甲氧基丙烯酸酯類農藥生態毒理及其微生物降解研究進展

馮彥媚 范興輝 占卉 滕詩雨 陽芳 陳少華

（華南農業大學亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室 廣東省微生物信號與作物病害防控重點實驗室 群體微生物研究中心，廣州 510642）

甲氧基丙烯酸酯類農藥生態毒理及其微生物降解研究進展

馮彥媚 范興輝 占卉 滕詩雨 陽芳 陳少華

（華南農業大學亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室 廣東省微生物信號與作物病害防控重點實驗室 群體微生物研究中心，廣州 510642）

近年來，隨著甲氧基丙烯酸酯類農藥用量的不斷增加，其產生的農藥殘留污染問題已引起社會的廣泛關注。如何有效治理甲氧基丙烯酸酯類農藥的殘留污染是科研工作者亟待解決的問題。生物修復技術以其高效、廉價、安全等優點，已成為消除農藥殘留污染的有效措施。綜述了甲氧基丙烯酸酯類農藥的生態毒理及其微生物降解的研究現狀，介紹該類農藥代謝產物及基本降解途徑，分析甲氧基丙烯酸酯類農藥殘留污染微生物降解存在的問題并提出發展方向，為解決該類農藥殘留污染危害提供技術參考。

甲氧基丙烯酸酯類農藥；生態毒理；生物降解；生物修復

然而，化學農藥使用是一把雙刃劍。在我國，化學農藥超劑量、超范圍的使用和施藥技術的落后，導致生態環境和農產品中農藥殘留問題日益突出，直接或間接地損害人類健康。已有文獻陸續報道該類農藥并不像先前人們所認為的對非靶標生物安全和環境友好，不會造成污染或中毒。相反，甲氧基丙烯酸酯類農藥的大量、頻繁使用已給生態環境和人類健康帶來潛在的巨大威脅［6-7］。如何消除環境及農產品中的甲氧基丙烯酸酯類農藥污染已成為科研工作者亟待解決的科研命題。目前國內外研究的農藥殘留降解方法主要有物理、化學和生物降解3個方面［8］。相對于比較成熟的物理和化學降解方法，生物降解方法具有高效、安全、無殘留、無二次污染等優點，是消除和降解農藥殘留的一種安全、有效的方法［9］。

本文將介紹甲氧基丙烯酸酯類農藥的發展歷程、生態毒理及其微生物降解的研究現狀，旨在為研究和開發微生物降解制劑產品去除該類農藥殘留污染提供理論和技術支撐。

1 甲氧基丙烯酸酯類農藥的發展歷程

1969年，捷克科學家Musilek等［10］在一種木腐擔子菌——霉狀小奧德蘑（Oudemansiella mucida）中發現有抗真菌活性的小奧德蘑素A（Oudemansin A），并制作成抗真菌軟膏用于治療人類的皮膚病。這是最早分離出來的β-甲氧基丙烯酸酯，后來稱之為Strobilurin A。1977年，德國科學家Anke等［11］在另一種真菌——附胞球果菌（Strobilurus tenacellus）中發現了同類化合物嗜球果傘素A（Strobilurin A）。至此這類具有抗菌活性的天然化合物引起了許多科研工作者的注意，并分離鑒定出多種的天然β-甲氧基丙烯酸酯，如 Strobilurin B［12］，Strobilurin C［13］等。1996年，先正達、巴斯夫兩家公司對這類化合物的結構進行優化改造，并先后成功研發出嘧菌酯和醚菌酯。隨后一系列的以β-甲氧基丙烯酸酯衍生物為先導化合物的殺菌劑，即甲氧基丙烯酸酯類農藥（部分品種結構如圖1）被研發并投入生產使用［14］。

