微生物肥料论文摘要.doc

《全国农业微生物研究及产业化研讨会》暨《第九届全国杀虫微生物学术研讨会》 2002年10月

豆科植物根瘤菌资源多样性、分类及应用

陈文新
（中国农业大学生物学院，北京）

工业氮肥在粮食增产中曾起过很重要的作用，但其利用效率低，一般仅30%左右，且不适当的过量使用，造成环境的严重污染，己日益为人们所认识。不少发达国家己转向圹种豆科植物，增加生物固氮，减少化学氮肥的使用量。
我们20多年来对全国32个省、市，700个县不同生态环境中各种豆科植结瘤情况调查，新记载结瘤豆科植物300多种，从100多属、600多种豆科植物上分离保藏根瘤菌5000多株，从中发现一批抗逆性很强的珍贵种质资源。经多项分类研究，描述并发表根瘤菌新属两个，新种11个，还有数个新种待发表。以上证实在我们幅员辽阔的国土上孕育着根瘤菌资源的极大多样性。从分类学角度，结合宿主种类和生态环境的综合分析，获得了豆科植物与根瘤菌共生关系的新认识，修正并发展了一百多年耒的传统观念。在此基础上我们提出进行豆科植物接种时，必须选用适应当地种植环境的菌株。另外，近耒我们对紫花苜蓿进行选种时，发现不同菌株对苜蓿品种的有效性具很大差异。
当前，在西部大开发的退耕还林还草、建设秀美山川的伟大部署中，我们力主扩种豆科植物，接种根瘤菌。可以单播，也可与禾本科或其它植物混播、间作、套种及轮作，充分发挥豆科植物—根瘤菌共生体系的固氮作用。我们建议进行根瘤菌选种时，应首先针对作物品种进行多菌株筛选，然后拿来当地土壤盆栽复选，筛选出最佳配伍后，将菌株分子标记，进行田间小区实验，肯定效果后再推广应用。现在我们己在河北的苜蓿和内蒙的甘草、苜蓿、斜茎黄芪、柠条锦鸡儿等植物上收到很好的接种效果。

