生物催化和转化技术因其高效性、多样性、底物专一性、区域选择性、化学选择性、对映选择性以及温和的反应条件等特点，被誉为继医药生物技术和农业生物技术之后的“第三次生物技术浪潮”。本文采用微生物转化技术进行新农药的创制。选择了高效，对温血动物低毒的烟碱类杀虫剂吡虫啉(imidaeloprid，IMI)为底物，从自然界和菌种库中筛选可转化IMI的菌株，采用静息细胞转化法羟基化IMI，获得了一种IMI羟基化的转化产物5-羟基吡虫啉(5-hydroxy IMI)，5-hydroxy IMI经酸、热水解可得到文献报道的杀虫活性提高10-16倍的烯式毗虫啉(olefin IMI)。 以IMI为唯一氮源进行富集培养，从土壤中筛选到了7株可将IMI转化为一种极性更大的化合物的菌株。其中一株命名为NJl的菌株具有较高的转化IMI的能力，转化样品经HPLC／MS分析，证明该极性更大的转化产物为IMI的羟基化衍生物。采用BioMerieux Vitek自动微生物分析仪鉴定，NJl菌株被鉴定为Stenotrophomonasmaltophilia；16S rDNA结果分析进一步证明了NJl菌株与在系统发育地位上属于S. maltophilia。从菌种库中筛选结果表明，与NJl菌株属于同一个种的S.maltophiliaCGMCC 1.1788菌株的转化能力高于NJl菌株。S.maltophilia CGMCCl.1788被选为进一步研究用菌种。 S.maltophilia CGMCC 1.1788菌株发酵条件研究结果表明，培养温度介于20至35℃之间，羟基化酶活性几乎没有变化，而最适生长温度为30℃；最高羟基化酶活性出现在对数生长期中期之后；苹果酸和麦芽糖为最适生长碳源，琥珀酸和乙酸钠为羟基化酶活性碳源，乙酸钠为最适比酶活力碳源；牛肉膏为最适生长氮源，酵母膏和玉米浆分别为最适羟基化酶活性和比酶活力氮源；各种吡啶类化合物和咪唑烷类化合物作为诱导剂添加到培养基中，测试结果表明酶形成不需要诱导剂诱导。 5．hydroxy IMI合成条件研究结果表明，酶活性受通气量影响较大，摇瓶装液量越少，酶活性越大，摇瓶转速越高，转化活力越高；最适转化温度为25℃；在转化液中添加蔗糖、葡萄糖和苹果酸等促进剂可显著提高酶活性，添加5％(w／v)蔗糖的转活性较对照组提高了近9倍；最适羟基化酶活性pH为6.5；底物最适浓度为0.01％。 采用5L发酵罐进行S.maltophilia CGMCC 1.1788的发酵和转化研究，实验结果表明，转化70h后，转化液中转化产物的含量可达到260rag／L转化液。采用二氯甲烷萃取两次后，约97％的未转化的底物被去除，93％的产物仍保留在水相中；含有转化产物的水相部分再用等体积的乙酸乙酯萃取，87％的产物可被萃取到乙酸乙酯相中。萃取液经浓缩，有机相膜过滤，结晶后，可得到纯度为98％的产物晶体。晶体经质谱、元素分析、核磁共振光谱和单晶体x一射线衍射法分析，确认其结构为5.hydroxy IMI，且羟基所在的碳原子具有顺式构。 采用酸热水解法将5-hydroxy IMI转变成olefin IMI实验结果表明，0.1M盐酸、80℃加热25 min后，5-hydroxy IMI可完全被水解；酸热水解产物经HPLC／MS和NMR分析确认为olefin IMI。5-hydroxy IMI转变为olefin IMI的摩尔转变系数为86.97％。生物活性测试结果表明，olefin IMI和5-hydroxy IMI均有杀蚕豆蚜活性。经以IMI为对照，三者的杀虫活性排序为olefin IMI>IMI>5-hydroxy IMI。相对毒力指数测定表明，olefin IMI对蚕豆蚜成虫的活性是IMI的19倍，是蚕豆蚜若蚜的2.25倍，olefin IMI对褐飞虱成虫的活性是IMI的1.43倍，但对褐飞虱若虫的活性只有IMI的0.5倍。盆栽试验验证了室内生物活性结果，并证明olefin IMI对蚕豆苗安全。 综上所述，本论文采用微生物转化法获得了5-hydroxy IMI，5-hydroxy IMI经酸水解后得到了对蚜虫成虫生物活性高于IMI 19倍的olefin IMI。并首次证明了一些纯培养微生物如细菌，真菌可将IMI羟基化生成5-hydroxy IMI。5-maltophiliaCGMCC 1.1788静息细胞催化IMI羟基化发生在IMI咪唑烷环上的5位碳原子(IMl分子C12位)上，并具有顺式构型。在转化液中添加蔗糖、葡萄糖、麦芽糖和苹果酸等促进剂可显著提高转化酶的活性。