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二氯喹啉酸是防除稻田稗草的特效选择性除草剂,在稻田中普遍使用。在稻烟轮作地区,由于前茬稻田使用除草剂二氯喹啉酸,其土壤中的残留致使后茬烟草出现畸形生长现象,严重影响烟草产量和质量。生物降解是消除土壤中残留二氯喹啉酸的最主要途径。针对受二氯喹啉酸危害烟草的生长发育异常现象,本文从考察二氯喹啉酸危害烟草的主要生理机制着手,探讨了微生物对二氯喹啉酸危害烟草的修复作用及其主要机制。首先进行降解微生物的分离,将采集自农药厂的废水处理污泥样品,在二氯喹啉酸选择压力下进行富集培养驯化,获得一株二氯喹啉酸高效降解菌HN36,同时对菌株HN36从生理生化、蛋白质学角度进行比较系统的研究,探讨其降解特性、主要降解酶和中间代谢产物,并推测其对二氯喹啉酸的代谢途径。最后,通过盆栽试验研究了菌株HN36对二氯喹啉酸危害烟草的修复效应。本研究获得的主要结果如下:1.以盆栽烟草为试验材料,研究了不同浓度二氯喹啉酸对其农艺性状、生理特性及组织超微结构的影响。二氯喹啉酸对烟株的叶宽、叶长和株高均有显著抑制作用,对叶宽的抑制作用最强。二氯喹啉酸浓度为3.34×10-2mg/kg时,第40d的抑制率为叶宽（57.10%）>株高（53.52%）>叶长（22.25%）。二氯喹啉酸危害烟草的阈值为1.33×10-2 mg/kg干土。二氯喹啉酸处理后,烟草的保护酶SOD、POD及CAT活性与对照相比均下降,其中SOD和CAT响应土壤中二氯喹啉酸的灵敏度大于POD。·OH-、O2·-及MDA含量均随着处理时间的延长和二氯喹啉酸浓度的增大,含量升高。内源激素IAA、GA3及ZR的含量较对照显著降低,而ABA的含量则高于对照。透射电镜观察结果显示,受害烟株茎尖细胞的细胞壁、脂膜、细胞质、液泡等细胞器发育异常;叶片中叶绿体、基粒、外膜、片层结构等破坏严重,部分细胞发生病变。二氯喹啉酸对烟株的保护酶、氧自由基、内源激素、细胞超微结构等方面均产生危害,从而影响烟株的正常生长发育。2.采用富集驯化的方法,从生产二氯喹啉酸的农药厂废水处理污泥中,分离到两株二氯喹啉酸的高效降解菌株HN36和HN1,HN36菌株能以二氯喹啉酸为唯一碳源和能源生长,24 h对500 mg/L二氯喹啉酸的降解率达96.93%。菌株HN36的16S rDNA序列与Genbank数据库中荧光假单胞菌（P.aeruginosa）的同源性为100%。结合形态学和生理生化特征,将菌株HN36鉴定为假单胞菌Pseudomonassp.,HN1初步鉴定为土壤杆菌属（Agrobacterium sp.）。菌株HN36还能够利用邻苯二酚、喹啉、苯甲酸、苯酚和对苯二酚,但不能利用萘、菲和苯。菌株HN36对二氯喹啉酸降解的最适温度为35℃,最适pH为7。3.通过SDS-PAGE和双向电泳技术,研究了二氯喹啉酸胁迫下菌株HN36的蛋白表达差异,检测到两个可能与二氯喹啉酸降解相关的酶:邻苯二酚1,2-双加氧酶和邻苯二甲酸双加氧酶,并从菌株HN36中扩增到相关基因。通过邻苯二酚1,2-双加氧酶在含二氯喹啉酸液体培养基中,不同培养时间的酶活跟踪,发现该酶活变化与菌株的生长情况一致,证明菌株降解二氯喹啉酸的能力与该酶密切相关。利用RT-PCR技术进一步检测了邻苯二酚1,2-双加氧酶。将在含有以及不含二氯喹啉酸的培养液中生长的HN36菌株的RNA,通过反转录为cDNA,进行扩增,从RNA表达水平上,进一步证明了 HN36菌株的邻苯二酚1,2-双加氧酶是由二氯喹啉酸诱导产生的,并在降解二氯喹啉酸的过程中发挥着十分重要的作用。采用GC-MS技术共检测到三种二氯喹啉酸降解的中间代谢产物:4,7-二氯喹啉、2-氯对苯二甲酸以及2-氨基-4氯苯甲酸。结合分析鉴定的主要降解酶,初步推测了二氯喹啉酸的生物代谢途径:菌株HN36先通过脱羧作用把3,7-二氯-8-喹啉羧酸转化为3,7-二氯喹啉,再通过环的氧化裂解和基团转移作用,转化为2-氨基-4-氯苯甲酸,通过转氨基作用形成2-氯对苯二甲酸,在邻苯二甲酸双加氧酶的作用下形成氯邻苯二酚,再由邻苯二酚1,2-双加氧酶催化开环并脱氯,最后进入三羧酸循环。由于3,7-二氯喹啉极不稳定,试验中仅能检测到其同分异构体4,7-二氯喹啉。4.HN36对二氯喹啉酸危害烟株的盆栽修复试验结果表明:菌株HN36在60 d内能将土壤中0.085 mg/kg（干土）的二氯喹啉酸完全降解。一定范围内,二氯喹啉酸的降解率随降解菌接种量的增加而提高,最适接种量为5×109CFU/kg干土。二氯喹啉酸对土壤中过氧化氢酶、过氧化物酶、脲酶、蛋白酶、脱氢酶和蔗糖酶的活性有抑制作用,施加菌株HN36后,土壤酶活性升高,接种量为5×109 CFU/kg干土时,土壤酶活性最高。降解菌对二氯喹啉酸危害烟株的生理特性具有明显修复作用。降解菌能够提高二氯喹啉酸危害烟株的保护酶活性,其活性随接种量增加而增加,从而有效降低活性氧（O2·-和·OH和过氧化氢）的含量;接种量越大,根系的MDA含量越低,膜脂的过氧化作用就越弱,根系抗氧化能力越强,烟株的氨基酸含量越低,GSH含量越高,烟株修复效果越好。不同浓度二氯喹啉酸的影响规律基本相同,浓度越高根系保护酶活性低,活性氧含量高,MDA含量也越高,因此膜脂过氧化作用加剧。降解菌HN36通过加速二氯喹啉酸的降解,缓解其对叶宽、叶长和株高的抑制作用,接种量越大,烟株农艺性状的改善越显著,修复处理T3（接种量为5×1010CFU/kg干土）的农艺性状与健康烟株相比差异不显著,说明已得到有效修复。施加降解菌HN36后,受害严重的顶叶组织结构得到不同程度的修复,茎尖和顶叶细胞的超微结构的受害程度显著减轻。在烟叶主要化学成分上,修复烟叶的总糖、还原糖、淀粉和钾离子含量等均高于受害烟叶,总氮和烟碱含量均低于健康烟叶,还原糖/总糖、总氮/烟碱、总糖/烟碱的比例趋于合理,内在化学成分更协调。