微生物在化肥缓释和土壤养分活化中的作用

黄 为 一
（南京农业大学 微生物学系 南京，210095）

摘 要：分析了化学缓释在提高化肥利用率中的优缺点，提出微生物缓释化肥与活化土壤养分的技术以及发展生物缓释化肥的建议。

我国化肥消费量每年达4000多万吨，占世界化肥总消费量的30%。目前我国化肥的当季利用率氮为30~35%，磷为10~25%，钾为35~50%。大量的肥料流失不仅增加了农业成本，造成巨大的经济损失，而且对环境和可持续发展带来越来越大的负面影响。例如，土壤板结盐碱化，地下水硝酸盐含量升高，地表水富营养化，大气臭氧层遭受破坏，农作物品质下降等等，严重地影响了人类的健康。在不影响农业丰收的前提下如何减少化肥用量，提高肥料利用率，减少面源污染，成了科技工作者关注的热点之一。
一、提高肥料利用率的重要途径是使用缓释/控释肥料。
目前使用的缓释/控释肥料大多是利用化学的方法改善化肥易流失的缺点。自1924年德国巴斯夫公司（BASF）取得第一个制造脲醛肥料的专利并于1955年工业化生产以来，应用化学方法缓释/控释肥料已有80年的研究历史。我国从1974年中科院南京土壤所以钙镁磷肥为包膜的长效碳酸氢铵和长效尿素起也开始了化学缓释/控释肥料的研制。化学缓释/控释肥料根据缓释/控释原理可以为分为1、包膜、包裹肥料如涂硫尿素，2、缓溶的有机态和无机态肥料，如磷酸镁铵/钾和脲甲醛，3、载体肥料如沸石—尿素缓释肥料，4、添加生物抑制剂的化学肥料，如添加脲酶抑制剂、硝化抑制剂。上述措施在应用中都可以提高化肥的利用率，但都没有能够大规模推广应用，统计资料显示缓释/控释肥料消费量只占化肥总消费量的0.15%，美国92%的缓释/控释肥料用于非农作物，如高尔夫球场、专业草坪和花卉苗圃等园艺作物，另外8%也只是用于高价农作物。其它国家的情况基本相似。究其原因主要有：1、价格偏高，缓释/控释肥料的价格为一般肥料的2~6倍，生产工艺复杂。现在的研究一般偏向借鉴药物的缓释/控释技术，还有些研究者认为运用纳米技术可以大大提高缓释/控释效果，这势必使缓释/控释肥料成为“贵族肥料”，难以被农民接受。2、环境污染问题，化学缓释/控释肥料的添加物质或其本身很多都是一些有毒、难降解的物质，长期大量施用必然造成新的环境污染。3、缓释/控释效果，化学缓释/控释肥料的效果受到工艺、土壤pH值、土壤微生物、土壤温度、土壤水分的影响，缓释/控释效果不稳定，波动较大。
缓释/控释肥料在不同的文献中有不同的提法。早期的文献多采用“缓释肥料”（slow release fertilizer），上世纪80年代以来的文献中更多地出现了“控释肥料”（controlled release fertilizer）和“控效肥料”（controlled availability fertilizer）。人们期望能控制或调节肥料养分释放速率能与作物需肥规律相匹配。这反映科技工作者的美好愿望，但事实上由于农田环境和作物生长的复杂性很难做到肥料养分的可控调节。目前所有称之为“控释”或控效”的肥料及其相关研究仍停留在“缓释”的范畴，本文主张从实际出发使用“缓释”为宜。
化学缓释肥料价格一般高于常规肥料2~6倍，而且还有不少基础问题需要研究，例如高分子聚合物和肥料养分的相互作用；聚合物的化学改性；聚合物的生物降解速率；亲水蓄持水肥等能力问题。缓释肥料在田间走向缺少系统的定量评价方法；不同的作物不同形态的氮的需求存在差异；不同的土壤环境存在肥料养分移动差异；各种养分间存在拮抗作用和协同效应等都增加了缓效肥料研究的复杂性。但是缓释肥料降低施肥成本，在达到相同农作物产量的情况下，可降低施用量10~50%。减少施肥作业次数节约劳力，特别是大量施于种子或秧苗周围不会造成高渗伤害的优点使免耕直播的种子与肥同穴的近根系施肥方法—同位施肥法得以实现。缓释肥料仍吸引着大量的科技工作者前赴后继地去研究。
二、应用微生物缓释化肥养分是克服化学缓释不足之处的有效途径。
肥料的微生物缓释是指微生物在发酵分解生物来源的有机废弃物时，使无机化肥实现缓慢释放的过程。这个过程可以细分为以下几个方面：1、微生物降解生物来源的有机废弃物，获得能量和简单有机化合物促使微生物自身大量繁殖，微生物菌体增殖的过程中吸收化肥中的无机氮和磷，转化为菌体蛋白、氨基酸、核酸等成份以及可以直接被植物吸收的小分子物质如氨基酸、氮碱等。Bacillus licheniformis和Bacillus subtilis等能合成poly（γ—D——glutamic acid）（PGA）不易流失的含氮化合物，减少氨态氮的损失。2、微生物增殖过程中一部分极易挥发的NH3被微生物增殖过程 中产生的代谢产物，如有机酸等所固定。3、部分NH3被有机废弃物的降解产物如腐殖酸固定。4、部分有机态氮包括微生物菌体在土壤中再经矿化过程转变为植物可直接利用的氮、磷等化合物，从而达到缓释效果，减少化肥流失。5、部分化肥被吸持在微生物的巨大荚膜之中，最有代表性的例子是硅酸盐细菌的荚膜和菌体吸持K的功能使K的流失减少1/3~1/2。
微生物的缓释过程与微生物活化土壤中被固定的P和K体现微生物的双向功能。由于大量微生物菌体的增殖，微生物菌体分泌的有机酸和多糖在缓释N的同时又活化了土壤中被固定的P和K。
生物缓释技术的前提必须要有可供微生物分解的有机物。没有这些有机物化肥缓释所需要的能量、生物量以及有关化合物的碳骨架无从产生。生物缓释不同于目前使用的有机物缓释肥。纯有机物缓释肥是利用造纸黑液木质素进行磺化、螯合，催化氨氧化以及硝酸氧化等化学过程，分别在木质素大分子结构中接入具有机肥料效应的多种元素（如Zn、Mg、N等）成为有机缓释肥。
生物缓释技术不向田间增加合成有机化合物，成本低。有机废弃物经微生物作用后不仅对化肥实现缓释功能，而且增加了土壤有机质，达到保水保肥功能的同时还能增加地温。
三、充分利用微生物资源，发展生物缓释化肥。
1、筛选具有生物缓释功能的微生物。这些微生物应是非病原微生物对人、动物、植物是安全的。由于农业上最多的废弃物是秸杆。这些微生物应具有较高的纤维素酶活性和木质素酶活性，最好这类微生物应能耐较高温度，有利于加快秸杆的腐熟过程。
2、由于生物缓释化肥的过程是在开放的环境中进行，所应用的微生物最好能对病原微生物有拮抗作用或能形成竞争性抑制功能。
3、研究具有生物缓释功能微生物的生理生化特性，建立在添加无机N、P、K条件下，大幅提高生物量的工艺。
4、由于作为微生物分解基质的有机物来源不同，各种微生物的功能有一定的局限性。选作生物缓释的微生物以具有协同作用的微生物菌群为宜，一般来说比单一菌种好。
5、木质素和其它含酚植物组织在微生物作用下通过氧化降解合成腐殖质。腐殖质能吸附含氮化合物，黄腐酸能与氨反应将氨固定缓释。腐殖酸在较高温度下能与尿素形成稳定的络合物。强化微生物对有机废弃物的腐熟过程，增加腐殖酸对化肥的固定化作用是生物缓释化肥的重要环节。