圖1 部分甲氧基丙烯酸酯類農藥品種的化學結構

2 生態毒理

甲氧基丙烯酸酯類農藥的作用機制是真菌線粒體呼吸抑制劑。它們能特異地與作物病原真菌呼吸系統中的質子傳遞復合體Ⅲ的Qo位點鍵合，阻斷了細胞色素b和c1之間的電子傳遞，干擾ATP產生，從而影響了病原真菌體內的能量循環，達到抑制真菌生長和殺菌的效果［15］。獨特的作用機理使甲氧基丙烯酸酯類農藥作為高效殺菌劑而被廣泛應用于多種作物的真菌病害防治［16］。但是，隨著其使用量與使用范圍的不斷增加，該類殺菌劑的殘留問題和環境安全問題日益嚴重，引起世界各國對該類殺菌劑的生態毒理進行探討研究的重視。

2.1 對水生生物的生態毒性

大型溞（Daphnia magna）被廣泛地用于檢測水體中植物檢疫產品（如殺菌劑）殘留物的生態毒性，其靈敏度要比費氏弧菌（Vibrio fisheri）高［17］。Cui等［18］研究發現，甲氧基丙烯酸酯類農藥中的醚菌酯、吡唑醚菌酯和肟菌酯分別在20 μg/L、0.15 μg/L和0.2 μg/L濃度下對大型溞具有毒性，而這組濃度分別接近于各自在環境中的殘留濃度，即環境中的醚菌酯、吡唑醚菌酯和肟菌酯足以對大型溞產生毒害。

嘧菌酯及其代謝物R234886在土壤中經過長期的瀝濾后，隨著地下水直接流往并大量地累積在地表水中［19］。而嘧菌酯被認為對水生生物具有很高的毒性，濃度小于1 mg/L就足以導致50%的魚類死亡（EC50，96h）或對50%的藻類（EC50，72h）和無脊椎動物（EC50，48h）產生影響［20］。Olsvik 等［21］分析得到嘧菌酯通過干擾線粒體的呼吸作用機制對大西洋鮭魚的幼魚生長和繁殖產生不良的影響。Gustafsson［22］研究了嘧菌酯對咸水水域中群落結構和功能的影響，結果顯示，嘧菌酯在相當低的濃度下對橈足類動物具有毒性，并會直接影響浮游動植物的群落結構。Garanzini［23］等研究發現，嘧菌酯明顯地抑制綠狐尾藻的抗氧化酶系統，并使其產生明顯的脂質過氧化損傷和DNA損傷。

總之，甲氧基丙烯酸酯類農藥對水生生物均具有很高的毒害作用，農藥進入水體生態環境后，直接影響水生生物的群落結構和生活環境，因此在實際生產中需合理規范地使用此類農藥。另外，對于嘧菌酯的主要代謝物R234886，目前還沒有相關文獻關注它是否對水生生物具有毒性，但由于它長期暴露并大量累積在水體中，R234886始終是脆弱的水體環境和飲水資源的一個潛在威脅，應加以重視。

2.2 對陸生生物的生態毒性

農藥對陸生生物生態風險評價用于評價農藥使用后對非靶標陸生生物的影響，一般選擇鳥類、蜜蜂、家蠶及哺乳動物等代表性陸生生物作為評價受體。張晶等［24］研究了吡唑醚菌酯對9·芙家蠶（Bombyxmori）的急性毒性評價，結果表明吡唑醚菌酯對家蠶96 h的LC50值為20.8 mg a.i./L，屬于中毒級；郭耀全等［25］研究發現，95%吡唑醚菌酯20 000倍液對家蠶的殘毒期為7 d，5 000倍液、10 000倍液均為14 d；另外，呂銘瀟等［26］采用浸葉法測定了不同殺菌劑對家蠶的毒力，其中嘧菌酯對家蠶低毒，而醚菌酯對家蠶中毒。由以上結果可知，不同品種的甲氧基丙烯酸酯類農藥對家蠶的毒力不同，其中吡唑醚菌酯、醚菌酯等對家蠶屬于中毒級。根據報道，已經證實部分甲氧基丙烯酸酯類農藥對蜂類產生毒性作用。金華超等［27］在實驗中發現99.5%的肟菌酯明顯激活了玉米螟赤眼蜂體內酚氧化酶的活性，表明肟菌酯對玉米螟赤眼蜂具有急性毒性；張寧等［28］通過藥膜法和攝入法研究發現，雖然肟菌酯和醚菌酯對非靶標生物斑痣懸繭蜂沒有明顯的急性致死效應，但對其發育、壽命和行為等造成嚴重的威脅。也有實驗證實，甲氧基丙烯酸酯類農藥對人體存在潛在威脅。Cayir等［29］通過體外試驗發現吡唑醚菌酯為人體外周血淋巴細胞有潛在的遺傳毒性和細胞毒性；Regueiro等［30］也研究得到吡唑醚菌酯和醚菌酯對原代培養的皮元神經具有神經毒性；Pearson等［31］推測吡唑醚菌酯和和肟菌酯可能會與孤獨癥、腦部衰老、神經退化等有潛在的關聯性。

