一、鞘氨醇單胞菌的特性

　　鞘氨醇單胞菌隸屬于鞘氨醇桿菌目的鞘氨醇單胞菌科，需氧，革蘭氏陰性，桿狀，無芽孢，單鞭毛運(yùn)動，能氧化戊糖、己糖和雙糖產(chǎn)酸。該菌接觸酶呈陽性，產(chǎn)水溶性類胡蘿卜素，使其菌落一般呈黃色，但不產(chǎn)黃單胞菌素。所有菌株可在無機(jī)培養(yǎng)基中利用氫氣、氧氣、二氧化碳等營化能自養(yǎng)生活，也可利用葡萄糖等作為碳源營化能異養(yǎng)生活。最適生長溫度為25-30℃，最適pH值為6.5-7.5。鞘氨醇單胞菌除了革蘭氏反應(yīng)、賴氨酸和鳥氨酸脫羧、精氨酸脫水、硝酸氣體和葡萄糖發(fā)酵外，沒有其它常見的生化特性。

　　二、對農(nóng)藥殘留物的降解

　　人工化學(xué)合成的農(nóng)藥具有難降解、有毒等特點，對環(huán)境污染嚴(yán)重，破壞生態(tài)平衡，影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。氯乙酰苯胺類除草劑是常用農(nóng)藥之一，對大豆、棉花或玉米田中的一年生草和闊葉雜草具有顯著的出苗前控制效果。在過去的幾十年中，氯乙酰苯胺類除草劑已成為美國、歐洲和許多發(fā)展中國家最受歡迎的除草劑之一，其廣泛使用已引起土壤和地下水的非點源污染，可能引起人類或其它動物細(xì)胞DNA損傷。

　　研究表明，采用微生物法降解農(nóng)藥殘留物具有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保及無二次污染等優(yōu)勢，已得到廣泛應(yīng)用。Cheng等首次報道了鞘氨醇單胞菌DC-6對氯乙酰苯胺類除草劑具有有效的降解能力。Chen等對氯乙酰苯胺類除草劑的降解途徑進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)鞘氨醇單胞菌有一個共同的氯乙酰苯胺類除草劑降解途徑，分上游、下游和環(huán)裂三個途徑。菌株DC-6降解氯乙酰苯胺類除草劑的上下游途徑是通過水平基因轉(zhuǎn)移和基因組合進(jìn)行的。在氯乙酰苯胺類除草劑降解的上游途徑中，與苯胺基相連的兩個側(cè)鏈分別脫烷基和酰胺水解。

　　N-脫烷基酶CndABC是一種三組分的Rieske非血紅素鐵加氧酶系統(tǒng)，N-脫烷基后，乙草胺轉(zhuǎn)化為2-Cl-N-(2-甲基-6-乙基苯基)乙酰胺(CMEPA)，CmeH將其酰胺水解為2-甲基-6-乙基苯胺(MEA)。乙草胺降解的下游途徑由MEA的對羥基化啟動；在菌株中，相應(yīng)的基因被鑒定為雙組分黃素依賴單加氧酶系統(tǒng)ME-aXY。脫氨后，4-OH-MEA自發(fā)或酶法轉(zhuǎn)化為2-甲基-6-乙基對苯二酚(MEHQ)。MEHQ通過MEAAB羥基化為3-羥基-2-甲基-6-乙基對苯二酚(3-OH-MEHQ)，這是一種雙組分黃素依賴性單加氧酶。DC-6利用MEA作為生長的唯一碳源，表明菌株都存在環(huán)裂生長途徑。Dong等研究表明，含有MEAＡＢ的惡臭假單胞菌KT2440可以利用3-OH-MEHQ為生長的碳源。因此，環(huán)切割酶可能不是保守的蛋白質(zhì)。由于3-OH-MEHQ的化學(xué)結(jié)構(gòu)與羥基喹啉相似，因此在羥基喹啉的基礎(chǔ)上提出了乙草胺降解的環(huán)裂途徑。此外，環(huán)切割途徑的基因并不保守，可能是由細(xì)菌降解羥基喹啉直接進(jìn)化而來。該研究對微生物分解代謝途徑提供了新的見解。

　　三、對多環(huán)芳烴的降解

　　多環(huán)芳烴是由兩個或兩個以上的苯環(huán)以線形排列、彎接或簇聚的方式構(gòu)成的一類有毒、稠合的苯環(huán)類化合物。環(huán)境中的多環(huán)芳烴主要來源于煤和石油的燃燒，可隨煙塵粒子排入大氣，由于其自身的疏水性及低水溶性，可以迅速融入沉積環(huán)境，造成污染。在人體內(nèi)對多環(huán)芳烴的代謝過程中往往伴隨著大量自由基的產(chǎn)生，自由基具有很強(qiáng)的親電性，極易與各種生物大分子結(jié)合，導(dǎo)致酶失活、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、DNA斷鏈、脂質(zhì)過氧化等一系列氧化損傷，引發(fā)人類呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟和腎臟等組織器官的疾病。多環(huán)芳烴可被認(rèn)為是影響人類健康的主要有機(jī)污染物，危害極大。

　　研究發(fā)現(xiàn)，鞘氨醇單胞菌對土壤中萘、聯(lián)苯、間二甲苯及菲類等芳香族化合物的降解效果顯著，在多環(huán)芳烴生物修復(fù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。其中，菲因其具有3個相連的苯環(huán)而被作為多環(huán)芳烴的代表，可用于評價微生物對多環(huán)芳烴的降解能力。Pinyakong等發(fā)現(xiàn)鞘氨醇單胞菌對菲類物質(zhì)的降解效率較高，并首次在鞘氨醇單胞菌的菲降解產(chǎn)物中分離到了苯并香豆素和1,5-二羥基-2-萘甲酸，證實了菲可被氫基化雙加氧酶在1,2位攻擊，其后的二元醇產(chǎn)物可在脫氫酶和間位裂解酶的催化下產(chǎn)生2-羥基-1-萘甲酸，經(jīng)水楊酸途徑進(jìn)一步降解。此外，也有研究者提出細(xì)菌可以通過鄰苯二甲酸鹽途徑降解菲類物質(zhì)。如Gong等發(fā)現(xiàn)菲與雙加氧酶和脫氫酶氧化反應(yīng)后，最初代謝為1-羥基-2-萘甲酸，繼而轉(zhuǎn)化為1-萘酚，進(jìn)一步反應(yīng)生成水楊酸和鄰苯二酚，后者通過三羧酸循環(huán)完全礦化。

　　近些年，研究者已初步揭示了鞘氨醇單胞菌提取物在抗氧化方面的作用、對環(huán)境污染物降解的機(jī)理，證明了微生物應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)的可能性。研究發(fā)現(xiàn)，鞘氨醇單胞菌在抗氧化、抗重金屬等領(lǐng)域中能發(fā)揮明顯作用，具有開發(fā)為微生物菌劑的市場價值。但原位生物修復(fù)作用、微生物復(fù)合菌劑構(gòu)建和生物安全性等問題仍需進(jìn)一步研究闡明。