近年來(lái)，隨著(zhù)我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴重，其中，土壤污染尤為突出。污染源主要來(lái)自工業(yè)泄漏、農業(yè)使用以及生活垃圾等，涉及農藥、除草劑、多環(huán)芳烴以及重金屬等各種有毒物質(zhì)。

　　針對土壤污染問(wèn)題，傳統的物理、化學(xué)消除方法已經(jīng)很難有所作為。首先，我國幅員遼闊，受污染土壤面巨大;其次，土壤多為多重交叉污染，采用一種物理化學(xué)方法很難徹底消除多種有毒物質(zhì)，且極易造成二次污染。

　　研究表明，利用酵母菌技術(shù)修復污染土壤是一種行之有效的方法。酵母菌資源豐富，代謝途徑多樣，且操作方法相對成熟，使之具有修復多重污染土壤的巨大潛力?，F就酵母菌技術(shù)消除污染土壤中的農藥、除草劑、多環(huán)芳烴以及重金屬等研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。

　　修復農藥污染土壤

　　造成土壤污染的農藥主要有有機氯農藥和有機磷農藥兩大類(lèi)。

　　有機氯農藥主要包括六六六(HCH)、二二三(DDT)、氯丹以及七氯等，是20世紀大規模使用過(guò)的高殘毒農藥，其毒性大，難降解，代謝周期長(cháng)。如HCH在土壤中被分解95%所需最長(cháng)時(shí)間約20年，DDT的化學(xué)性質(zhì)同樣比較穩定，雖然已被禁止使用近30年，環(huán)境中仍有大量殘留。有機氯農藥具有一定的揮發(fā)性和強脂溶性，能通過(guò)食物鏈在生物體中富集，對生態(tài)系統和人類(lèi)健康造成危害。

　　酵母菌降解在消除有機氯農藥過(guò)程中具有重要作用，目前已分離出多種降解菌株。以HCH作為唯一碳源，先后得到芽孢桿菌屬、無(wú)色桿菌屬和假單孢菌屬等3株細菌，其對HCH總量的降解率分別為59.6%、56.9%和56%，對HCH的降解率分別為55.9%、57.6%和56.9%。有專(zhuān)家從DDT污染的土壤中篩選出1株寡養單胞菌屬D1，其對DDT降解10d的降解率為69%。

　　有機磷農藥是當今農藥中的主要類(lèi)別，對土壤呼吸等生態(tài)系統造成重大影響。有機磷農藥主要包括甲胺磷、樂(lè )果、毒死蜱以及敵敵畏等，商品已達150多種。關(guān)于酵母菌降解有機磷農藥的國內外研究和報道較多，目前已經(jīng)分離出多種降解菌株，純化了多種降解酶，克隆并表達了眾多降解酶基因。

　　修復除草劑污染土壤

　　我國是農業(yè)大國，除草劑在我國得到廣泛應用，主要包括三氮苯類(lèi)、咪唑啉酮類(lèi)、磺酰脲類(lèi)以及三唑嘧啶磺酰胺類(lèi)等。其中草甘膦、乙草胺和丁草胺是我國使用最多的3種除草劑。除草劑的使用對防治草害、降低勞動(dòng)力強度以及農業(yè)增產(chǎn)增收起著(zhù)積極的作用，但同時(shí)也污染了農業(yè)生態(tài)環(huán)境，對后茬作物表現出傷害。

　　酵母菌降解是消除除草劑污染的重要途徑，其主要反應有脫鹵、脫烷基、水解、氧化、環(huán)羥基化與裂解、硝基還原以及綴合作用等。

　　土壤中廣泛存在能夠降解草甘膦的酵母菌。研究表明，草甘膦降解途徑主要有兩條：C-N鍵斷裂生成氨甲基膦酸和C-P鍵斷裂生成肌氨酸，然后進(jìn)一步代謝為磷酸、甘氨酸和二氧化碳等。農業(yè)專(zhuān)家從土壤中篩選到6株草甘膦降解菌，包括2株細菌、4株真菌。真菌HS-04和HS-05均能以草甘膦作為唯一碳源和氮源生長(cháng)，6d對草甘膦的降解率分別為85%和91%。