不同品種的甲氧基丙烯酸酯類農藥對非靶標陸生生物的毒性各不相同，但目前還缺乏足夠的對鳥類、瓢蟲等陸生環境生物的生態風險評價的研究報道。

2.3 對土壤生物群落的生態毒性

近年來，研究工作者們越來越重視殺菌劑對土壤生物群落結構和功能的影響。蚯蚓是農田土壤生態群落中物質循環的重要載體，常用作為土壤污染毒理實驗的標志生物［32-33］。鄧勛飛等［34］研究發現嘧菌酯在使用后對土壤生態具有較高的長期風險（嘧菌酯土壤半衰期較長，為78 d），且其對蚯蚓的慢性無作用濃度較低（NOECW= 3 mg/kg）。Han等［35］發現嘧菌酯會引起蚯蚓的氧化應激反應，導致脂質的過氧化損傷和DNA損傷。另外，吡唑醚菌酯和氟嘧菌酯均會對蚯蚓產生一定的氧化脅迫效應，并對蚯蚓體腔細胞DNA造成明顯的損傷［36］。

土壤微生物也是土壤生態系統的重要組分之一，能敏感地反映出土壤環境的細微變化，其常用的指標主要包括：微生物量、微生物生理生化過程、酶活性和微生物多樣性［37］。Wassila等［38］通過總結前人的相關研究成果發現，殺菌劑使用后，幾乎都對土壤酶活性產生抑制作用，并會減少土壤的微生物量及抑制微生物群落的活性。Bacmaga等［39］研究發現，嘧菌酯會抑制土壤的酶活性（如脲酶、磷酸酶、脫氫酶、過氧化氫酶等）。另外，土壤微生物量及微生物多樣性還與嘧菌酯的使用劑量及使用時間顯著相關，其中真菌群落的多樣性隨著嘧菌酯所施用劑量的增加而下降，且在最大劑量（22.50 mg/kg）條件下真菌的生理生化活性顯著降低。

蚯蚓和土壤微生物在監測甲氧基丙烯酸酯類農藥對土壤生物群落的影響中起到重要的作用。從實驗數據中可見這類農藥對蚯蚓有明顯的藥害作用，對土壤的微生物量和土壤酶活性均有負面作用，即這類農藥在使用過程中會對土壤生物群落產生不利影響。

3 甲氧基丙烯酸酯類農藥微生物降解研究現狀

3.1 降解微生物的篩選、鑒定研究

環境中殘留的甲氧基丙烯酸酯類農藥對生態環境安全和人類健康的問題越發突出，亟須尋找安全有效的方法降解該類殺菌劑的殘留物，消除其潛在的威脅。

研究發現，甲氧基丙烯酸酯類農藥在水中的水解速率受其本身化學結構和pH值的影響，其中醚菌酯的水解速率較快而嘧菌酯則水解緩慢。另外，該研究還指出嘧菌酯在水體和土壤中滯留期較長［20］。因此，需要尋找其他有效的途徑降解殘留在環境中的嘧菌酯。生物修復（Bioremediation）具有高效、安全、無殘留、無二次污染等優點，是消除和解毒高濃度的農藥殘留的一種安全、有效的方法，是治理農藥污染的新途徑［9］。利用生物修復技術治理甲氧基丙烯酸酯類農藥殘留污染的基礎是從不同環境樣品中尋找其降解微生物，目前已經發現的可降解甲氧基丙烯酸酯類農藥的微生物概括如下（表 1）。