微生物肥料产业现状及其发展趋势
李 俊 葛 诚
（农业部微生物肥料质检中心 北京 100081）
一、国内外微生物肥料现状
1、国外 目前至少有70多个国家在研究、生产和使用微生物肥料。这些国家主要以根瘤菌剂、土壤的生物修复剂和PGPR制剂为主。国外产品已开始进入我国市场，目前有12个国外产品在国内示范和推广，随着我国进入WTO，将有更多的外国产品瞄准中国的农资市场。
2、我国 微生物肥料的研究、生产和应用已有50多年的历史，虽经历了几次大的反复，近10多年来又处于一个新的发展阶段。总体概况为：
① 基本形成了微生物肥料产业，现有500个以上的企业，年产量超过200万吨，应用面积达到5000万亩，目前有210个产品取得农业部的登记证；
② 产品种类繁多，使用菌种不断扩大: 目前在农业部登记的产品种类有12个（10个菌剂类：固氮菌剂、硅酸盐菌剂、溶磷菌剂、光合菌剂、有机物料腐熟剂、复合菌剂、微生物产气剂、农药降解菌剂、水体净化菌剂和土壤生物改良剂/修复剂；菌肥类2个：复合生物肥和生物有机肥）。在登记产品中，菌肥类产品占登记总数的30%左右，菌剂类产品占70%。在微生物肥料使用菌种方面，目前已达到80种以上。
③ 使用效果逐渐被农民等使用者认可；
④ 质量意识开始深入人心，质检体系初步形成；
⑤ 今后5年我国的微生物肥料总产量可望达到800万吨以上，成为肥料家族中的重要成员之一。
3、行业中存在的突出问题
(1) 产品质量参差不齐，应用效果还不够稳定。据对最近几年部级监督抽查、跟踪抽查、国家统检的情况看，抽查合格率不到60%，产品质量问题主要是有效菌数不达标和杂菌超标两大方面。液体剂型上主要是保质期过短。产品质量的不稳定，反映出来的是应用效果不稳定。
(2)使用生产菌种不当带来的安全隐患。通过加强管理和监督，避免有可能造成对人、动物、植物有危害的菌种流入到生产环节中来，杜绝使用未经非病原鉴定的机会性病原菌或本身就是病原菌作为生产菌种进行生产。
(3)夸大或误导的宣传和广告。
(4)质量监督不够和质检体系仍显薄弱。
二、发展的趋势和前景
1、 趋势
（1） 微生物作用机理的多样化，是农用微生物制剂新品种研制、开发和应用的基础。多功能可归纳下列9个方面，这些作用已超越了所说的微生物肥料的功效范畴。
① 制造和协助作物吸收营养；
② 增进土壤肥力；
③ 增强植物抗病和抗干旱能力；
④ 降低和减轻植物病(虫)害；
⑤ 产生多种生理活性物质刺激和调控作物生长；
⑥ 提高化肥利用率，减少化肥使用；
⑦ 促进农作物废弃物和城市垃圾的腐熟及开发利用；
⑧ 土壤环境的净化和修复作用；
⑨ 提高农作物产品品质和食品安全。
（2） 目前研发的热点产品：有机物料腐熟剂/发酵剂、生物有机肥、生物修复剂（微生物区系、解毒、农药降解、重茬等）、促生菌剂（PGPR制剂和PGPF制剂）、根瘤菌剂。
（3） 菌株的筛选和联合菌群的应用。在深入了解有关微生物特性的基础上，采用新的技术手段，根据用途把几种所用菌种进行恰当、巧妙组合，使其某种或几种性能从原有水平再提高一步，使复合或联合菌群发挥互惠、协同、共生等作用，排除相互拮抗的发生。
（4）生产条件的改善和生产工艺的改进。发酵条件、工艺流程、合适的载体、剂型、粘着剂的发展；目前使用的粘着剂有羧甲基纤维素(以前多用阿拉伯胶)、羟乙基纤维素、硅酸镁、丙烯－丙烯酰胺、接枝淀粉等。
（5）标准体系和质量监督体系正在形成。
（6）农用微生物作用的进一步拓展：防寒、抗冻、抗旱等的微生物产品的研制开发。
