成果背景:東北地區(qū)是我國玉米、大豆等作物的主要產(chǎn)區(qū)和重要的商品糧基地。為了保證農(nóng)作物產(chǎn)量,除草劑的長期,大量使用造成了農(nóng)田土壤除草劑殘留的面源污染問題。通過研究發(fā)現(xiàn),除草劑殘留可引起土壤質(zhì)量退化、作物減產(chǎn)、輪作障礙等一系列問題,急需污染修復(fù)相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品。通過研發(fā)除草劑污染生物修復(fù)的技術(shù)和產(chǎn)品,可減少除草劑殘留造成的毒害效應(yīng),在保障農(nóng)作物生長和產(chǎn)品安全,改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境等方面都將具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。
研究內(nèi)容:針對(duì)我國東北地區(qū)典型除草劑(磺酰脲類,三嗪類,酰胺類等)殘留污染引起的土壤質(zhì)量下降及作物生長受限等問題,從東北地區(qū)典型除草劑廣譜高效降解菌的篩選,降解酶的克隆表達(dá),降解菌的高密度發(fā)酵技術(shù),降解菌/酶制劑化技術(shù)等幾個(gè)方面開展了研發(fā)工作。篩選到典型除草劑高效降解菌4株,高效降解菌系5個(gè),克隆降解酶1種;研發(fā)了明膠/殼聚糖降解酶固定化技術(shù)及降解菌的改性玉米材料固定化技術(shù)。通過集成上述降解菌/酶資源和高密度發(fā)酵及固定化技術(shù),研發(fā)了5種典型除草劑(氯嘧磺隆,甲磺隆,苯磺隆,莠去津,乙草胺)修復(fù)菌劑及1種解毒酶(針對(duì)多種磺酰脲類除草劑)制劑產(chǎn)品,形成典型除草劑污染土壤修復(fù)技術(shù)3項(xiàng),已在東北地區(qū)開展1000余畝試驗(yàn)示范。
重大科技貢獻(xiàn):研究篩選獲得多株高效廣譜降解菌,可降解2-4種除草劑,其中磺酰脲類除草劑高效降解菌已被確定為新屬新種。進(jìn)一步采用代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、基因編輯等技術(shù),揭示了降解菌對(duì)除草劑的代謝途徑和關(guān)鍵降解基因。通過研發(fā)降解菌/酶的固定化技術(shù),增加了降解菌/酶的熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性,提高了其在自然環(huán)境中的適應(yīng)性,同時(shí)也便于運(yùn)輸與保存。降解菌/酶固定化使用的載體都屬于天然物質(zhì),無毒,可降解,環(huán)境友好,不會(huì)對(duì)土壤造成二次污染。通過盆栽,小區(qū)及田間試驗(yàn),證明添加研發(fā)的菌劑可顯著降低典型除草劑(氯嘧磺隆,甲磺隆,苯磺隆,莠去津,乙草胺)在土壤的殘留率,減輕對(duì)后茬及當(dāng)季作物生長的抑制作用,減少對(duì)土壤微生物的毒害作用。
成果產(chǎn)出與榮譽(yù):研究已發(fā)表論文17篇、申請(qǐng)發(fā)明專利6項(xiàng)(其中轉(zhuǎn)化專利1項(xiàng)),授權(quán)專利5項(xiàng),獲批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)2個(gè)。研究申請(qǐng)的發(fā)明專利1件已轉(zhuǎn)讓給沈陽國科生物科技有限公司,轉(zhuǎn)讓費(fèi)10萬元。已經(jīng)與沈陽化工研究院有限公司開展合作,獲得菌劑登記號(hào)1件。
成果團(tuán)隊(duì):張惠文(國務(wù)院政府特殊津貼、遼寧省直機(jī)關(guān)三八紅旗手)、徐明愷(香江學(xué)者、中國科學(xué)院區(qū)域發(fā)展青年學(xué)者)、蘇振成、李新宇、李旭、李想、王秀娟、李潼

除草劑修復(fù)大田試驗(yàn)-成熟期采樣

降解酶的明膠/殼聚糖固定化方法-交聯(lián)的凝膠,冷凍干燥固定化酶粉末及固定化酶的掃描電鏡

降解菌玉米改性材料固定化后的掃描電鏡照片及形態(tài)




