农药的微生物降解目前虽已得到了很大的发展，各种降解农药的微生物菌株(包括细菌、真菌等)也相继被分离和鉴定，但是应用微生物进行生物修复的实际应用却往往由于其较低的降解效率而受到影响。微生物降解农药的研究方向主要有：高效农药降解工程菌的开发，混合菌的培养，降解菌的固定化，白腐真菌降解农药的研究和农药生物降解的模型定量化研究。近年来，伴随着基因工程和分子生物学研究技术的发展，科研工作者开始把重心转移到高效工程菌的构建，采用基因重组技术，将表达高效降解农药的酶的基因构建到载体中，经转化获工程菌，以期提高起降解作用的特定蛋白质或酶的表达水平，从而提高降解效率，既能克服一些酶在环境中不能稳定存在的问题，又保持了酶的高活性。
四、 专项目标和预期成果
专项的总体目标是提高农业微生物产品在农业生产过程中的作用，降低生产过程的化肥、农药对环境的污染，提高农产品品质和产量，增强废料、废渣的综合利用和农业污染的治理技术水平，减少污染，增加农民收入，促进农业可持续发展为目标。建立微生物种质资源库，包括杀虫微生物300株，防病微生物800株，秸杆发酵降解微生物80株，有机污染降解微生物50株，筛选出高效菌株，并明确其产业化关键技术，研究开发微生物杀虫剂产品3个，杀菌剂3个，微生物肥料产品3个，微生物饲料产品3个，预期取得重大科技成果5-6项，申请发明专利30项以上，国家和地方行业技术标准20个，建立微生物产品生态应用示范基地3-6个，农业废弃物资源利用率提
高30%，示范基地综合经济效益提高20%。
五、 研究内容、技术路线、关键技术和创新点
本专项设置五个专题：芽孢杆菌种质资源及功能基因库的建设与利用”“微生物农药新资源及发酵技术创新与产业化示范”，“高效复合多功能微生物肥料新技术与产业化示范”，“ 饲草创新利用技术与微生物饲料产业化示范”，“ 农业生产环境污染无害化治理新技术与示范应用”。
（一）专题一、芽孢杆菌种质资源及功能基因库的建设与利用 1、研究内容
（1）芽孢杆菌资源收集
在已引进的100多株芽孢杆菌模式菌株的基础上，继续从德国DSMZ资源库中引进芽孢杆菌模式菌株；从全国各地采集的样品中选择性分离芽孢杆菌，特别注意收集一些特殊生态位中的资源，如植物内生芽孢杆菌、污染源中芽孢杆菌。
（2）芽孢杆菌系统发育进化与快速鉴定系统
以进化速率不同的分子为研究对象，进行芽孢杆菌系统发育关系分析，建立芽孢杆菌系统发育关系图。主要克隆测序16S rDNA、gyrB、cheA和rpoD等基因序列进行分析，构建芽孢杆菌的系统发育树；开展芽孢杆菌脂肪酸的定性和定量分析，根据芽孢杆菌的生长发育特性建立有利于区分种及其以下分类阶元的芽孢杆菌脂肪酸分析的标准操作程序，以芽孢杆菌模式菌株及已确认的相关已知菌株的脂肪酸分
析结果建立信息库；根据分子进化分析结果确定作为鉴定用的基因，并寻找快速区分分子差异的方法，建立起芽孢杆菌快速高通量鉴定技术，结合标准脂肪酸分析的结果和计算机信息处理技术，建立芽孢杆菌快速鉴定系统。
（3）芽孢杆菌资源库及在线分类信息库构建
利用已建立的快速鉴定系统对从各地样品中选择性分离的菌株进行分类鉴定，建立芽孢杆菌种质资源库，同时选择克隆一些经系统鉴定的种的相关基因进行测序分析，验证快速鉴定系统的可靠性；通过生化功能鉴定对菌株进行功能描述，建立与种质资源库相对应的菌株功能信息数据库；建立系统分类信息与功能信息的在线比对分析系统。
（4） 芽孢杆菌功能基因
针对重要农作物病虫害、秸杆降解、解磷、解钾、等开展相关功能基因的鉴定分离与改造研究。 2、技术路线
大范围采集 芽孢杆菌标准菌株芽孢杆菌选择性分 离与资源的收集 芽孢杆菌系统学及快速鉴定系统 芽孢杆菌种质菌株的功能及基因分析与在线比对分析系统芽孢杆菌信息资源库特色菌株的功能研究芽孢杆菌功能进化与特色菌株的基因改造
3、关键技术
1）从芽孢杆菌资源的收集与系统鉴定入手，建立芽孢杆菌系统发育关系网；
2）研究确定芽孢杆菌的快速鉴定技术；
3）分析芽孢杆菌不同菌株的功能特性，通过现代信息技术与手段分析功能进化与系统进化的关系；
4）建立芽孢杆菌系统学及分类鉴定和功能分析的信息系统。 4、创新点
1) 同时利用不同进化速率的分子对芽孢杆菌群体进行系统分析
建立系统发育进化树，同时结合化学生物学的技术进行芽孢杆菌的系统进化研究，克服单个分子(16S rDNA)分析时难以区分一些近缘种的问题。
2) 利用微生物的功能进化与系统进化的关系来对微生物新种的功能进行预测，促进微生物新功能基因的挖掘与利用研究。
3) 以整个群体内各个种的区分为目的，创建微生物快速鉴定的系统方法，而一般我们所建立的快速鉴定方法都是针对某一种或一类生物区别于其他生物的技术。
（二）专题二、微生物农药新资源及发酵技术创新与产业化示范 1、研究内容
1.1重大虫害生防微生物产品研制与应用
（1）新型微生物杀虫剂的研究：筛选苏云金芽孢杆菌菌株、杀虫真菌等杀虫活性菌株，研究菌株的杀虫基因如Bt-cry新基因，虫生真菌的及Bt的几丁质酶、蛋白酶的分离、纯化、酶学性质以及效应物对酶活性的影响，生物农药的抗性机理等研究。通过功能菌株的发酵及其后处理与制剂化工艺实现高效菌株的制剂化与应用。
（2）生物藕合技术与蛋白农药的研究：研究生物杀虫毒素的生物藕合技术，开辟生物农药增效新途径。基本方法：将杀虫毒素进行酶切改造，形成带末端氨基的原毒素，将阿维菌素上的羟基进行激活、衍生化，形成带羧基的杀虫毒素衍生物，最后利用氨基-羧基偶联剂，如EDC，进行藕合（conjugation），实现两种生物毒素的结构改造和生化结合，研制蛋白农药。