| 单词 | 微生物降解 |
| 释义 | 【微生物降解】 拼译：microbial degradation 随着工业废水排放农药的大量使用等造成的环境污染问题越来越受到关注，生物治理(主要指微生物治理)亦越来越受重视。不易进行非生物降解的污染物，其在环境中的持留性主要决定于微生物能否降解及降解速率。因此，研究土壤微生物降解有助于弄清污染物在环境中的迁移转化规律，挖掘土壤微生物的净化能力，平衡生态系统，消除污染物对环境的隐患。 微生物具有代谢类型多的特点，几乎可降解或转化自然界存在的各种物质，尤其是有机化合物。早在1935年，前苏联就进行了微生物脱硫方面的研究。碳氢化合物的微生物降解亦早已被人们所重视。1946年，美国ZoBell报道有100多种微生物(包括细菌、酵母菌和霉菌)能在碳氢化合物的基质上生长，并降解之。1951年，Audus提出了如下观点：微生物对农药降解的过程是微生物适应农药而生长的过程，多年施用某些农药的土壤，一般含有适应该地区农药生长的微生物。由于微生物繁殖迅速，个体微小，比表面大等特点，较其它生物更易适应有毒环境。微生物降解的研究从60年代开始越来越活跃，从每年发表的文章、研究报告的篇数以及各种会议的次数看，称得上是土壤微生物领域最活跃的方面。1962年，前苏联вhuubogzeo曾对20种化学物质的生物毒性和生物降解性进行了系统的研究。1974年以来，日本环境厅环境保健部保健调查室每年进行一次对自然环境中的化学物质及其降解性的研究。1979年潼口宽治指出，确定某物质的降解微生物，首先必须分离微生物纯种。这方面的报道日益增多，如从卤代的有机酸的脱溴中得到了节细菌属的细菌，降解2，4－D(2，4－二氯代苯氧基醋酸)的萤光假单胞菌，降解蒽与菲(有机环状化合物)的黄杆菌属细菌，降解DBP(苯二酸二丁酯)的气单胞菌属细菌以及降解多种染料的假疽假单胞菌等，它们均生息于土壤中。1977年，美国EPA公布法令规定129种为重点污染物或优先污染物。1981年，塔白克等对上述污染物中的103种物质的生物降解性进行了系统的研究，并作评价：40%为易被降解物，29%为难解降物，31%为不易降解物。中国科学院微生物研究所、土壤研究所、沈阳林土所、湖北水生所、北京化工研究院环保所、吉林化工研究院、北京环保所及南京大学的研究人员在培养能代谢特殊有机污染物的菌株以及各种化学物质的生物毒性和降解性方面作了大量工作，并取得一定的成果。土壤对污染物的净化能力是多方面的，但主要是土壤微生物对污染物的降解。1967年，Bunch和Chamber提出三角瓶静培养筛选技术测定有机物好气条件下的降解效果。但静培养的很多条件与实际相差甚远，如有些污染物不能均匀分散，故在实践中不断改用新方法，如摇瓶振荡试验、土壤渗滤试验以及连续流生物反应器试验等，以确定污染物的微生物降解性能。微生物降解的研究发展相当快；加之环境工程、环境化学等不同领域的相互渗透，目前已有从土壤微生物学分出去自立一门环境微生物学的趋势。Environmental microbiology在国外已被大家接受，并且一般仅指微生物降解一类，Ames实验等属于毒理学则不计入。Environmental Microbiology由土壤微生物降解、海洋微生物降解及环境工程中的微生物降解诸部分合并而成。但这种独立亦是模糊的，如果将微生物降解的大部分归入土壤微生物，亦无人反对。污染物在环境中的最后归宿一般为土壤、底泥、地表或地下水，这些大部分归于土壤微生物研究范围(一般认为除海洋外，都算作土壤微生物的领域之内)。实际上国外这项工作的研究人员大部分是土壤微生物学家，部分来自环境工程。因此，微生物对环境中外来物的降解可以作为土壤微生物领域最为活跃的课题之一。1972年Matsumura、1976年Zabik、1977年Khan、1978年Hill等的著作或评论论述了降解农药课题的各个方面。1982年，F．Matsumura认为按降解的最终结果，微生物代谢农药可分成酶性的和非酶性的两大类型。酶性的包括农药作为微生物能源的异化作用和偶然代谢普通酶引起的代谢及模拟诱导代谢一共代谢。他们第一次对共代谢作了限制：仅在微生物被与农药结构相同的化学物质诱导时，才属之。共代谢对治理环境污染很重要，常可通过几种微生物的一系列共代谢反应，使一些农药全部降解。非酶性的即光化学反应、pH变化、有机物和无机物的产生、辅助因子的产生等均由微生物或其产物引起或促进。微生物充当光敏化剂(Phorosensitizers)和作为电子的供体、受体或化学反应基来促进光化学反应。有机污染物方面以烃的降解研究得较深入。