表1 降解甲氧基丙烯酸酯類農藥的微生物種類

最近，Bacmaga等［39］在研究嘧菌酯對土壤微生物和酶活性的影響時發現，4株芽孢桿菌屬細菌（Bacillus cereus B9、Bacillus weihenstephanensis B10、Bacillus sp. B11和 Bacillus megaterium B12）和 2株隱囊菌屬真菌（Aphanoascus terreus G8和Aphanoascus fulvescens G9）可耐受最高劑量為22.50 mg/kg的嘧菌酯，具有降解嘧菌酯環境殘留的潛能。

到目前為止，已報道篩選得到的甲氧基丙烯酸酯類農藥降解菌株的數量極少，相對于環境中豐富的微生物資源而言，菌株的篩選方面還有很大的空間，而且已有的文獻一般只涉及到降解微生物的篩選，其降解途徑、降解酶及其降解機理等方面的研究還沒有相關報道。利用微生物降解治理甲氧基丙烯酸酯類農藥殘留污染及其在生產實踐中的應用還有很大的距離。

3.2 代謝產物及降解途徑研究

甲氧基丙烯酸酯類農藥微生物降解的作用方式和其他農藥的微生物降解一樣，主要是通過其分泌酶的代謝完成，本質都是酶促降解［44］。而降解途徑的研究一般是通過各種色譜技術，如氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）、液相色譜-質譜聯用法（LCMS/MS）等，來測定其代謝產物并進行推測。

甲氧基丙烯酸酯類農藥的化學結構復雜，導致其在代謝過程中因作用位點的不同而進行多種不同的代謝途徑。圖2展示了這類農藥的3種基本代謝途徑：（1）甲基酯鍵的水解是一個重要的代謝途徑，水解產生的代謝物是一個沒有生物活性的游離丙烯酸。（2）芳香環的羥基化反應易引發其與谷胱甘肽的共軛，但若在同一芳香環上發生多次羥基化反應則易引起芳香環的裂解并礦化成CO2。（3）丙烯酸基團的雙鍵易發生不同的代謝機制，如雙鍵發生環氧化反應最終產生苯甲酸衍生物；或通過加氫還原生成叔醇；此外，雙鍵的光解反應通常會產生多種產物并可能引起該基團的完全降解［45］。在代謝產物中，由于甲氧基丙烯酸酯類農藥在環境中的代謝途徑繁雜，以致其產生多種不同的代謝產物，如嘧菌酯在環境產生的代謝產物有R234886、R230310、R401553、R402173、R405287 等［7］。

但是，迄今為止，關于甲氧基丙烯酸酯類農藥微生物代謝產物的研究報道極少，其具體代謝機制及各類代謝產物對環境是否具有潛在危害性目前還未明確，因此深入研究甲氧基丙烯酸酯類農藥的微生物代謝產物及降解途徑十分必要。

圖2 甲氧基丙烯酸酯類農藥的基本代謝途徑

4 展望

甲氧基丙烯酸酯類農藥是目前應用廣泛的一類殺菌劑。然而，越來越多的研究成果表明這類農藥在使用過程中產生的農藥殘留對周圍生態環境和人類健康存在著潛在威脅。如何降解該類農藥殘留已經成為世界各國的研究熱點。

目前微生物對農藥的降解得到了廣泛的認可，許多農藥的微生物降解已有深入的研究，如有機磷［46-48］、氨基甲酸酯［49-50］、擬除蟲菊酯［51-56］等農藥，已經確定了微生物降解在處理土壤和水環境中農藥殘留的重要地位?？v觀國內外，利用微生物降解環境中甲氧基丙烯酸酯類農藥的相關研究才剛剛起步，相關研究報道不多。現已有的科研成果主要集中于降解微生物的篩選鑒定，而且往往只針對單一的品種，后續的工作，如代謝產物及降解途徑的分析、降解酶及其基因的研究、構建農藥基因工程菌及其生物修復等，還有待進一步深入研究。因此，利用微生物降解甲氧基丙烯酸酯類農藥的研究工作還有很大發展空間。為了加大該類農藥生物降解菌劑的開發與應用，今后應加強以下幾個方面的研究：