在今年8月份召开的农用微生物产品标准体系建设的专题会议上，专家建议“农业部微生物肥料质量监督检验测试中心” 业务范围需要拓宽，将现在的微生物肥料拓展到用于种植业的微生物产品，以利于引导行业的发展和国家的管理。也符合农用微生物制剂产品的作用机理和多功能特点。同时建议，在条件成熟的时机，向主管部门申请将本中心的名称进行更替，即将现在的“农业部微生物肥料质量监督检验测试中心”更名为“农业部农用微生物及产品质量监督检验测试中心”。
2、 前景
仅豆科作物为例，每年花生、大豆的种植面积为1.6亿亩以上，而目前每年应用根瘤菌及相关微生物肥料产品的面积不足1%，总产量仅10万吨左右。在微生物肥料总产量上，目前还不到化肥的1/100，如果微生物肥料的产量达到化肥用量的3％左右，使用面积达1亿亩，则可减少300－500万吨化肥用量，增产粮食50～100亿公斤。加上国内微生物肥料市场上充斥许多质量不高的产品，农民迫切需要高效质稳的微生物肥料产品，市场需求很大。
三、微生物肥料产业化关键技术内容
1. 各种微生物肥料资源的研究：筛选出一大批可开发利用微生物资源。并用新技术对其主要作用、代谢产物、适应能力进行鉴定，在一定程度上阐明作用机理和条件。
2. 建设微生物制剂中试基地。根据不同要求提出菌种组合的最佳配方和工艺路线。提高产品质量，尤其要攻克液体型产品保质期短的难题。降低生产成本。
3. 建立快速、先进的质检手段。引进和研究几项关键的产品检测技术，以达到产品检测快速、准确的目的；跟踪微生物在产品和土壤中的存活、定殖动态。
4. 微生物制剂质检技术、人员培训及科学应用普及。
四、相关政策建议与支撑条件
１，微生物肥料是一个新发展的产业，同时产品使用具有一定的保护环境、节约能源、提高产品质量的作用，需要国家在产业政策方面给予一定的优惠条件，如贷款、税收等，但又要防止一哄而上，浪费资源，发展过快、过滥局面的出现，又必须有一定的配套措施，规范行业的发展。建议尽快制定微生物肥料生产企业的技术条件、强化企业产品的市场准入规范，一些新产品进入市场前组织必要的联合验证试验。
２，进一步做好微生物肥料的法制管理。法制管理是本行业管理的根本，建议：
（１）在时机成熟时，出台我国的《肥料法》。
（２）在《肥料法》尚未出台时，可考虑制订《肥料管理条例》。
（３）做好标准建设。一方面加大标准制定的投入，另一方面时机成熟时出台新标准，当前极有必要制订相关的新型肥料标签标识使用标准，以规范现有各种新型肥料的标签、标识，同时建议农业部与国家技术监督局联合发文，强化对企业标准备案工作的管理，强化企业标准备案前的技术审查，以避免出现无国标或行标的产品，企业标准过低，不可操作等问题。
３，微生物肥料产品除了产品质量外，要管理好使用菌种，一定不能使对人、畜、植物有害的病原微生物流入，实行菌种安全管理目录管理。
４，进一步加大执法力度。加强对微生物肥料产品的市场监督，要做到依法推广、依法管理、依法查处、依法监督。
５，进一步做好对企业的技术服务。采取多种方式，组织多种活动，积极推动质检中心深入到企业，解决企业生产中的问题，有条件时，加强国际间的合作和交流，促进行业尽快与国际先进水平接轨。
６，加强微生物肥料质检体系的建设，使检测设备和检测水平尽快达到国际先进水平。
７，加强微生物肥料的基础和应用基础研究。国家应加大投入，增加立项，从不同角度，不同层次加强研究，以解决生产中出现的诸多问题，促进行业健康发展。
８，做好向各级领导、农业和科技推广部门，广大农民和社会各界的科普宣传。

