Bacillus amyloliquefaciens YP6在降解有机磷农药中的作用及机理
发布时间：2022-01-04 01:47
有机磷农药广泛地应用于家庭和农业中病虫害的防治,但其对非靶标生物的高毒性及潜在的迟发性神经毒性,已经造成了严重的环境污染和生态破坏。论文筛选高效降解毒死蜱的菌株,分析其16S rRNA和gyrB基因序列、研究其生理生化特征和降解特性;通过全基因组测序获得该菌株完整的遗传信息;利用转录组测序技术探讨其降解有机磷农药的机制,并获得降解相关的基因;研究其降解酶的基因特性、降解功能和酶学性质;利用环境模式生物斑马鱼对辛硫磷酶解产物的毒理性进行评估;具有一定的理论意义和潜在的应用价值。论文的主要研究结果如下:（1）比较了实验室保藏的20株具有促生和解磷作用的芽孢杆菌,从中筛选出一株高效降解毒死蜱的菌株YP6,经16S rRNA和gyrB基因序列分析及生理生化实验鉴定,确定菌株YP6属于解淀粉芽孢杆菌,并命名为Bacillus amyloliquefaciens YP6,其保藏号为CCTCC NO:M 2018875。Bacillus amyloliquefaciens YP6是一株广谱型降解菌,对有机磷农药毒死蜱、敌敌畏、敌百虫、三唑磷和辛硫磷具有较高的降解能力,尤其对辛硫磷的降解效率最高;该菌...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
有机磷农药的结构式Fig.1-1Chemicalstructureoforganophosphatepesticides注：a，有机磷农药的结构通式；b，几种常见的有机磷农药结构式
。同时，进入环境中的有机磷农药会在各种物理、化学、生物因素的作用下发生光解、水解、微生物降解等一系列反应[12]。有机磷农药在环境中的迁移转化与其本身的理化性质（包括：挥发性能、水溶解度、分配系数和在环境中的代谢能力等）有关。蒸汽压高的有机磷农药挥发性强，易从土壤和水体挥发到大气中，并由呼吸道进入人体[13]；水溶性大的有机磷农药在土壤中移动性强，易经淋溶或径流进入地下水，易被生物吸收而引发急性危害[12]；水溶性小的有机磷农药土壤吸附性强，一旦进入生物体内，极易造成富集而引发慢性危害[14]。图1-2农药在环境介质中迁移与转化[10]Fig.1-2Migrationandtransformationofpesticidesinenvironmentalmedium[10]有机磷农药的高使用量、低利用率以及其在环境中复杂的迁移转化能力，在我国各个地区、各种环境系统和各类食品中均能检测到有机磷农药的残留。表1-1和1-2为2002~2017年期间，我国主要江河湖泊、土壤、动物以及食品中部分有机磷农药残留状况[10]。
江南大学博士学位论文8图1-3P450cam（PDB:2CPP）的蛋白结构[97]Fig.1-3TheproteinstructureofP450cam(PDB:2CPP)[97]1.3微生物基因组研究1.3.1基因组及基因组学简介基因组是生物体内包含的完整基因和染色体。自1995年以来，基因组分析已经从最初的图谱绘制和测序扩展到基因功能分析。为了更全面进行基因组分析，研究者们提出了以“基因组结构和功能”为研究主题的基因组学。尽管基因组学这一术语已经被普遍接受，但它的确切含义从未得到明确定义。在大多数情况下，基因组学仍然是指基因组的图谱绘制、测序和分析。为了反映基于基因组序列和蛋白质功能分析的相关研究，研究者们提出了各种具体的基因组学术语，如功能基因组学、蛋白质组学和结构基因组学等[102]。1.3.2微生物基因组分析微生物是地球上最丰富多样的生物群，不同的微生物在广泛的自然和人为环境中执行许多重要的生态功能，例如它们调节全球生化循环，影响人类健康，并负责环境中污染物质的转化。因此，深入分析微生物基因组序列不仅可以使人们系统的了解微生物多样性及其所具有的功能，还能够帮助人们了解环境微生物的作用机制，尤其是微生物与靶物质之间的相互作用及调控机制[26]。基于基因组水平上的微生物基因序列比较分析，研究者们发现了大量的功能类似基因和新基因。自1995年完成首个细菌（Haemophilusinfluenzae）的全基因组序列测定，人们的研究重点由单个基因扩展到基因组水平研究以及多基因间的互作机制。对于有机磷农药降解菌基因组的研究，可以在已完成测序的基因组序列基础上，通过序列比对的方式来寻找与有机磷降解酶基因相似的序列。而且通过全基因组测序发现很多细菌中含有有机磷农药降解酶基因或相似基因[26,28]。随着测序技术的发展，细菌全基因组数据不
