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磺酰脲类除草剂是一类新型超高效除草剂,目前在世界范围内被广泛应用于禾谷类作物田防除阔叶杂草以及禾本科杂草。该类除草剂在土壤和水中存在一定的残留危害,已有很多地区发生其残留引起的对后茬敏感作物药害的报道,给农业生产带来了很大的经济损失。因此,随着该类除草剂品种和使用面积的增加,其在田间的残留对后茬作物的安全性问题引起了人们的普遍关注。利用微生物来降解环境中的农药具有快速、安全和环境友好等特点,是生物修复农药污染的重要手段之一。本研究对烟嘧磺隆和噻吩磺隆的微生物降解和代谢途径进行了初步的探索,主要研究结果如下：1、成功分离到对烟嘧磺隆具有降解能力的混合菌群,对降解率较高的混合菌群采用平板划线分离法得到1株具有烟嘧磺隆较高降解能力的菌株,命名为ZWS11。从形态学、生理生化和分子生物学水平,鉴定其为粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)。菌株ZWS11在pH7.0、180rpm口30℃培养6d后,对初始浓度为500mg/L的烟嘧磺隆降解率达到80%以上。此外,菌株ZWS11对烟嘧磺隆的降解具有较广的初始底物浓度范围,在初始pH6.0-8.0、接种量介于1%-10%时菌株ZWS11对烟嘧磺隆具有很好的降解效果。菌株ZWS11还能够降解砜嘧磺隆、苯磺隆和噻吩磺隆,但对胺苯磺隆和苄嘧磺隆降解率很低。利用高分辨液相色谱-质谱联用仪(HRLC-MS)检测到菌株ZWS11对烟嘧磺隆降解产生4个代谢产物,其中4,6-二羟基嘧啶是首次报道的烟嘧磺隆微生物降解产生的代谢物。推测代谢产物的产生主要来自于磺酰脲桥的断裂、缩合反应以及杂环的脱甲基作用。2、确定菌株ZWS11起降解作用酶的部位主要位于胞外,属于胞外酶。粗酶液最适反应温度为35℃、pH5.0-7.0、时间为30mmin；粗酶液经高温或不同pH预处理2h后,其仍能够保持高的降解活性和稳定性。胞外粗酶液的底物降解活性为：烟嘧磺隆>噻吩磺隆>甲磺隆>砜嘧磺隆>醚苯磺隆。同时,在反应体系中SDS、PMSF、辛硫磷、马拉硫磷等的加入对胞外粗酶液的活性具有明显的抑制作用,然而PBO、TPP、EDTA、毒死蜱等对胞外粗酶降解活性没有影响。此外,菌株ZWS11中不存在SuIE、Tsme、suaC和subC的同源基因。将菌株ZWS11胞外粗酶液经SDS-PAGE电泳分离获得的蛋白条带进行了肽指纹谱分析,但尚未发现与代谢或降解有关的蛋白。3、成功分离到3株对噻吩磺隆具有降解特性的细菌,分别命名为ZWS13、ZWS16和ZWS18。从形态学和分子生物学水平,分别鉴定为科氏葡萄球菌属(Staphylococcus cohnii)。苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)和寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)。研究了噻吩磺隆不同初始浓度、初始pH、温度和接种量时不同菌株对噻吩磺隆降解的影响,结果表明不同菌株对噻吩磺隆的降解具有较广的底物浓度范围,菌株ZWS18在相同初始底物浓度时对噻吩磺隆的降解效果优于菌株ZWS13和ZWS16。当温度为40℃时,3个菌株在10d内对50mg/L的噻吩磺隆降解率达到99%以上。按照1%、3%和5%的接种量进行降解实验发现不同菌株对噻吩磺隆的降解能力呈现出不同的降解趋势。在pH6.0时菌株ZWS16对噻吩磺隆的降解效果优于pH7.0和8.0；菌株ZWS13随着初始pH的增加,对噻吩磺隆的降解率逐步上升；菌株ZWS18在pH6.0-8.0时对噻吩磺隆的降解率不存在显著性差异。同时3个菌株对烟嘧磺隆和苯磺隆亦具有良好的降解效果。4、利用HPLC-MS检测不同菌株对噻吩磺隆降解的可能代谢产物,结果表明3菌株对噻吩磺隆的降解均产生了噻吩磺隆酸,基于产生的代谢产物,推测噻吩磺隆的断裂方式有：磺酰脲桥的断裂、脱甲基作用或脱酯作用的甲基丢失以及三嗪环的开裂。5、以菌株ZWS16和ZWS18为例,研究了室内模拟添加降解菌对噻吩磺隆污染土壤的降解能力。在灭菌土壤中,培养一定时间后(35d)噻吩磺隆的降解率仅为18.9%,然而加入菌株ZWS16和ZWS18的灭菌土壤中,噻吩磺隆的降解率分别为58.1%和52.4%。菌株ZWS16、ZWS18的加入可明显提高灭菌土壤中噻吩磺隆的降解效果。