　　對黑土環(huán)境中乙草胺的微生物降解特征進(jìn)行研究，表明酵母菌活性是影響乙草胺降解的主要因素，且細菌比真菌具有更強的降解能力;真菌對乙草胺有更強的耐受能力，施用乙草胺后的整個(gè)培養過(guò)程中，土壤真菌標識物磷脂脂肪酸數量始終低于對照，表明乙草胺對真菌的抑制可能是長(cháng)期而不可逆的。另外，乙草胺等除草劑對根瘤菌、從枝菌根真菌等土壤酵母菌產(chǎn)生較大影響，可能抑制菌根與根瘤的形成。

　　丁草胺是一種內吸傳導型苯乙酰胺類(lèi)除草劑，其在土壤中的降解主要是酵母菌降解所致。小麥等根圍土壤和非根圍土壤中丁草胺的降解特征和降解菌變化動(dòng)態(tài)，根圍土壤中丁草胺的降解是非根圍土壤的1.63 ~2.34倍，表明根圍土壤豐富的酵母菌對丁草胺的降解具有顯著(zhù)的促進(jìn)作用。

　　修復重金屬污染土壤

　　隨著(zhù)重金屬在冶煉、化工、造紙以及電子等產(chǎn)業(yè)的廣泛應用，大量的重金屬物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，例如鉛、鉻、汞、鎘等。這些離子進(jìn)入人體血液循環(huán)系統后可長(cháng)期存在于體內，使機體的某些代謝途徑受阻，對機體造成嚴重的傷害。研究表明，酵母菌可以改變重金屬在土壤中的環(huán)境化學(xué)行為，達到生物修復的目的，其原理主要包括生物吸附和生物轉化。

　　細胞表面載有負電荷，且存在氨基、羧基、羥基、醛基、硫酸根等多種官能團，可通過(guò)靜電吸附和絡(luò )合作用固定重金屬離子。當環(huán)境中銅、鎘濃度較低(5mg/L)時(shí)，酵母菌修復性能良好，去除率可達25%~60%;而當銅、鎘濃度較高時(shí)，修復性能下降，且環(huán)境pH值對不同微生物的生物吸附作用產(chǎn)生一定影響。通過(guò)研究青霉菌對土壤可溶性鉛的富集效果，結果表明，土壤鉛離子濃度隨青霉菌培養時(shí)間的延長(cháng)而降低。

　　酵母菌對重金屬的生物轉化作用主要包括氧化與還原，甲基化與去甲基化，溶解作用以及有機絡(luò )合配位降解轉化重金屬等。汞的生物轉化具有代表意義，如無(wú)機汞的甲基化，汞離子還原成氧化汞，甲基汞和其他有機汞化合物裂解并還原成氧化汞。酵母菌可以利用自身的氧化還原特性及代謝產(chǎn)物，使銅離子還原形成銅。另外，研究發(fā)現酵母菌能夠把鉻從高毒的六價(jià)還原成低毒的三價(jià)。

　　重金屬抗性基因是酵母菌在自然條件或人工誘導下產(chǎn)生的抗重金屬毒性的遺傳因子。金屬硫蛋白、操縱子、金屬運輸酶和透性酶等，通過(guò)利用這些物質(zhì)與重金屬結合、形成失活晶體或促進(jìn)重金屬排出體外等機制對重金屬進(jìn)行解毒。有科學(xué)家發(fā)現巨大芽孢桿菌MDS07對重金屬鉻、鋅、鎳等具有較高抗性。研究發(fā)現，該菌株含有鉻抗性基因chrB、鋅抗性基因czcD和鎳抗性基因nccA。

　　關(guān)于酵母菌修復污染土壤的研究報道較多，但真正用于實(shí)踐的并不多見(jiàn)。且酵母菌與土壤的相互作用仍有一些基礎問(wèn)題需要解決，包括進(jìn)一步篩選和馴化酵母修復菌株，構建菌種庫;加強酵母菌代謝途徑研究，控制其轉化途徑;開(kāi)展酵母降解酶研究，促進(jìn)酶的工業(yè)化生產(chǎn)及應用;強化降解基因的結構與功能研究，重組構建功能優(yōu)化的基因工程菌株;優(yōu)化組合修復技術(shù)，如動(dòng)物酵母菌、植物酵母菌、物化方法酵母菌等組合修復等。這些都是值得在未來(lái)繼續關(guān)注和研究的領(lǐng)域。

　　(作者單位：安徽志陽(yáng)新型農業(yè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)合作社)