微生物降解除草剂是一种高效的生物修复方法，阿特拉津和烟嘧磺隆是两种常见的除草剂，可在环境中残留数百天。它们常被联合用于玉米田，可能对非玉米作物（如大豆和小白菜）造成严重损害。这一现象常干扰轮作制度，对土壤健康产生负面影响，不利于可持续农业发展。

吉林农业大学王继红教授团队采用直接分离法从玉米田分离出一种能高效降解阿特拉津和烟嘧磺隆的链霉菌黑链霉LM01菌株。通过人工神经网络对该菌株对两种除草剂的降解效果进行研究和优化（图1）。该菌株对阿特拉津和烟嘧磺隆的最大降解率分别为58.09%和42.97%。当浓度为10⁸ CFU/g时，土壤中阿特拉津在5天后降解率达67.94%，但降解效率低于烟嘧磺隆。LM01菌株的全基因组测序揭示了其降解阿特拉津和烟嘧磺隆的潜在途径。通过美国国家生物技术信息中心平台，将LM01菌株的蛋白质序列与两种除草剂降解产物的蛋白质序列进行比对。保留查询覆盖率最高的序列（GE005358、GE001556、GE004212、GE005218、GE004846、GE002487），并与除草剂的小分子配体进行对接。

图1 黑链霉菌对阿特拉津和烟嘧磺隆的生物降解

结果显示：GE005358与阿特拉津配体间结合能为6.23 kcal/mol，GE002487与烟嘧磺隆配体间结合能为6.66 kcal/mol。本研究揭示了Streptomyces nigra LM01在修复阿特拉津与烟嘧磺隆污染、维护黑土健康方面的潜力，为黑土区的污染治理与生态保育提供了新的微生物策略。

相关成果发表在《Journal of Hazardous Materials》，吉林农业大学博士研究生赵晟晨为第一作者，王继红教授为通讯作者，本研究受到国家自然科学基金项目(U23A6001)的资助。

论文信息：Shengchen Zhao, Jihong Wang*. Biodegradation of atrazine and nicosulfuron by Streptomyces nigra LM01: Performance, degradative pathway, and possible genes involved. Journal of Hazardous Materials. 2024, 471: 134336.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134336