我国生物农药的质量分析

姜 辉
农业部农药检定所 北京 100026

目前，我国登记注册的生物源农药有微生物类、植物源类、抗生素类、生物化学类及转基因生物类农药约100个品种近500个产品，涉及650个农药生产企业。从产品质量和和分析、控制技术的成熟度来看，生物化学和抗生素类农药产品优于微生物类和植物源农药。生物源农药质量存在主要问题是：作用机理研究不深入，生产工艺技术不成熟，质量分析及控制技术不标准，产品质量不稳定，影响了生物农药的推广与发展。
关键词：生物农药 质量分析 存在问题

Quality Analysis on Bio-pesticides in China

Jiang Hui
Institute for the Control of Agrochemicals,
Ministry of Agriculture, P. R. China, Chaoyang, Beijing 100026

Abstract:At present, there are about 100 a.i and 500 formulations bio-pesticides registered in China, including botanicals, microbials, antibiotic, biochemicals, etc, which are produced by 650 agrochemical companies. From the perspective of product quality and analysis, technology control, biochemicals and antibiotic are better than microbials and botanicals. Main problems for quality of bio-pesticides are: insufficient function organism, immature production technology, unstandardized quality analysis and controlling technology, unstable product quality, thus affecting bio-pesticides extension use and development.

Key words: Bio-pesticide quality analysis existing problems

环境微生物资源研究与利用

林 敏
(中国农业科学院原子能利用研究所, 北京，100094 )

1、 环境微生物资源极为丰富，研究和应用潜力巨大。
环境微生物是自然界中群体数目最庞大、种属类群最繁多、基因资源最丰富和应用范围最广泛的一类生物，在自然界物质循环和能量循环中充当着最积极和最重要的推动者的角色。即使在极端环境包括极端污染环境中，能发现的唯一的生命形式只有微生物。环境微生物在长期进化过程中获得的抗逆性（如耐盐、耐酸碱、耐寒等），生物降解特性（如对农药等有机污染物的降解）和其他优良的生物特性（如合成杀虫抗病活性物等），是自然界赋予人类的最宝贵的财富。但长期以来对环境微生物的研究仅局限在占其总量约1%的可培养微生物上，而对其余99%的难培养微生物包括具有特殊研究和应用意义的特殊环境如极端胁迫环境和极端污辱环境微生物仍知之甚少，这是目前地球上生物基因资源中唯一一块尚未开垦的处女地。毫不夸张的讲，环境微生物“无所不在，无所不能，无所不为”，具有巨大的理论研究和生产应用潜力。

2、 多学科交叉和高技术集成是当前环境微生物资源研究与利用的新趋势。
近年来，环境微生物学已越来越广泛地应用到农业、环保和食品等产业中，并发挥了越来越重要的技术支持作用。但另一方面，应用微生物学在研究和生产应用中面对越来越复杂的新问题，任何技术上的突破常需要多学科的交叉融合，上中下游技术的有机集成。应用微生物学在与现代分子生物学、分子生态学、环境科学、食品科学等学科相互渗透交叉融合中产生了一系列新的理论和方法。在欧美等发达国家，已形成一些资产过百亿美元的巨型跨国生物技术公司，由过去力量分散的研究机构向集约化和规模化发展。

3、 环境微生物资源研究新成果层出不穷，不断孕育新兴产业，改造传统产业。
应用微生物学的理论进步和技术创新，为传统产业特别是传统农业的改造和转型提供不可替代的技术支持，孕育和促进了新的生物技术产业特别是农业高新技术产业的形成和壮大。如特殊微生物技术的发展推动了极端酶在新药开发、石油开采、轻化工制品及环境整治等方面应用，利用微生物发酵将淀粉和纤维素等原料转化为燃料酒精成为解决能源及环境压力的最有效的技术途径等，诸如此类的成果使传统工业、农业、能源和材料领域的生产工艺产生了重大变革。可以预料，二十一世纪的应用微生物产业将成为我国国民经济中最重要的支柱产业之一，并与动物产业和植物产业形成三足鼎立之势。

4、 在新一轮农业科技革命中环境微生物资源研究与利用面临新的机遇和挑战。
新一轮农业科技革命的重要特征是强调高效优质和可持续发展，这对农业生物技术提出了新的要求。应用微生物学将为现代生态农业生产提供不可替代的技术支持，如新型高效的杀虫防病节肥增产技术和农药残留降解检测技术等，在提高农业生产和资源利用效率、保持农业可持续发展上将大有作为。我国加入WTO后，由于国内外市场进一步开放，给我国农业产业带来了新的发展机遇同时来自国际的竞争更加激烈，又使我国农产品生产面临严峻的挑战，应充分利用我国在应用微生物学研究中现有的的技术和资源优势，加大投入力度，合理配置资源，重组研究力量，形成研发合力，抓住机遇，迎接挑战，实现跨越发展。

