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小议镰刀菌在环境保护中的研究 【摘要】综述了镰刀菌在环境保护中的应用研究进展，探讨了镰刀菌在生物脱除氮氧化物，生物降解酚类化合物、氰化物和合成染料，吸收、蓄积、降解多环芳烃等方面的作用机理，指出了其在环境保护中的重要作用和巨大的应用前景。 【关键词】镰刀菌；生物降解；环境保护 【中图分类号】Q93【文献标示码】A【文章编号】 其结构稳定，不易降解，且毒性大，对人体健康危害极大。这类污染物主要来源于化工、石油、农药、电子、纺织、造纸、化妆品及制药工业，它们通过多种途径进入环境，对大气、水体和土壤造成污染。近年的研究表明，微生物降解环境污染物成为治理环境污染的重要方法，以细菌和真菌中的白腐菌、酵母菌和青霉菌研究颇多[1]，而镰刀菌(Fusarium)少有人涉及。镰刀菌是真菌中一个常见且重要的种属，在环境中分布极为广泛，易培养，对营养物质要求不高，且抗毒性强。过去人们的注意力多集中在镰刀菌及其所产毒素的危害上，为开发利用这一真菌资源，笔者综合近年镰刀菌在环境保护中的研究，探讨了镰刀菌在生物脱除氮氧化物，生物降解酚类化合物、氰化物和合成染料，吸收、蓄积、降解多环芳烃等方面的作用机理和其应用前景。 1镰刀菌处理氮氧化物及其机制 Fusariumoxysporum的细胞色素P450NADH-NO还原酶（P450Nor）是属亚铁血红素-硫醇蛋白家族，是真菌反硝化作用的关键酶，此酶能催化还原2分子的NO到1分子N2O，如反应式（1），它还可作为还原剂催化还原N2O4。Fe3+-NO复合体被认为是此酶的酶-底复合体，P450Nor在分子氧极为有限的时候，使得NO的还原加快，其催化机理见图1，这与反硝化细菌的氧化氮还原酶不同，后者可以将NO直接转化为N2，但所需时间比前者要长[2]。这为生物脱出氮氧化物的污染方面提供了理论支持和模式菌，必将在氮氧化物的治理技术上产生重要的影响。 图1依赖NADH的NO催化还原反应机制 2镰刀菌处理氰化物及其机制 利用镰刀菌12号固定化细胞降解氰化物的研究表明，在培养基中添加氰化物可显著提高诱导酶的活力，经海藻酸钙固定后相对活性为89.68%，最适pH=8.0～9.0，最适温度为35～45℃。固定化细胞柱连续处理浓度500ppm，流速15ml/h，运转90h，出水CN- 在反应（2）中菌株没有生长，在反应（3）中伴随着菌株的生长，说明氰化物对菌株有一定的毒性，外加营养介质对反应（3）发生有着重要的影响。除氰化物水合酶外，腈水解酶也具有降解氰化物的活性。 Kobayashi等[4]认为腈水解酶酶解机理中氨基化合物是一个重要的中间体，当氰化物水合酶的最佳途径为III时，腈水解酶的最佳途径为IV/V（如图2）。这样可对含有CN-的碱性工业废水不经酸化处理而直接进行生物处理，避免了HCN的挥发，这将对含氰废水的治理产生重要的影响。 图2腈水解酶/氰化物水合酶降解氰化物的途径 3镰刀菌处理酚类化物及其机制 镰刀菌在芳香族化合物生物圈循环中也起着重要的作用，尤其是酚类化合物，如Fusariumflocciferm，Fusariumsp．FE11等对苯酚具有很强的降解能力[5]。李济吾等[6]以苯酚为唯一碳源，研究了Fusariumsp．HJ01降解苯酚的动力学符合Andrews模型，见公式5，添加适量蔗糖可促进HJ01菌对苯酚的降解，在蔗糖添加量3g/L、初始pH=6.0、30℃的最适条件下，420mg/L的苯酚溶液经4d后可被HJ01完全降解。Santos等[5]认为苯酚是通过儿茶酚的邻位断裂开环，进入β-酮己酸代谢途径，而被彻底矿化的，Fusariumsp.FE11的细胞提取物就具有儿茶酚1，2-双加氧酶和苯酚羟化酶的活性，这不同于混浊红球菌R7等细菌降解酚类物质的机制，后者是通过邻苯二酚2，3-双加氧酶催化酚类物质开环降解的。但镰刀菌有细胞壁，比细菌有更强的耐酚能力，说明镰刀菌在生物降解酚类化合物方面有着潜在应用价值。 4镰刀菌处理多环芳烃及其机制 镰刀菌可以降解土壤中菲、芘，经处理360h后，对菲、芘的降解效率分别76.96%和20.69%。Fusariumsolani通过14CO2示踪法证实了其可使苯巴芘矿化，并同化为自身的生物量[7]，而且其胞内脂肪泡对多环芳烃（PAHs）也有累积和降解作用，其从培养基质里吸收PAH是不需能量的被动过程，累积过程不受其老化的影响。PAH在脂肪泡内的累积是PAH可能被氧化的开始位置，但累积和降解不是同步的。这说明镰刀菌既可降解多环芳烃，也可累积回收多环芳烃，具有巨大的应用前景。过去对多环芳烃的生物降解的研究多集中于白腐菌，但白腐