一是建立甲氧基丙烯酸酯類農藥降解菌種資源庫。環境蘊含了豐富的微生物資源，廣泛篩選農藥的高效降解菌，豐富現有的降解菌資源庫。

二是構建甲氧基丙烯酸酯類農藥基因工程菌。利用現代分子生物學技術，克隆降解菌株的相關降解酶，將降解酶基因構建于質粒載體導入能夠高效利用農藥降解過程產生的中間化合物的菌株中，能夠消除中間化合物積累對甲氧基丙烯酸酯類的降解抑制或將多種降解酶基因克隆到一種微生物中實現多種優良性狀的整合，獲得環境適應力強、降解譜廣、降解效率高的甲氧基丙烯酸酯類農藥基因工程菌；值得注意的是，這種將外源基因構建于質粒載體而獲得的基因工程菌由于質粒的不穩定性其應用越來越受到限制。因此，利用基因重組方法構建遺傳穩定的多功能農藥降解基因工程菌是未來構建基因工程菌的一個方向。

三是開發及應用生物降解菌劑或酶制劑。繼續深入研究降解菌株的相關降解酶性質和作用機理，闡明對應降解基因的表達調控機制；利用基因工程技術，采用密碼子優化和分子伴侶共表達策略等實現降解酶的異源大量表達，獲得高效甲氧基丙烯酸酯類農藥生物降解菌劑或高產量酶制劑投入實際生產實踐中，達到消除環境中農藥殘留的目的。

［1］閆曉靜, 金淑惠, 陳馥衡, 等. Strobilurin類殺菌劑作用靶標的研究進展［J］. 農藥學學報, 2006（04）：299-305.

［2］王麗, 石延霞, 李寶聚, 等. 甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑研究進展［J］. 農藥科學與管理, 2008, 30（9）：24-27.

［3］嚴明, 柏亞羅. 甲氧基丙烯酸酯類等四大類殺菌劑市場概況及前景展望［J］. 現代農藥, 2016, 15（6）：1-8, 11.

［4］何秀玲, 張一賓. 甲氧基丙烯酸酯類和酰胺類殺菌劑品種市場和抗性發展情況［J］. 世界農藥, 2013, 35（3）：14-19.

［5］趙平, 嚴秋旭, 李新, 等. 甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑的開發及抗性發展現狀［J］. 農藥, 2011, 50（8）：547-551.

［6］Rodrigues ET, Lopes I, Pardal MA. Occurrence, fate and effects of azoxystrobin in aquatic ecosystems：a review［J］. Environment International, 2013, 53：18-28.

［7］EFSA. Conclusions on the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance azoxystrobin［J］. European Food Safety Authority Journal, 2010, 8（4）：1542-1652.

［8］ 陳少華, 羅建軍, 林慶勝, 等. 農藥殘留降解方法研究進展［J］.安徽農業科學, 2009, 37（1）：343-345.

［9］ Harms H, Schlosser D, Wick LY. Untapped potential：exploiting fungi in bioremediation of hazardous chemicals［J］. Nature Reviews Microbiology, 2011, 9（3）：177-192.

［10］ Musilek V, Cerna J, Sasek V, et al. Antifungal antibiotic of the Basidiomycete Oudemansiella mucida［J］. Folia Microbiologica,1969（14）：377-387.

［11］ Anke T, Oberwinkler F, Steglich W, et al. The strobilurins--new antifungal antibiotics from the basidiomycete Strobilurus tenacellus［J］. Journal of Antibiotics, 1977, 30（10）：806-810.

［12］Schramm G, Steglich W, Anke T, et al. Chemlnform abstract：antibiotics from basidiomycetes, III. strobilurin A and B, antifungal metabolites from Strobilurus Tenacellus［J］. Cheminform, 1978,43（9）：1779-1784.

［13］Anke T, Besl H, Mocek U, et al. Antibiotics from basidiomycetes.XVIII. Strobilurin C and oudemansin B, two new antifungal metabolites from Xerula species（Agaricales）［J］. Journal of Antibiotics, 1983, 36（6）：661-666.

