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环境微生物学课题组阐明微生物代谢取代脲类除草剂的分子机制

2016618日,微生物学领域权威期刊《Environmental Microbiology》在线发表了我院环境微生物学课题组的最新研究成果“Comparative Genomic Analysis of Isoproturon-mineralizing sphingomonads Reveals the Isoproturon Catabolic Mechanism” (http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1462-2920/accepted)学术界从上世纪80年开始研究取代脲类除草剂的微生物代谢规律,但其分子代谢机制一直没有阐述清楚,该研究首次从分子生物学水平阐明了微生物代谢该类除草剂的机制。我院闫新副教授为该论文第一作者,蒋建东教授为通讯作者。   

自上世纪50年代进入市场以来,取代脲类除草剂在全球范围内被广泛施用,其残留广泛分布于土壤和水体中。这些残留带来两个问题,一是严重污染环境,二是对下茬作物产生药害。在自然环境中,微生物是分解该类除草剂的主要力量。环境微生物课题组自2005开始相关取代脲类除草剂的微生物降解研究,分离筛选到5株高效矿化取代脲类除草剂异丙隆的微生物菌株(Sun et al., 2009; Zhang et al., 2012),占国际上报道菌株的一半。2013年,环境微生物课题组首次报道了负责该类除草剂起始降解步骤的基因pdmABGu et al., Applied and Environmental Microbiology, 2013)。在此基础上,通过比较基因组分析结合生理生化、分子生物学实验,鉴定了sphingomonads中参与取代脲类除草剂异丙隆矿化的全套17个基因(包括pdmAB, ddhA, adoQTA1A2BadoXEGKLIJC),此外,还发现这些基因在国内外分离的降解菌株中高度保守,揭示这些基因的分布、进化和转录表达规律。该项研究成果不仅阐明了微生物降解取代脲类除草剂的分子机制和进化策略,更为该类除草剂的生物修复以及构建相关转基因抗除草剂作物打下了基础。