环境微生物资源研究和利用的主要目标如下：
充分利用我国独特而丰富的环境微生物资源优势，形成一批拥有自主知识产权的重大创新技术和专利产品，为农业、畜牧业、食品、环保等产业的技术提升和产品的更新换代提供不可替代的技术支持，增强我国相关产业的发展后劲和国际竞争力。通过技术创新和体制创新，建立成为国际一流的应用微生物基础研究、技术开发和产业示范基地，孕育和促进新兴生物技术产业特别是农业高新技术产业的形成和壮大，为我国社会经济和生态环境的可持续发展战略实施提供强有力的技术保障。

重要研究内容如下：
瞄准应用微生物及其相关产业的国际前沿，针对我国工农业、食品、医药和环保等领域的重大热点和难点问题，在源头创新、平台技术和重大产品三个层次上开展新菌株和新基因的分离和保藏、新技术（平台）的建立和集成、，新产品的研发和新兴产业的培育等方面的应用基础和应用技术研究。内容包括：
1、 开展与杀虫、抗病、除草、固氮、促生、抗逆、饲料用酶、食品用酶、分解有机废弃物或降解有毒物质用酶、极端酶等相关基因的分离鉴定和结构功能的研究，获得拥有自主知识产权和有重要应用价值的新基因。
2、 与基因组技术、基因芯片技术和生物信息技术密切结合，开展特殊微生物培养和分子鉴定、功能基因分离和高效表达的技术平台体系研究工作，开展以基因重组技术等为代表上游技术与以常规育种技术等为代表的下游技术的集成研究。
3、 开展新型环保制剂、农用微生物产品、饲料用酶、特殊工业用酶等拥有自主知识产权的重大创新技术和专利产品的研发工作；针对生物可再生清洁能源或材料生产中的关键技术问题，开展高效工程菌的构建以及发酵工艺的优化研究。

林 敏、中国农科院原子能所生物技术室研究员、博士生导师。长期从事环境微生物的分子生物学以及重组微生物应用及其安全性研究。“十五”期间主持科技攻关计划 生物安全实用检测技术”课题，国家973固氮项目“联合及内生固氮研究”课题，国家863计划“特殊生境微生物基因资源研究和利用”课题等。近年来在学报、正式出版物或国际会议上发表论文40余篇，编写专著2部。第一届国家农业生物基因工程安全委员会委员。十五“863”生物领域生物工程技术主题专家组专家。联系电话：[phone](O), 010-62896314(Fax), linmmr@

农业环境污染微生物治理与生物修复工程

李顺鹏
（南京农业大学微生物学系，南京农业大学环境能源工程研究设计中心 南京 210095）

资源与环境问题已成为当前世界人类所面临的重大问题，我国占世界7％的土地需养活22％的人口，形势非常严峻。农业环境的污染源主要为农药、化肥、重金属、工业和生活废水、畜禽粪便与农作物桔杆等。微生物作为一种独特的生物资源在环境治理与保护中起着非常重要的作用。
（一） 我国所面临的环境问题
1. 水资源短缺，并污染严重
100多个大中城市严重缺水
全国污水排放量620亿吨，80%未处理排入江河
53%的近海海域受到污染
2000年《中国水资源公报》，我国11.4万km河流中，水质为Ⅳ类或劣于Ⅳ类的占41%
2. 农业环境问题形势严峻
农药、化肥造成农药NO2 在蔬菜、水果等农产品中残留严重，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，出口蔬菜、茶叶被退回
水土流失和土地沙漠化扩展非常严重
3. 生态环境恶化
年流失泥沙50亿吨，带走氮、磷、钾4000多万吨（相当于全年化肥产量）
每年木材消耗量超过生生长量的1亿m3
严重退化的草原面积在1995年已达到7300万hm2 缺水草场面积2600万hm2
4. 城市环境污染严重
1995年对67个城市统计，51%的城市大气中总悬浮微粒年日均值超标
全国七大河流流经的15个主要城市河段中，有13个河段水质污染严重（长江干流上的重庆、武汉、南京、上海）
城市地表水普遍污染，我国131个主要湖泊67个富营养化
城市工业废弃物和生活垃圾排放量大，处理率低（95年我国工业固体废弃物产量达6.5亿吨
（二） 微生物在有毒难降解工业废水中的作用与应用
1. 微生物在降解有毒难降解工业废水的机理与工艺
① 微生物降解有毒有机污染物的机制
② 微生物降解有毒有机污染物的工艺及其应用
A．高效菌株活性污泥驯化
B．生物膜Quroum sensing
C．厌氧生物处理工艺
D．生物除P脱N技术
E．基因工程菌的构建及其应用 “超级菌”
2 .生物检测
A． 生物传感器：酶传感器，微生物传感器
B． 发光基因
C． 基因芯片
3.目前迫切需要解决的问题（热点）
A． 高效优质菌株的选育及生物处理系统中微生物种群优化、调控
B． 超级工程菌与解毒酶制剂的开发
C． 生物降解基因资源的开发与应用
D． 高效厌氧与好氧生物反应器的研制等
（三）生物修复及其应用
1. 生物修复的基本概念
2. 生物修复的基本内容 生物扩增、生物刺激
3. 生物修复的技术方法
A.原位生物修复技术
B.异位生物修复技术
C.原位生物修复的-异位联合生物修复技术
D.生物修复的工程技术
4.农田土壤污染的生物修复
A． 化肥对环境污染的影响与控制
B． 农田土壤重金属污染生物修复
C． 农药残留污染的机制与生物修复
5. 污染水体的生物修复
A． 湖泊水体富营养化的生物治理
B． 海洋水污染的生物防治
C． 地下水污染的生物治理

