[01523050]环境微生物功能酶降解机理与新型农残检测技术研究

“环境微生物功能酶降解机理与新型农残检测技术研究”项目属于环境科学技术领域。该项目围绕环境污染治理重大问题，着重开展了环境微生物及其功能酶的脱氮机理、有机磷农药降解和新型农残检测技术等方面的研究工作。主要有以下重要科学发现。1、环境微生物及其功能酶脱氮机理研究为环境氨氮污染治理提出了新思路深入研究了微生物脱氮(反硝化)机理，克隆表达了真菌反硝化关键酶一氧化氮还原酶P450nor；完成了重组细胞色素P450nor的高效表达、分离纯化和同源模建。已分离到100多株反硝化菌(包括细菌、真菌等)和有机磷农药降解菌。研究了真菌-细菌联合脱氮机理，提出了反硝化真菌-细菌联合脱氮的新思路。筛选到一个反硝化真菌-细菌优化组合表现出较强的反硝化能力。在最佳培养条件下，12小时NO3-去除率达到80%以上。筛选了5株新的好氧反硝化细菌对其进行了固定化，并应用于废水处理。筛选的优化组合配合采用固定化技术，将为环境保护、富营养化湖泊的净化、工业废水治理等开辟新途径。2、创新性将化学-生物学与纳米技术相结合，研发新型农残痕量检测技术采用化学-生物学与纳米技术相结合，研究了生物功能传感与痕量农药检测，特别是在酶法检测农药痕量残留机理方面做出了重要成就。构建了3种对农药分子具有选择性识别作用和信号放大功能的靶标酶传感器。分别将乙酰胆碱酯酶和甲基对硫磷水解酶固定到含有纳米金粒子的硅溶胶膜上，制备了快速定量测定有机磷杀虫剂的高灵敏性传感器；将铋膜电极和阴极伏安法组合建立了一种快速灵敏分析样本中有机磷农药的新方法。利用电化学-表面等离子体(ESPR)联用技术跟踪了乐果-聚苯胺-纳米Ag印迹膜的形成过程。以纳米碳管、纳米二氧化锆作为吸附剂，结合固相萃取技术和高灵敏度溶出伏安法实现了农药小分子的快速识别与直接电化学检测。3、项目特点及引用情况微生物脱氮机理研究为环境氨氮污染的去除提供了新途径，具有经济简便、除氮彻底、无二次污染等独特的优越性。基于靶标酶与农药分子识别、生物功能传感及靶标酶活性建立的新型农残检测技术，具有高效、快速、简便、灵敏等特点，对久效磷、对氧磷、乐果、西维因等农药的检测限达到ng/mL水平。对不同类型、不同浓度的农药小分子与其靶标酶之间的相互作用进行了全面表征，实现了靶标酶与其抑制剂的分子识别过程的实时动态跟踪监测。已发表的论文被AdvancedMaterials、Biosensors&Bioelectronics、JHazardousMaterials等杂志引用120多次，其中单篇引用最多为36次；引用论文杂志影响因子最高为AdvancedMaterials(IF8.37)。