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磺酰脲类除草剂是非常重要的一类除草剂,可用于防除大多数农作物杂草。磺酰脲类除草剂通过抑制乙酰乳酸合酶(ALS)酶活而阻断了细菌、真菌、植物体内的缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等侧链氨基酸的生物合成途径。磺酰脲类除草剂在除草性能上具备用量少、效率高且可用于多种农作物的优点,但其存在的缺点亦不容忽视。磺酰脲类除草剂属于弱酸,在中性或碱性土壤中,甲磺隆、氯嘧磺隆及胺苯磺隆等降解非常缓慢,残留期长达数月甚至超过一年。除草剂在土壤中的残留能对下茬敏感性农作物如豆类和油菜等产生药害,导致巨大的经济损失。生物修复因其经济安全,方便高效的优点成为消除磺酰脲类除草剂残留污染的重要手段。去酯化是磺酰脲类除草剂的一个重要的降解途径和脱毒手段。本研究发现菌株Hansschlegelia zhihuaiae S113可通过去酯化使磺酰脲变成相关的无除草活性的羧酸化衍生物。目前,已有土壤微生物通过去酯化降解磺酰脲类除草剂如噻吩磺隆和甲磺隆的报道,但关于催化去酯化的羧酸酯酶的定量测定、酶学特性、分离纯化等还没有相关报道。本研究将对菌株S113中水解甲磺隆的羧酸酯酶进行分离纯化,进而研究该纯酶的酶学特性。这项研究对于相关基因的克隆及酶制剂的开发应用奠定了良好的基础。本研究所获得的主要结果如下：通过HPLC-MS/MS测定,发现菌株S113通过去酯化途径降解甲磺隆,代谢产物为去酯后相应的酸。通过硫酸铵分级沉淀、DEAE离子交换层析及PAGE切胶回收从菌株S113中分离纯化了甲磺隆羧酸酯酶。甲磺隆羧酸酯酶为二聚体,分子量是86kDa,等电点约为8.4。该酶的最适pH范围是7.5-8.0。在pH6.0～8.5范围内酶活比较稳定,在该pH范围内的缓冲液中保温一小时酶活还保持在初始的85%以上。甲磺隆羧酸酯酶的最适温度是40℃。在高达45℃缓冲液中处理1h后,此酶的酶活还能保持初始的85%左右。在55℃缓冲液中处理之后,酶活还保留初始的20～40%,65℃时酶活基本丧失。此酶能被金属离子Ag+, Cd2+and Zn2+(1.0mM)、有机磷农药甲胺磷(2.0mM)、表面活性剂SDS抑制90%以上的酶活,而Ni2+(1.0mM)能抑制40～50%的酶活。该酶能使具甲基酯键或乙基酯键的磺酰脲类除草剂去酯化。有意思的是,此酶对各类具一个酯键的磺酰脲除草剂的米氏常数Km值相近。此酶对于噻吩磺隆的催化效率比其他磺酰脲除草剂高了至少10倍,而对这些除草剂的催化常数则是相近的。