［14］Bartlett DW, Clough JM, Godwin JR, et al. The strobilurin fungicides［J］. Pest Manag Sci, 2002, 58（7）：649-662.

［15］Isamu Y, Makoto F. Recent topics on action mechanisms of fungicides［J］. J Pestic Sci, 2005, 30（2）：67-74.

［16］Battaglin WA, Sandstrom MW, Kuivila KM, et al. Occurrence of azoxystrobin, propiconazole, and selected other fungicides in US streams, 2005-2006［J］. Water Air Soil Pollution, 2011, 218（1）：307-322.

［17］ Esteve K, Poupot C, Dabert P, et al. A Saccharomyces cerevisiaebased bioassay for assessing pesticide toxicity［J］. J Ind microbiol Biotechnol, 2009, 36（12）：1529-1534.

［18］Cui F, Chai T, Liu X, et al. Toxicity of three strobilurins（kresoximmethyl, pyraclostrobin, and trifloxystrobin）on Daphnia magna［J］. Environ Toxicol Chem, 2017, 36（1）：182-189.

［19］Jorgensen LF, Kjaer J, Olsen P, et al. Leaching of azoxystrobin and its degradation product R234886 from Danish agricultural field sites［J］. Chemosphere, 2012, 88（5）：554-562.

［20］許靜, 孔德洋, 宋寧慧, 等. 甲氧丙烯酸酯類殺菌劑的環境降解特性研究［J］. 農業環境科學學報, 2013, 32（10）：2005-2011.

［21］Olsvik PA, Kroglund F, Finstad B, et al. Effects of the fungicide azoxystrobin on Atlantic salmon（Salmo salar L. ）smolt［J］.Ecotoxicol Environ Saf, 2010, 73（8）：1852-1861.

［22］Gustafsson K, Blidberg E, Elfgren IK, et al. Direct and indirect effects of the fungicide azoxystrobin in outdoor brackish water microcosms［J］. Ecotoxicology, 2010, 19（2）：431-444.

［23］ Garanzini DS, Menone ML. Azoxystrobin causes oxidative stress and DNA damage in the aquatic macrophyte Myriophyllum quitense［J］. Bull Environ Contam Toxicol, 2015, 94（2）：146-151.

［24］ 張晶 , 賈鵬龍 , 陳秋初 , 等 . 14種農藥對 9·芙家蠶（Bombyxmori）的急性毒性評價［J］. 農藥科學與管理, 2016（11）：44-51.

［25］郭耀全, 張晶, 梁慧君, 等. 4種低毒非桑園農藥對家蠶的殘毒試驗［J］. 廣東蠶業, 2016, 50（2）：20-23.

［26］呂銘瀟, 張騫. 7種殺菌劑對家蠶的急性毒性評價［J］. 生物災害科學, 2014, 37（2）：140-143.

［27］金華超, 尹曉輝, 朱國念. 四種殺菌劑對玉米螟赤眼蜂酚氧化酶活性的影響［J］. 昆蟲學報, 2013, 56（2）：136-144.

［28］張寧, 張傳清, 朱國念, 等. 甲氧基丙烯酸酯類和三唑類殺菌劑對斑痣懸繭蜂的毒性［J］. 農藥學學報, 2016, 18（3）：387-392.

［29］Cayir A, Coskun M, Coskun M. Micronuclei, nucleoplasmic bridges, and nuclear buds induced in human lymphocytes by the fungicide signum and its active ingredients（boscalid and pyraclostrobin）［J］. Environ Toxicol, 2014, 29（7）：723-732.

［30］Regueiro J, Olguin N, Simal-Gandara J, et al. Toxicity evaluation of new agricultural fungicides in primary cultured cortical neurons［J］. Environmental Research, 2015, 140：37-44.

［31］ Pearson BL, Simon JM, Mccoy ES, et al. Identification of chemicals that mimic transcriptional changes associated with autism, brain aging and neurodegeneration［J］. Nat Communi, 2016, 7 ：11173.