昆虫病原线虫共生细菌杀虫抗菌
活性物质的研究进展
杨怀文
中国农业科学院生物防治研究所

昆虫病原线虫共生细菌是一类生存于斯氏线虫属（Steinernema）和异小杆线虫属（Heterorhabditis ）侵染期线虫肠道内的杆菌，属肠杆菌科（Enterobateriaceae ）细菌。目前此类细菌分属于2个属，与斯氏线虫属共生的细菌属于致病杆菌（Xenorhabdus），与异小杆线虫共生的细菌属于发光杆菌属（Photorhabdus）。致病杆菌属已定名的有5个种，分别为：X. nematophilus, X. poinarii, X. bovienii, X. beddingii, X. japonicu, 此属还有一些细菌尚未定种。发光杆菌属已定名的还只有一个种 P. Luminescens。有学者认为这是一个多种类群，可能包含4—5个种。
致病杆菌属与发光杆菌属的细菌，它们生存于昆虫病原线虫肠道内，当线虫侵入昆虫寄主体内后，此类细菌被释放于寄主血腔中，随着细菌的迅速增殖，产生对昆虫有杀伤作用的内毒素和外毒素，以及一些胞外酶，同时还产生抗菌活性物质，抵御土壤中杂菌侵入昆虫寄主体内，使线虫能在虫尸中汲取营养正常发育与繁殖。这一生物学特性引起了学者们对其深入研究的兴趣。Bowen等人1998年在Science杂志上发表了从发光杆菌中分离获得杀虫毒蛋白文章后，更推动了对此类细菌的分子生物学研究。此类细菌有可能成为继苏云金杆菌后的一类产生杀虫毒蛋白的细菌资源。
研究表明昆虫病原线虫共生菌能产生脂多糖类内毒素，抑制昆虫寄主血细胞的黑化作用并能刺激寄主血细胞的降解，破坏寄主防御反应；产生许多胞外酶，分解寄主昆虫血淋巴组织，为自身和线虫的生长发育提供营养；还能产生有杀虫活性的外毒素蛋白，不同的菌株产生的外毒素蛋白各不相同，Ensign1990年从发光杆菌中分离出一种有血腔毒性的40 KD 外毒素蛋白，Akhurst 1995 年从嗜线虫致病杆菌中分离出分子量为31 KD 的血腔毒性蛋白，Bowen 1998年从发光杆菌中分离到分子量为1000 KD 的外毒素蛋白复合体，对鳞翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目等多种昆虫表现出胃毒和血腔双重活性，并明确了组成该毒素蛋白的4个蛋白复合体的编码基因。Morgan等2001年克隆了嗜线虫致病杆菌的昆虫口服毒性蛋白基因（约40kb）。潘映红、王立霞等中国学者，也报导了从共生菌中分离到杀虫毒素蛋白，其产毒素蛋白的调控机理、编码基因等研究正在开展之中。中山大学国家生物防治重点实验室已在Genbank登记了7个来自于嗜线虫致病杆菌BP菌株的杀虫毒素基因片段。
研究还发现此类细菌能产生多种高活性的抗菌物质，不同菌株产生的抑菌的物质各异。归纳其抑菌物质有7种类型：二硫吡咯类、苯吡喃酮衍生物、羟基二苯乙烯类、吲哚类、蒽醌类、几丁质酶、细菌素。一些细菌的发酵液对重要农作物病害如马铃薯晚疫病、青椒青枯病等表现出较好的控制效果。笔者研究组田间小区试验结果表明60倍嗜线虫杆菌CB-6菌株发酵液控制马铃薯晚疫病效果达65%左右，与试验化学农药对照效果相当。
致病杆菌属和异小杆菌属的各菌株产生杀虫、抑菌活性物质的能力、产何种活性物质，产出量高低、产活性物质的分子遗传基础，如何调控活性物质的产生等，都成为目前本领域内的研究热点。随着研究的深入，昆虫病原线虫共生细菌作为一类杀虫抑菌生物资源的利用前景将逐渐明朗。