【参考文献】：
期刊论文
[1]类球红细菌XR12的分离、鉴定及其解毒效果研究[J]. 曹海鹏,张书萌,虞晶晶,安健. 水生生物学报. 2020(01)
[2]Bioinformatics and Expression Pattern Analysis of Tomato ns LTP 2-like cDNA full-length Gene Clone[J]. Zhang Jia,He Shan-shan,Zhao Ting-ting,Jiang Jing-bin,Li Jing-fu,Xu Xiang-yang. Journal of Northeast Agricultural University（English Edition）. 2019(01)
[3]环境中有机磷农药污染状况、来源及风险评价[J]. 丁浩东,万红友,秦攀,刘晓晖,刘涛,南岚,国晓春,毕斌,杨勇,卢少勇. 环境化学. 2019(03)
[4]金属离子对微生物蛋白酶活性的影响及机理[J]. 余茜,张国丽,敖晓琳. 中国食品学报. 2019(04)
[5]有机磷农药污染土壤的微生物降解研究进展[J]. 张娜娜,姜博,邢奕,连路宁,陈亚婷. 土壤. 2018(04)
[6]微生物细胞色素P450酶及其对异源物质的代谢研究进展[J]. 丁俊美,李国涛,黄遵锡. 应用与环境生物学报. 2018(03)
[7]基于生物修复技术修复有机磷农药污染土壤概况[J]. 陈家明. 广东化工. 2017(20)
[8]Bacillus cereus HY-4对有机磷农药毒死蜱的降解特性[J]. 余利,段海明. 安徽科技学院学报. 2017(05)
[9]解淀粉芽孢杆菌的研究进展[J]. 王继华,徐世强,张木清. 亚热带农业研究. 2017(03)
[10]Pseudomonas sp.ZXY-1,a newly isolated and highly efficient atrazine-degrading bacterium,and optimization of biodegradation using response surface methodology[J]. Xinyue Zhao,Li Wang,Fang Ma,Shunwen Bai,Jixian Yang,Shanshan Qi. Journal of Environmental Sciences. 2017(04)
博士论文
[1]多溴联苯醚的微生物降解机制及产物毒性研究[D]. 唐少宇.华南理工大学 2018
[2]应用生物信息学手段的酶催化性能优化研究[D]. 曹浩.北京化工大学 2017
[3]芳香族污染物降解菌的分离及降解机理研究[D]. 任磊.中国农业科学院 2017
[4]Bacillus altitudinis SYBC hb4的分离鉴定及其过氧化氢酶性质与应用研究[D]. 张言周.江南大学 2016
[5]有机磷农药和硝酸盐的电化学快速检测方法研究[D]. 唐文志.浙江大学 2016
[6]农药降解菌施氏假单胞菌YC-YH1的分离鉴定及降解机理研究[D]. 史延华.中国农业科学院 2015
[7]致癌染料的生理毒性及分子机制研究[D]. 沈兵.浙江大学 2015
[8]飞蝗羧酸酯酶基因转录组分析及杀虫剂解毒功能研究[D]. 张建琴.山西大学 2014
[9]烟嘧磺隆降解菌黄篮状菌（Talaromyces flavus）的分离鉴定及降解机理研究[D]. 宋金龙.中国农业科学院 2013
[10]中国农产品农药残留成因与影响研究[D]. 张秀玲.江南大学 2013
硕士论文
[1]向日葵锈菌金属蛋白酶基因的生物信息学分析及其原核表达[D]. 李鑫淳.内蒙古农业大学 2019
