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异丙隆属于取代脲类除草剂,能够有效控制麦田一年生禾本科杂草和阔叶杂草。该药剂的作用机理是通过根部或者是叶部进入靶标植物中,阻断光合作用系统Ⅱ中的电子传递,从而杀死杂草。这类除草剂在土壤中的残效期较长,可这几个月甚至一年以上,随着取代脲类除草剂的广泛使用,此类除草剂在环境中的残留问题已经引起了科学家们的广泛关注。取代脲类除草剂包括异丙隆、敌草隆、绿麦隆、利谷隆等一系列除草剂。根据脲分子中氨基侧链上取代基的不同分为两类:一类是N,N-二甲基取代脲类除草剂(如异丙隆、敌草隆和绿麦隆等),另一类是N-甲氧基-N-甲基取代脲类除草剂(利谷隆和绿谷隆等)。取代脲类除草剂具有较高的水溶性和较低的土壤吸附性,容易迁移运动。现阶段世界上不同地方的地下水、河流和小溪、湖泊以及海水中检测到多种该类除草剂及其代谢产物污染物。释放到环境中的取代脲类除草剂通过光解、水解、羟基化、氧化和微生物降解等途径分解。由于此类除草剂化学性生质稳定,非生物降解速度慢,因此微生物降解是去除环境中取代脲类除草剂的最主要途径。本研究以从长期使用异丙隆的大田土壤中分离筛选到一株取代脲类除草剂的高效降解菌株为研究对象,拟通过形态、生理生化特征和16S rRNA基因序列对其进行鉴定,并研究其降解特性和降解途径。经鉴定,菌株Pu21为鞘氨醇杆菌(SpHingobium sp.),该菌能同时降解N,N-二甲基取代脲类除草剂异丙隆和N-甲氧基-N-甲基取代脲类除草剂利谷隆。外界温度在25~35℃时对异丙隆和利谷隆降解影响较小,降解2种除草剂的最适温度均为35℃。在初始pH值为6~8范围内皆能快速降解异丙隆和利谷隆,最适pH值均为7.0。外加葡萄糖或麦芽糖时,对异丙隆的降解没有影响,但能提高利谷隆的降解,加入蛋白胨或酵母粉后两种除草剂的降解效率都显著提高。降解谱试验表明,菌株Pu21还可以降解敌草隆、伏草隆、绿麦隆、甲氧隆、灭草隆、非草隆和绿谷隆。依据HPLC和MS/MS结果,推测Pu21降解异丙隆途径为:异丙隆脲基侧链N-上脱甲基生成1-(4-异丙基苯基)-3-甲基脲(MDIPU),接着脱甲基生成1-对异丙基苯基脲(DDIPU),断开脲桥形成对异丙基苯胺(41A)。利谷隆降解途径为:利谷隆脲桥直接断裂生成3.4-二氯苯胺(3,4-DCA)。菌株Pu21具有优良的降解能力,且降解底物谱,在取代脲类除草剂施用过量的耕地土壤的生物修复,从而减轻除草剂对后茬的药害方面将有所应用。