光合細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除草劑，具有高效、廣譜和高選擇性等特點，在我國它廣泛運用于稻田一年生、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，若施用時期不對或用藥量過大，極少量的殘留就會對后茬敏感作物造成藥害，甚至導致作物絕收，而且還可能對非靶標生物造成危害或對土壤環(huán)境造成污染。因此，研究解決吡嘧磺隆殘留危害問題，減少其對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)實意義。目前關于吡嘧磺隆的生物降解還鮮見報道，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吡嘧磺隆的降解特性，可為生產上利用該高效菌株實現(xiàn)對吡嘧磺隆在土壤中殘留的原位生物修復提供理論依據(jù)。本研究對有效控制農田農藥污染，保障農產品安全生產均具有重要的意義。具體研究結果如下：
　　 1、從長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，對其中一株降解效率最好的編號為S8-1的吡嘧磺隆降解菌株進行了進一步的研究。經過菌落及菌體形態(tài)觀察、生理生化特性分

3、析、繁殖方式、鞭毛類型、培養(yǎng)特征、活細胞吸收光譜特征、光合作用內膜系統(tǒng)類型等傳統(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間試驗發(fā)現(xiàn)，菌株S8-1在50℃恒溫水浴處理一個小時仍然具有活性，隨著處理時間的增長，菌株的活性降低甚至菌體死亡?？股孛舾行栽囼灡砻?，菌株S8-1對氨芐青霉素的抗性較好，高達100mg/L，而對卡那霉素的抗性濃度為75 mg/L，當在培養(yǎng)基

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

5、s屬細菌。并且還對來自不同生境中分離的其他的光合細菌，進行了系統(tǒng)發(fā)育進化關系分析發(fā)現(xiàn)，不同生境中分離的光合細菌進化關系具有相對的地理位置的相對保守性及差異性，這也說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的生長條件研究表明，菌株的最適溫度為30℃、pH為7.0、光照強度7500lx：隨著吡嘧磺隆濃度的升高，菌株生長變緩。優(yōu)化了吡嘧磺隆殘留檢測體系，在優(yōu)化后的檢測體系下，吡嘧磺隆的除草劑在5mg/L～

6、20mg/L添加濃度范圍內的平均回收率在87.3％～97.5％之間，相對標準偏差(RSD)在2.6％～7.0％之間，可確保試驗的可靠性。對菌株S8-1降解特性的研究表明，菌株S8-1在30℃與pH7.0的光合細菌培養(yǎng)基中培養(yǎng)7天，對100mg/L的吡嘧磺隆降解率為52.07％，農藥濃度在低于600mg/L時對降解率的影響較小，而濃度達到800mg/L時，降解率出現(xiàn)顯著的降低，說明菌株S8-1對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，降解酶的定域實驗表明，菌株S8-1降解酶屬于胞內酶。
　　 4、從菌株S8-1基因組中克隆到了抗磺酰脲類除草劑ALS基因大小亞基，大亞基1737 bp，編碼578個氨基酸；小亞基為492bp，編碼163個氨基酸。通過對菌株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，沒有發(fā)現(xiàn)突變位點：而大亞基氨基酸序列兩端保守，中間序列多變。因此，推測ALS大亞基氨基酸殘基的改變導致