[2]抗小白菜炭疽病多功效生物有机肥的研制及其生防效果评价[D]. 张楠.大连理工大学 2017
[3]Bacillus amyloliquefaciens DC-12细胞色素P450基因克隆表达、发酵条件优化及酶学性质研究[D]. 李俊霞.华南理工大学 2016
[4]咪唑乙烟酸对土壤微生物、酶活性的影响及其降解真菌的筛选[D]. 史伟.中国农业科学院 2010
[5]堆肥中毒死蜱降解菌的筛选及其产生物表面活性剂研究[D]. 李镜.湖南大学 2009
本文编号：3567404
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
有机磷农药的结构式Fig.1-1Chemicalstructureoforganophosphatepesticides注：a，有机磷农药的结构通式；b，几种常见的有机磷农药结构式
。同时，进入环境中的有机磷农药会在各种物理、化学、生物因素的作用下发生光解、水解、微生物降解等一系列反应[12]。有机磷农药在环境中的迁移转化与其本身的理化性质（包括：挥发性能、水溶解度、分配系数和在环境中的代谢能力等）有关。蒸汽压高的有机磷农药挥发性强，易从土壤和水体挥发到大气中，并由呼吸道进入人体[13]；水溶性大的有机磷农药在土壤中移动性强，易经淋溶或径流进入地下水，易被生物吸收而引发急性危害[12]；水溶性小的有机磷农药土壤吸附性强，一旦进入生物体内，极易造成富集而引发慢性危害[14]。图1-2农药在环境介质中迁移与转化[10]Fig.1-2Migrationandtransformationofpesticidesinenvironmentalmedium[10]有机磷农药的高使用量、低利用率以及其在环境中复杂的迁移转化能力，在我国各个地区、各种环境系统和各类食品中均能检测到有机磷农药的残留。表1-1和1-2为2002~2017年期间，我国主要江河湖泊、土壤、动物以及食品中部分有机磷农药残留状况[10]。
江南大学博士学位论文8图1-3P450cam（PDB:2CPP）的蛋白结构[97]Fig.1-3TheproteinstructureofP450cam(PDB:2CPP)[97]1.3微生物基因组研究1.3.1基因组及基因组学简介基因组是生物体内包含的完整基因和染色体。自1995年以来，基因组分析已经从最初的图谱绘制和测序扩展到基因功能分析。为了更全面进行基因组分析，研究者们提出了以“基因组结构和功能”为研究主题的基因组学。尽管基因组学这一术语已经被普遍接受，但它的确切含义从未得到明确定义。在大多数情况下，基因组学仍然是指基因组的图谱绘制、测序和分析。为了反映基于基因组序列和蛋白质功能分析的相关研究，研究者们提出了各种具体的基因组学术语，如功能基因组学、蛋白质组学和结构基因组学等[102]。1.3.2微生物基因组分析微生物是地球上最丰富多样的生物群，不同的微生物在广泛的自然和人为环境中执行许多重要的生态功能，例如它们调节全球生化循环，影响人类健康，并负责环境中污染物质的转化。因此，深入分析微生物基因组序列不仅可以使人们系统的了解微生物多样性及其所具有的功能，还能够帮助人们了解环境微生物的作用机制，尤其是微生物与靶物质之间的相互作用及调控机制[26]。基于基因组水平上的微生物基因序列比较分析，研究者们发现了大量的功能类似基因和新基因。自1995年完成首个细菌（Haemophilusinfluenzae）的全基因组序列测定，人们的研究重点由单个基因扩展到基因组水平研究以及多基因间的互作机制。对于有机磷农药降解菌基因组的研究，可以在已完成测序的基因组序列基础上，通过序列比对的方式来寻找与有机磷降解酶基因相似的序列。而且通过全基因组测序发现很多细菌中含有有机磷农药降解酶基因或相似基因[26,28]。随着测序技术的发展，细菌全基因组数据不
【参考文献】：
期刊论文
[1]类球红细菌XR12的分离、鉴定及其解毒效果研究[J]. 曹海鹏,张书萌,虞晶晶,安健. 水生生物学报. 2020(01)
