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(dǎo)致作物絕收，而且還可能對非靶標生物造成危害或?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(guān)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(chǎn)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(fù)提供理論依據(jù)。本研究對有效控制農(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(jīng)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(nèi)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。抗生素敏感性試驗表明，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(dāng)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(jié)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(gòu)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(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，不同生境中分離的光合細菌進化關(guān)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(nèi)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(nóng)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?qū)嶒灡砻?，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(dǎo)致