［32］肖能文, 趙彩云, 王學霞, 等. 用于土壤污染生態毒理診斷的蚯蚓生物標志物研究［J］. 江西農業學報, 2012, 24（1）：137-143.

［33］何巧力, 顏增光, 汪群慧, 等. 利用蚯蚓回避試驗方法評價萘污染土壤的生態風險［J］. 農業環境科學學報, 2007, 26（2）：538- 543.

［34］鄧勛飛, 詹宇, 王祥云, 等. 蔬菜地農藥施用的土壤生態風險評估［J］. 農業環境科學學報, 2014, 33（10）：1920-1927.

［35］Han Y, Zhu L, Wang J, et al. Integrated assessment of oxidative stress and DNA damage in earthworms（Eisenia fetida）exposed to azoxystrobin［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety,2014, 107：214-219.

［36］王作彬. 吡唑醚菌酯和氟嘧菌酯對蚯蚓的氧化脅迫及DNA損傷［D］. 泰安：山東農業大學, 2016.

［37］Beelen PV, Doelman P. Significance and application of microbial toxicity tests in assessing ecotoxicological risks of contaminants in soil and sediment［J］. Chemosphere, 1997, 34（3）：455-499.

［38］Wassila R, Karine L, Emile LA, et al. Effects of pesticides on soil enzymes：a review［J］. Environmental Chemistry Letters, 2014,12（2）：257-273 .

［39］Bacmaga M, Kucharski J, Wyszkowska J. Microbial and enzymatic activity of soil contaminated with azoxystrobin［J］. Environmental Monitoring and Assessment, 2015, 187（10）：615-629.

［40］ Lopes FM, Batista KA, Batista GL, et al. Biodegradation of epoxyconazole and piraclostrobin fungicides by Klebsiella sp. from soil［J］. World J Microbiol Biotechnology, 2010, 26（7）：1155-1161.

［41］Clinton B, Warden A, Haboury S, et al. Bacterial degradation of strobilurin fungicides：a role for a promiscuous methyl esterase activity of the subtilisin proteases？［J］. Biocatalysis and Biotransformation, 2011, 29（4）：119-129.

［42］Howell CC, Semple KT, Bending GD. Isolation and characterisation of azoxystrobin degrading bacteria from soil［J］. Chemosphere,2014, 95：370-378.

［43］Chen S, Deng Y, He F, et al. Isolation and characterization of a azoxystrobin-degrading bacterial strain Ochrobactrum anthropi SH14［C］. 中國植物病理學會青年學術研討會論文選編. 北京：中國農業出版社, 2015.

［44］Chen S, Lin Q, Xiao Y, et al. Monooxygenase, a novel betacypermethrin degrading enzyme from Streptomyces sp［J］. PLoS One, 2013, 8（9）：e75450.

［45］Hamdy B. Review of strobilurin fungicide chemicals［J］. J Environ Sci Health B, 2007, 42（4）：441-451.

［46］ Cycoń M, Wojcik M, Piotrowska-Seget Z. Biodegradation of the organophosphorus insecticide diazinon by Serratia sp. and Pseudomonas sp. and their use in bioremediation of contaminated soil［J］. Chemosphere, 2009, 76（4）：494-501.

［47］Chen S, Liu C, Peng C, et al. Biodegradation of chlorpyrifos and its hydrolysis product 3, 5, 6-trichloro-2-pyridinol by a new fungal strain Cladosporium cladosporioides Hu-01［J］. PLoS One, 2012,7（10）：e47205.

［48］Zhang Q, Wang B, Cao Z, et al. Plasmid-mediated bioaugmentation for the degradation of chlorpyrifos in soil［J］. Journal of Hazardous Materials, 2012, 221-222：178-184.

［49］Yang L, Chen S, Hu M, et al. Biodegradation of carbofuran by Pichia anomala strain HQ-C-01 and its application for bioremediation of contaminated soils［J］. Biology and Fertility of Soils, 2011, 47（8）：917-923.

［50］Plangklang P, Reungsang A. Bioaugmentation of carbofuran residues in soil using Burkholderia cepacia PCL3 adsorbed on agricultural residues［J］. International Biodeterioration &Biodegradation, 2009, 63（4）：515-522.