[2]Bioinformatics and Expression Pattern Analysis of Tomato ns LTP 2-like cDNA full-length Gene Clone[J]. Zhang Jia,He Shan-shan,Zhao Ting-ting,Jiang Jing-bin,Li Jing-fu,Xu Xiang-yang. Journal of Northeast Agricultural University（English Edition）. 2019(01)
[3]环境中有机磷农药污染状况、来源及风险评价[J]. 丁浩东,万红友,秦攀,刘晓晖,刘涛,南岚,国晓春,毕斌,杨勇,卢少勇. 环境化学. 2019(03)
[4]金属离子对微生物蛋白酶活性的影响及机理[J]. 余茜,张国丽,敖晓琳. 中国食品学报. 2019(04)
[5]有机磷农药污染土壤的微生物降解研究进展[J]. 张娜娜,姜博,邢奕,连路宁,陈亚婷. 土壤. 2018(04)
[6]微生物细胞色素P450酶及其对异源物质的代谢研究进展[J]. 丁俊美,李国涛,黄遵锡. 应用与环境生物学报. 2018(03)
[7]基于生物修复技术修复有机磷农药污染土壤概况[J]. 陈家明. 广东化工. 2017(20)
[8]Bacillus cereus HY-4对有机磷农药毒死蜱的降解特性[J]. 余利,段海明. 安徽科技学院学报. 2017(05)
[9]解淀粉芽孢杆菌的研究进展[J]. 王继华,徐世强,张木清. 亚热带农业研究. 2017(03)
[10]Pseudomonas sp.ZXY-1,a newly isolated and highly efficient atrazine-degrading bacterium,and optimization of biodegradation using response surface methodology[J]. Xinyue Zhao,Li Wang,Fang Ma,Shunwen Bai,Jixian Yang,Shanshan Qi. Journal of Environmental Sciences. 2017(04)
博士论文
[1]多溴联苯醚的微生物降解机制及产物毒性研究[D]. 唐少宇.华南理工大学 2018
[2]应用生物信息学手段的酶催化性能优化研究[D]. 曹浩.北京化工大学 2017
[3]芳香族污染物降解菌的分离及降解机理研究[D]. 任磊.中国农业科学院 2017
[4]Bacillus altitudinis SYBC hb4的分离鉴定及其过氧化氢酶性质与应用研究[D]. 张言周.江南大学 2016
[5]有机磷农药和硝酸盐的电化学快速检测方法研究[D]. 唐文志.浙江大学 2016
[6]农药降解菌施氏假单胞菌YC-YH1的分离鉴定及降解机理研究[D]. 史延华.中国农业科学院 2015
[7]致癌染料的生理毒性及分子机制研究[D]. 沈兵.浙江大学 2015
[8]飞蝗羧酸酯酶基因转录组分析及杀虫剂解毒功能研究[D]. 张建琴.山西大学 2014
[9]烟嘧磺隆降解菌黄篮状菌（Talaromyces flavus）的分离鉴定及降解机理研究[D]. 宋金龙.中国农业科学院 2013
[10]中国农产品农药残留成因与影响研究[D]. 张秀玲.江南大学 2013
硕士论文
[1]向日葵锈菌金属蛋白酶基因的生物信息学分析及其原核表达[D]. 李鑫淳.内蒙古农业大学 2019
[2]抗小白菜炭疽病多功效生物有机肥的研制及其生防效果评价[D]. 张楠.大连理工大学 2017
[3]Bacillus amyloliquefaciens DC-12细胞色素P450基因克隆表达、发酵条件优化及酶学性质研究[D]. 李俊霞.华南理工大学 2016
[4]咪唑乙烟酸对土壤微生物、酶活性的影响及其降解真菌的筛选[D]. 史伟.中国农业科学院 2010
[5]堆肥中毒死蜱降解菌的筛选及其产生物表面活性剂研究[D]. 李镜.湖南大学 2009
本文编号：3567404
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