，该研究接近国际先进水平。5.在国内外刊物发表学术论文50余篇；研究成果已两次通过江苏省科委、省环保局、教育部组织的省部级专家鉴定与大田应用现场验收鉴定。经查新，成果在国内外处于领先水平，并获得了专利(ZL96106317.3)。还被评为中国专利优秀奖、国家发明铜奖，获得国家级重点新产品称号(2001)。中央电视台、科技日报、新华日报、江苏科技报等新闻媒体多次宣传报道，2次参加国际学术会议交流，受到中外科学家的关注与高度评价。6.应用水平：该技术实现了农药残留降解菌剂工业化生产，并与抗病虫优良品种、生物防治技术、土壤培肥技术、海涂改造技术、果蔬鲜切技术、检测技术等配套技术的组装、完善，形成了一条行之有效的、低成本的绿色农产品生产、加工体系。经查新，在国内外尚属首次。现项目已经在江苏、山东、辽宁、浙江、河北、海南、河南、山西等省推广应用，建立了一大批试验示范基地，已累计应用100万亩以上，在稻米、蔬菜、茶叶、果园、早竹笋和芦笋等无公害农产品生产上取得了显著的经济和社会效益。通过该项目的实施已形成三个品牌，其中一个获南京市第一个绿色食品证书。