1977年Higgins和1978年Watkinson作了专著和综述。A．M．Chakrabarty做了大量遗传学工作后指出分解代谢受质粒控制，此类质粒统称降解质粒，已在1975年的M．L．Whellis综述中做了全面总结。至今已发现降解性质粒近30多种。1984年，王春生等报道了分离纯化降解性质粒DNA的简便方法。早期的微生物降解主要是研究农药及其它污染物的好氧微生物降解，以后逐渐转至厌氧降解和厌氧脱卤素(主要是脱氯)以及微生物可利用性与微生物降解的关系。由于自然环境中很多是厌氧环境，如深层土壤、渍水土壤、底泥、地下水等等，治理这些环境中的污染物必然涉及厌氧微生物降解。近年来厌氧微生物降解已越来越受重视，如芳香烃的厌氧微生物降解、三氯乙烯(TCE)的厌氧微生物降解等。微生物降解中逐渐引起重视的另一课题是污染物的微生物可利用性与微生物降解之间的关系。因为一般微生物降解实验无论是在实验室或在野外进行，均采用加入目标化合物的方法，而由此所得的动力学数据往往与实际微生物降解速率相去甚远。究其原因，因为污染物进入土壤环境后，一般须经过一段时间，才能部分进入土壤内部结构或吸附于土壤孔隙(尤其是微小孔隙)的内部，如系非离子型有机化合物，则溶(或称“分配”)入土壤有机质部分，因此土壤环境中这些化合物的解吸速率和扩散系数等往往是其微生物降解速率的限制性因素。由于新加入的化合物可影响降解速率，所以研究其动力学模型必须考虑到这一因素并加以修正才能真正反映污染物在土壤环境中的微生物降解。因此，近年来有关这类研究的报道也越来越多，且正在呈现快速增长之势。分子生物学在土壤微生物领域的应用日益引起人们的重视，遗传工程菌(GEM)已用于降解污染物。大量的微生物降解研究结果说明微生物对含甲基的或氯取代基的芳香化合物的降解，一般是经过苯环的邻位裂解途径或间位裂解途径，但如果是甲基的或氯取代的芳香化合物混合在一起，则微生物难以降解，因为生成不能降解的中间产物或有毒的中间产物。目前已将三种不同降解菌编码降解酶的基因组合成假单胞菌菌株B13FRI(pFRC20P)，这种菌可将甲基芳香化合物与氯代芳香化合物的混合物降解。为了解决遗传工程菌引入环境后的安全及其生存能力、基因稳定、扩散等问题，导致了基因探针法与PCR技术引入土壤微生物降解领域，而16SrRNA顺序分析则用于降解微生物的分类与进化的研究，用作鉴定、检测微生物更为客观，并对微生物的进化研究已开始深入到分子水平。在环境污染中，卤代化合物(主要是氯代化合物)是相当大的一类。这类化合物有的在好氧环境下不易被微生物降解，在厌氧环境亦不易被微生物降解，如含氯较多的某些多氯联苯(PCB)的同系物；但在厌氧条件下，某些土壤微生物用这些卤代化合物为电子受体，在厌氧呼吸的过程中以氢取代氯，为厌氧还原脱氯过程，而脱氯以后的产物则可在好氧环境中被微生物彻底降解。因此，通过厌氧、好氧的结合(如先厌氧，然后再将污染的底泥、土壤等暴露于空气等等)，可望彻底治理这些污染的卤代化合物。厌氧脱卤(主要是脱氯)是目前微生物降解的研究热点。【参考文献】：1 Chiou G T, et al. Science. 1979,206:831 ～ 8322 Knackmuss H J. Biotechnology. 1983,173～1903 Ogram A V, et al. Appl Environ Miorobiol. 1985,49:582～ 5874 Rojo F,et al. Science. 1987,238:1395～13975 Leahy J G,et al. Microbiological Reviews. 1990,305～3156 Abramowicz D A, et al. Biotechnol. 1990,10:241 ～ 2517 Chaudhry G R, et al. Microbiological Reviews. 1991,59 ～ 79.8 Edwards E A, et al. Appl Environ Microbiol. 1992,794 ～ 8009 Guerin W F,et al. Appl Environ Microbiol. 1992, 58:1142 ～ 115210 Susan A G,et al. Appl Environ Microbiol. 1992,58:1392 ～ 1393 vv(南京大学曹幼琴副教授、叶定一博士撰；朱洪文审) |
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