苏云金芽胞杆菌的研究及产业化进展

喻子牛 李林 陈守文 孙明 刘子铎
（华中农业大学农业部暨教育部农业微生物重点实验室，微生物农药国家工程研究中心，
中国武汉 430070）

Bacillus thuringiensis: Recnet Progress of Its Researches and Development
YU Ziniu LI Lin CHEN Shouwen SUN Ming LIU Ziduo
(Key Laboratory of Agricultural Microbiology, Ministry of Education & Ministry of Agriculture, Huazhong Agricultural University, National Engineering Research Center of Microbe Pesticides, Wuhan 430070)

发现苏云金芽胞杆菌一百年来，在理论研究方面不断深入，在实际应用方面稳步扩大。并创造了显著的经济效益、社会效益和生态效益，仍展现出光明的前景。
1．苏云金芽胞杆菌分类及其产生的生物活性物质
1901年发现猝倒芽胞杆菌，自1915年定名苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)以来，已发现70个血清型，83个亚种，其中我国发现的有11个血清型。S-层蛋白的发现，将可能改变一些亚种的分类地位。该菌产生的生物活性成分既有胞内的，也有胞外的，这些物质有蛋白质、核苷类、氨基多元醇等，它们不仅对动物中的节肢动物门、扁形动物门、线形动物门以及原生动物门中的600多种有害种类有选择杀灭活性，同时对癌细胞有杀灭活性。而且还对微生物中的细菌、真菌等有活性。
2．杀虫晶体蛋白及其基因
自克隆第一个杀虫晶体蛋白基因以来，根据序列的同源性，以45%、78%和95%为界，划分为四个等级，已经命名和编号的基因有33群，200多个亚类。其中我国第一个命名和编号的为cry1Ac10，现已有10个亚类。对基因的表达、转录与调控，一些亚类杀虫晶体蛋白的一级、二级和三级结构及其功能进行了深入研究，提出了作用机制的分子模型。
3．苏云金芽胞杆菌制剂抗虫基因工程及其应用
自1938年第一个商品制剂问世以来，已有60多个国家生产120多种商品，并成为世界上产量最大、防效最好、应用最广的微生物杀虫剂，广泛用于防治农业害虫、林业害虫、医学昆虫和仓贮害虫。在微生物农药行业中苏云金芽胞杆菌杀虫剂成为支柱产业之一。用构建的各类载体，将单一或复合的ICPs基因转入筛选的适合受体并高效表达，获得了既杀鳞翅目又杀鞘翅目，即杀虫又抗病，既杀虫又固氮等不同类型的工程菌，用于生产工程菌杀虫剂。第一个成功地将ICPs抗虫基因转入植物，已有80多种植物得到表达，抗虫棉花、玉米、马铃薯等商品已大面积推广应用，取得了很好的抗虫效果。
苏云金芽胞杆菌的研究和应用将继续扩大，例如，对癌细胞、动物寄生虫（线虫、吸血虫、疟原虫等）、植物寄生线虫、植物病原菌等的作用机理及应用研究；在生物工程方面，从基因工程，发酵工程、酶工程等方面有望取得突破，为可持续发展作贡献。

基因工程改良杆状病毒杀虫剂的
策略与问题

庞 义
（中山大学生物防治国家重点实验室/昆虫学研究所，广州 510275）

Strategy and Problems of Improvement of
Baculovirus insectisides by Genetic Engineering

Pang Yi
（State Key Laboratory for Biocontrol and Institute of Entomology, Zhongshan University, Guangzhou 510275 E-mail: LS12@）

应用基因工程技术构建重组杆状病毒，以改良其杀虫效果，是目前研制新型病毒杀虫剂的重要途径。到目前为止，我国已构建了多株遗传改良的昆虫杆状病毒作为新的杀虫剂，并开始了田间释放试验。这些基因工