作物根—土界面磺胺類藥物消減及微生物響應(yīng)機(jī)制.pdf

1、磺胺類藥物是一類具有對(duì)氨基苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的人工合成廣譜抗菌藥，鑒于其蛋白結(jié)合率低易擴(kuò)散的特點(diǎn)，是防治細(xì)菌感染性疾病的首選抗菌藥，也作為畜禽飼料藥物添加劑被廣泛使用，目前在我國的生產(chǎn)量和使用量都很大。但磺胺類藥物不易被分解吸收，大約有60％-90％會(huì)以原藥或代謝物的形式隨動(dòng)物糞便排出體外，通過廄肥施入耕作土壤，從而影響土壤環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)安全。
　　本研究選取3種磺胺類藥物為供試藥物，建立了土壤中磺胺嘧啶(SD)、磺胺間甲氧嘧啶(SMM

2、)、磺胺甲噁唑(SMZ)和土壤微生物菌群磷脂脂肪酸的提取方法，并在此基礎(chǔ)上展開了磺胺類藥物在作物根-土界面毫米級(jí)微域的降解規(guī)律的研究，并深入探究了微生物群落對(duì)磺胺類藥物的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變化的研究得出以下結(jié)論:
　　利用批量平衡法，對(duì)3種磺胺類藥物(SD、SMM、SMZ)在對(duì)照土壤和添加根系分泌物的土壤中的降解情況及微生物群落的響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了探究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種藥物的降解均符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程Ct=C0eKt。且添加根系分泌物的土壤中藥

3、物的降解速率明顯大于對(duì)照土壤。3種獸藥降解速率順序?yàn)?SMZ＞SMM＞SD，降解呈先快后慢的L型曲線。根系分泌物能明顯刺激土壤中的微生物生長(zhǎng)，微生物群落對(duì)三種藥物毒性響應(yīng)有一定差別，在SMZ脅迫下，菌群總量峰值出現(xiàn)較晚（35天時(shí)），但所有脅迫下真菌及放線菌量均大量增加，在培養(yǎng)前期出現(xiàn)了20∶4和20∶5這種對(duì)污染脅迫敏感的嗜壓嗜冷細(xì)菌，微生物群落在向減緩毒性脅迫的方向轉(zhuǎn)化。根系分泌物的存在能改善土壤環(huán)境狀況，激發(fā)微生物群落種類和數(shù)量的改

4、變，進(jìn)而促進(jìn)磺胺類藥物的降解，隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，根系分泌物對(duì)磺胺類藥物消減的影響逐漸減弱。
　　通過對(duì)毫米級(jí)微域中SD降解及微生物群落多樣性研究發(fā)現(xiàn)，作物根際及非根際土壤中微生物群落間差異顯著，相比于小麥，玉米根際效應(yīng)更強(qiáng)烈，在SD污染脅迫下，小麥更易受到損害，玉米抗性較強(qiáng)，恢復(fù)力較好。在受到作物生長(zhǎng)及根系分泌物的影響，微生物結(jié)構(gòu)在毫米級(jí)微域發(fā)生規(guī)律性的變化，對(duì)SD的降解起到?jīng)Q定性作用。單體PLFA14∶0，a15∶0，i16∶0

5、，i16∶1，a17∶0，10Me18∶0，18∶1w9c，16∶1w5c與SD的消減呈顯著正相關(guān)(p＜0.05)。不同起始濃度藥物的降解趨勢(shì)不同，越低濃度脅迫的土壤，降解越快且半衰期越短。SD在根際土壤中的降解率均大于非根際土壤。植物的種植可極大地改善土壤中SD的降解條件，植物根系與微生物的協(xié)同作用，可較為有效的促進(jìn)SD的降解。單體i16∶1在小麥及玉米土壤中對(duì)SD的消減都有較大的貢獻(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了在受到SD污染的自然土壤中，

6、某些菌群對(duì)磺胺類藥物的降解起著重要的作用。
　　通過SD脅迫下玉米根際微生物響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米根際土壤微生物總量總體上隨SD濃度增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，在低濃度SD(1-2mg·kg-1)處理時(shí)，試驗(yàn)期內(nèi)對(duì)根際微生物群落表現(xiàn)為激活作用，高濃度(5mg·kg-1)處理時(shí)，表現(xiàn)為抑制-激活-抑制，非根際土壤的PLFAs總量隨SD濃度增加而逐漸減小。根際土壤中各微生物群落生物量大小順序?yàn)?細(xì)菌＞真菌＞藍(lán)細(xì)菌＞放線菌＞甲烷氧化