光合細(xì)菌降解吡嘧磺隆殘留的分離鑒定及降解特性研究.pdf

1、吡嘧磺降屬于磺酰脲類(lèi)除草劑，具有高效、廣譜和高選擇性等特點(diǎn)，在我國(guó)它廣泛運(yùn)用于稻田一年生、多年生闊葉雜草和莎草科雜草的防控，但是由于其殘留期較長(zhǎng)，若施用時(shí)期不對(duì)或用藥量過(guò)大，極少量的殘留就會(huì)對(duì)后茬敏感作物造成藥害，甚至導(dǎo)致作物絕收，而且還可能對(duì)非靶標(biāo)生物造成危害或?qū)ν寥拉h(huán)境造成污染。因此，研究解決吡嘧磺隆殘留危害問(wèn)題，減少其對(duì)后茬作物藥害及土壤環(huán)境造成的污染具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。目前關(guān)于吡嘧磺隆的生物降解還鮮見(jiàn)報(bào)道，分離篩選能高效降

2、解吡嘧磺隆的微生物菌株并研究其對(duì)吡嘧磺隆的降解特性，可為生產(chǎn)上利用該高效菌株實(shí)現(xiàn)對(duì)吡嘧磺隆在土壤中殘留的原位生物修復(fù)提供理論依據(jù)。本研究對(duì)有效控制農(nóng)田農(nóng)藥污染，保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)均具有重要的意義。具體研究結(jié)果如下：
　　 1、從長(zhǎng)期被吡嘧磺隆除草劑污染的不同生境中采集的樣品中分離得到9株吡嘧磺隆降解效率較高的微生物，對(duì)其中一株降解效率最好的編號(hào)為S8-1的吡嘧磺隆降解菌株進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。經(jīng)過(guò)菌落及菌體形態(tài)觀察、生理生化特性分

3、析、繁殖方式、鞭毛類(lèi)型、培養(yǎng)特征、活細(xì)胞吸收光譜特征、光合作用內(nèi)膜系統(tǒng)類(lèi)型等傳統(tǒng)微生物鑒定方法，初步鑒定該菌為紅假單胞菌(Rhodopseudomonas sp.)。菌株S8-1熱致死溫度及熱致死時(shí)間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菌株S8-1在50℃恒溫水浴處理一個(gè)小時(shí)仍然具有活性，隨著處理時(shí)間的增長(zhǎng)，菌株的活性降低甚至菌體死亡?？股孛舾行栽囼?yàn)表明，菌株S8-1對(duì)氨芐青霉素的抗性較好，高達(dá)100mg/L，而對(duì)卡那霉素的抗性濃度為75 mg/L，當(dāng)在培養(yǎng)基

4、中同時(shí)加入氨芐青霉素和卡那霉素時(shí)，菌株則沒(méi)有表現(xiàn)出抗性。
　　 2、利用16SrDNA的序列分析了菌株S8-1系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化分類(lèi)地位。結(jié)果表明：目標(biāo)菌株S8-1的16SrDNA序列為1424bp，其在GenBank中的登錄號(hào)為：GQ180069。從構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化發(fā)育樹(shù)中可以看出，S8-1與Rhodopseudomonas屬的其他菌株同為一個(gè)小的分支，聚合在一起的可信度為99％，可初步確定S8-1歸類(lèi)于Rhodopseudomona

5、s屬細(xì)菌。并且還對(duì)來(lái)自不同生境中分離的其他的光合細(xì)菌，進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，不同生境中分離的光合細(xì)菌進(jìn)化關(guān)系具有相對(duì)的地理位置的相對(duì)保守性及差異性，這也說(shuō)明微生物具有種群水平的生物多樣性和遺傳多樣性。
　　 3、菌株S8-1的生長(zhǎng)條件研究表明，菌株的最適溫度為30℃、pH為7.0、光照強(qiáng)度7500lx：隨著吡嘧磺隆濃度的升高，菌株生長(zhǎng)變緩。優(yōu)化了吡嘧磺隆殘留檢測(cè)體系，在優(yōu)化后的檢測(cè)體系下，吡嘧磺隆的除草劑在5mg/L～

6、20mg/L添加濃度范圍內(nèi)的平均回收率在87.3％～97.5％之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在2.6％～7.0％之間，可確保試驗(yàn)的可靠性。對(duì)菌株S8-1降解特性的研究表明，菌株S8-1在30℃與pH7.0的光合細(xì)菌培養(yǎng)基中培養(yǎng)7天，對(duì)100mg/L的吡嘧磺隆降解率為52.07％，農(nóng)藥濃度在低于600mg/L時(shí)對(duì)降解率的影響較小，而濃度達(dá)到800mg/L時(shí)，降解率出現(xiàn)顯著的降低，說(shuō)明菌株S8-1對(duì)吡嘧磺隆的降解受濃度的影響很大。菌株S8-1

7、以共代謝的方式降解吡嘧磺隆除草劑，降解酶的定域?qū)嶒?yàn)表明，菌株S8-1降解酶屬于胞內(nèi)酶。
　　 4、從菌株S8-1基因組中克隆到了抗磺酰脲類(lèi)除草劑ALS基因大小亞基，大亞基1737 bp，編碼578個(gè)氨基酸；小亞基為492bp，編碼163個(gè)氨基酸。通過(guò)對(duì)菌株S8-1大小亞基的氨基酸序列比較分析，我們發(fā)現(xiàn)該小亞基氨基酸序列非常保守，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)：而大亞基氨基酸序列兩端保守，中間序列多變。因此，推測(cè)ALS大亞基氨基酸殘基的改變導(dǎo)致