近日，云南省三七重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域一區(qū)TOP期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF=6.2）上在線發(fā)表題為“Resolving the Dilemma of Dicarboximide Fungicides Residue Contamination: Promises and Challenges of Microbial Degradation”的綜述文章。
二甲酰亞胺類殺菌劑，如菌核凈、異菌脲和腐霉利等，在過(guò)去的幾十年間，憑借其高效的殺菌能力，在全球范圍內(nèi)廣泛用于防控菌核病、疫病、紋枯病等多種植物病害，為農(nóng)作物的茁壯成長(zhǎng)作出重要貢獻(xiàn)。以三七種植為例，這些殺菌劑有效抑制了各類病菌對(duì)三七的侵害，保障了三七的產(chǎn)量與品質(zhì)。
然而，隨著使用量的不斷增加與時(shí)間的累積，二甲酰亞胺類殺菌劑在環(huán)境中的歸趨問題日益嚴(yán)峻。數(shù)據(jù)顯示，這類殺菌劑在土壤-水系統(tǒng)中呈現(xiàn)出中等持久性與較高流動(dòng)性。在土壤環(huán)境里，它們的半衰期較長(zhǎng)，部分可達(dá)數(shù)周甚至數(shù)月之久。這意味著在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，它們會(huì)持續(xù)在土壤中，難以自然降解。同時(shí)，其較高的流動(dòng)性使得它們極易隨著雨水的沖刷、農(nóng)田的灌溉等途徑，從土壤進(jìn)入周邊水體，造成水體污染。在對(duì)云南省三七種植區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，土壤和灌溉水中均頻繁檢測(cè)到二甲酰亞胺類殺菌劑的殘留，部分區(qū)域土壤中異菌脲的檢出率高達(dá)90%以上，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成了潛在威脅。
二甲酰亞胺類殺菌劑對(duì)非靶標(biāo)生物和人類的潛在毒性，更是弊端重重。大量研究表明，這類殺菌劑具有潛在的腎毒性、肝毒性和抗雄激素毒性。以異菌脲為例，因其對(duì)小動(dòng)物呈現(xiàn)出中度毒性，已被世界衛(wèi)生組織下屬的國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)確定為人類可能的致癌物。在生態(tài)系統(tǒng)中，鳥類、魚類等非靶標(biāo)生物一旦接觸到含有這類殺菌劑殘留的環(huán)境介質(zhì)，其生理機(jī)能可能會(huì)受到干擾。比如，一些鳥類在食用了受污染的昆蟲或種子后，會(huì)出現(xiàn)生殖能力下降、免疫力降低等問題；魚類在含藥水體中生存，可能會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)發(fā)育受阻、行為異常。而對(duì)于人類而言，長(zhǎng)期通過(guò)食物鏈攝入含有二甲酰亞胺類殺菌劑殘留的農(nóng)產(chǎn)品，健康風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)逐漸增加。
微生物降解在有害有機(jī)外源性物質(zhì)的消減中發(fā)揮著最積極的作用，是一種簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方法。微生物利用化學(xué)物質(zhì)滿足其營(yíng)養(yǎng)需求，將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物質(zhì)（例如水和二氧化碳），可以避免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。目前，已在微桿菌屬、紅球菌屬、芽孢桿菌屬、普羅威登斯菌屬和短波單胞菌屬等發(fā)現(xiàn)能夠降解二甲酰亞胺類殺菌劑的菌株。當(dāng)微生物感知到環(huán)境中存在二甲酰亞胺類殺菌劑時(shí)，相應(yīng)降解功能基因簇會(huì)被激活，啟動(dòng)相關(guān)基因的表達(dá)，從而合成大量的降解酶。這些酶能夠特異性地識(shí)別殺菌劑分子的結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，啟動(dòng)對(duì)殺菌劑的降解過(guò)程。本文為二甲酰亞胺類殺菌劑的合理使用和生物修復(fù)提供參考，有助于減少二甲酰亞胺類殺菌劑殘留對(duì)環(huán)境和生物體的負(fù)面影響，推動(dòng)農(nóng)業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
碩士研究生眭靜怡和王李萍為該論文的共同第一作者，楊野教授和張文平博士為論文的共同通訊作者。崔秀明研究員和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)陳少華教授參與了該論文的指導(dǎo)工作，碩士研究生周怡、2021級(jí)本科生陳飛宇、王天月參與數(shù)據(jù)收集與分析工作。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研計(jì)劃項(xiàng)目(2023YFC3503802)、國(guó)家自然科學(xué)基金(82360744)、云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(202401AT070316, 202301BE070001?060)、云南省重大專項(xiàng)(202202AG050021)等項(xiàng)目支持。
全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5c04153