［51］Chen S, Hu M, Liu J, et al. Biodegradation of beta-cypermethrin and 3-phenoxybenzoic acid by a novel Ochrobactrum lupini DG-S-01［J］. J Hazard Mater, 2011, 187（1-3）：433-440.

［52］Chen S, Geng P, Xiao Y, et al. Bioremediation of β-cypermethrin and 3-phenoxybenzaldehyde contaminated soils using Streptomyces aureus HP-S-01［J］. Appl Microbiol Biotechnol, 2012, 94（2）：505-515.

［53］Chen S, Dong Y, Chang C, et al. Characterization of a novel cyfluthrin-degrading bacterial strain Brevibacterium aureum and its biochemical degradation pathway［J］. Bioresource Technology,2013, 132：16-23.

［54］Chen S, Chang C, Deng Y, et al. Fenpropathrin biodegradation pathway in Bacillus sp. DG-02 and its potential for bioremediation of pyrethroid-contaminated soils［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62（10）：2147-2157.

［55］Xiao Y, Chen S, Gao Y, et al. Isolation of a novel beta-cypermethrin degrading strain Bacillus subtilis, BSF01 and its biodegradation pathway［J］. Appl Microbiol Biotechnol, 2015, 99（6）：2849-2859.

［56］Chen S, Deng Y, Chang C, et al. Pathway and kinetics of cyhalothrin biodegradation by Bacillus thuringiensis strain ZS-19［J］. Scientific Reports, 2015, 5：8784.

Research Progress on Ecotoxicity and Microbial Degradation of Strobilurin Fungicides

FENG Yan-mei FAN Xing-hui ZHAN Hui TENG Shi-yu YANG Fang CHEN Shao-hua
（State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources，Guangdong Province Key Laboratory of Microbial Signals and Disease Control，Integrative Microbiology Research Centre，South China Agricultural University，Guangzhou 510642）

The widely used strobilurin fungicides in agriculture have become a public concern because of their heavily environmental contamination and toxic effects on mammals. Such concerns，therefore，highlight the critical need for effective and advanced remediation technologies for the removal of strobilurin residues. Recently，bioremediation has emerged as a great potential alternative to eliminate pesticide residues because of its effective，low-priced，and eco-friendly properties. In this review，we summarized the research status of ecotoxicity of strobilurins and their microbial degradation. The main metabolites and the proposed degradation pathways of strobilurins were investigated.Moreover，the deficiencies of microbial degradation and the future development were discussed. These results may lay a solid foundation for developing new and safe measures for solving pollution hazard from strobilurin-like residues.

strobilurin fungicides；ecotoxicity；biodegradation；bioremediation

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0581

甲氧基丙烯酸酯類（Strobilurins）農藥是以具有殺菌活性的天然β-甲氧基丙烯酸酯衍生物為先導化合物開發的一類新型農用殺菌劑，具有廣譜、高效等特點［1］。這類農藥的作用機理獨特，能有效地預防與防治多種由真菌（卵菌綱、子囊菌綱、擔子菌綱和半知菌綱等）引起的作物病害，并與目前國內市場上使用的殺菌劑沒有交互抗性，對其他殺菌劑產生抗性的病原菌也有良好的防治效果［2］。甲氧基丙烯酸酯類農藥在上市近20年間發展迅速，于2014年以37.43億美元的銷售額超過三唑類殺菌劑占據市場之首，成為繼三唑類殺菌劑之后又一極具廣闊發展前景的殺菌劑［3-5］。

2017-07-12

國家自然科學基金項目（31401763），廣東省杰出青年科學基金（2015A030306038），廣東省普通高校青年創新人才項目（2014KQNCX036），廣州市珠江科技新星專項（201506010006）

馮彥媚，女，碩士研究生，研究方向：農藥殘留微生物降解；E-mail：1025227287@qq.com

陳少華，男，博士，教授，碩士生導師，研究方向：微生物降解、微生物群體感應信號；E-mail：shchen@scau.edu.cn

（責任編輯 朱琳峰）