丁草胺降解菌株的分离、降解特性及其生物修复效应
发布时间：2022-12-25 13:12
氯代乙酰胺类除草剂是一类高效、高选择性的触杀性除草剂,对禾本科杂草具有非常显著的杀除效果,其主要代表品种乙草胺和丁草胺是我国使用最多的三种除草剂中的两种,年使用量分别超过1万吨和5千吨。氯代乙酰胺类除草剂对鱼类有较强的毒性,乙草胺和丁草胺被美国环保局定为B-2类致癌物,它们还有不易挥发、不易光解、土壤残留期长的特点,对生态环境和人体健康有着巨大威胁。另外,氯代乙酰胺类除草剂对作物存在隐性药害,对农业造成严重的损失。因此,该类除草剂在环境中的吸附、迁移、转化和降解等生态行为越来越受到关注。氯代乙酰胺类除草剂在土壤中主要是通过微生物的降解作用而消失,国内外报道了多株该类除草剂降解菌株,但能降解多种氯代乙胺类除草剂并以其为碳源生长的菌株的分离筛选、降解特性和代谢途径方面的研究还不多,其分子结构对其微生物可降解性的影响的研究还未见报道。 本文以氯代乙酰胺类除草剂的常用品种丁草胺为降解对象,从长期施用丁草胺的稻田表层土壤及生产丁草胺的农药厂污水处理车间的生化污泥中分离到丁草胺降解菌株14株,其中10株只能以共代谢的方式降解丁草胺,另外4株能以丁草胺作为唯一碳源生长,菌株DCA-1和FLY...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号与缩略语说明
第一章 土壤农药污染及其生物修复
1 农药使用及其污染现状
1.1 农药的定义、性质和类别
1.2 国内外农药的生产、使用情况
1.3 农药污染的产生和现状
2 农药微生物降解的研究进展
2.1 降解机理
2.1.1 矿化作用
2.1.2 共代谢作用
2.2 降解途径
2.3 影响微生物降解的因素
3 农药残留生物修复技术研究现状
3.1 国内外农药残留生物修复技术研究和应用现状
3.1.1 国际上相关技术研究和应用状况
3.1.2 国内相关技术研究和应用状况
4 氯代乙酰胺类除草剂及其环境行为研究现状
4.1 氯代乙酰胺类除草剂使用现状
4.2 氯代乙酰胺除草剂残留的危害
4.2.1 对哺乳动物的毒性和对人类健康的影响
4.2.2 对水生动物和鱼类的毒害
4.2.3 对土壤生态的影响
4.2.4 对植物的药害
4.3 氯代乙酰胺除草剂的在环境中的物理、化学过程与有效性
4.3.1 吸附/解吸
4.3.2 迁移
4.3.3 光解和水解
4.4 氯代乙酰胺除草剂的微生物降解研究进展
5 本文拟解决的关键问题、研究思路和内容
5.1 要解决的关键问题
5.2 论文研究思路和研究内容
参考文献
第二章 丁草胺降解菌株的分离、筛选和生物学特性研究
1 材料与方法
1.1 农药和试剂
1.2 培养基
1.3 降解菌的富集和分离
1.4 降解菌降解效果的测定
1.5 丁草胺的提取和测定方法
1.6 降解菌株的培养特征及一般生理生化鉴定
1.7 核糖体16S rRNA基因序列系统发育分析
1.7.1 菌株总DNA的提取
1.7.2 16S rRNA基因的PCR扩增
1.7.3 PCR产物的T/A克隆
1.7.4 普通感受态细胞的制备和转化
1.7.5 16S rRNA基因序列测定
1.7.6 系统发育分析
1.8 环境条件对菌株生长的影响测定
1.8.1 生长温度测定
1.8.2 菌株pH耐受范围和最适pH测定
1.8.3 菌株耐盐性和生长最适盐浓度
2 结果与讨论
2.1 降解菌株的富集和分离
2.1.1 降解菌株富集
2.1.2 以江山农药化工厂生化污泥为富集样品的驯化筛选结果
2.1.3 以稻田土壤为富集基质的驯化筛选结果
2.2 降解菌株DCA-1和FLY-8的形态和培养特征
2.3 降解菌株DCA-1和FLY-8的生理生化特征
2.4 菌株DCA-1和FLY-8的16S rRNA基因序列系统进化分析
2.5 环境条件对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.1 温度对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.2 pH值对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.3 NaCl浓度对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.4 降解菌株DCA-1和FLY-8的抗生素抗性情况
本章小结
参考文献
第三章 丁草胺降解菌株DCA-1分类学地位研究
1 材料与方法
1.1 菌株和培养基
1.2 菌株DCA-1的培养特征及一般生理生化鉴定
1.3 菌体形态和细胞内膜结构观察
1.4 环境条件对菌株生长的影响测定
1.4.1 生长温度测定
1.4.2 菌株pH耐受范围和最适pH测定
1.4.3 菌株耐盐性和生长最适盐浓度
1.5 细胞色素鉴定
1.6 菌株DCA-1的营养生长试验
1.6.1 化能厌氧生长试验
1.6.2 光能营养生长试验
1.7 碳源利用试验
1.8 API 20 NE检测
1.9 API ZYM检测
1.10 细胞壁脂肪酸分析
1.11 呼吸醌系统分析
1.12 G+C mol%的测定
1.12.1 菌体总DNA的提取
1.12.2 变温熔链法测定G+C mol%
1.13 16S rRNA基因的系统发育分析
2 结果与分析
2.1 菌株DCA-1的细胞泡状内膜结构观察
2.2 生理生化特征
2.2.1 细胞色素鉴定
2.2.2 营养类型研究
2.2.3 不同碳源利用
2.2.4 API 20 NE测定结果
2.2.5 API ZYM测定结果
2.3 菌株DCA-1的表型特征
2.4 菌株DCA-1与相近模式种的表型差异分析
2.5 细菌化学分类
2.5.1 细胞壁脂肪酸分析
2.5.2 类异戊二烯醌分析
2.6 G+C含量测定
2.7 16S rRNA基因的遗传进化分析
2.8 结论和新种描述(附英文对照)
本章小结
参考文献
第四章 丁草胺降解菌DCA-1和FLY-8的降解特性研究
1 材料与方法
1.1 供试菌株
1.2 化学试剂
1.3 培养基
1.4 菌株的培养及种子液的制备
1.5 培养液中除草剂的提取和检测
1.6 菌株DCA-1和FLY-8生长与除草剂降解的关系
1.7 温度对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
1.8 pH值对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
1.9 初始丁草胺浓度对DCA-1和FLY-8生长的影响
1.10 接种量对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
1.11 通气量对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2 结果与分析
2.1 菌株DCA-1和FLY-8对多种氯代乙酰胺类除草剂降解情况
2.2 温度对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.3 初始pH对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.4 初始丁草胺浓度对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.5 接种量对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.6 通气量对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
本章小结
参考文献
第五章 菌株DCA-1与FLY-8降解丁草胺的代谢途径分析
第一节 菌株DCA-1降解丁草胺途径的分析
1 材料与方法
1.1 供试菌株、试剂、培养基
1.2 培养液制备
1.3 丁草胺代谢产物的提取
1.4 GC-MS检测代谢产物
2 结果与分析
2.1 代谢产物的GC-MS检测
2.2 菌株DCA-1降解丁草胺的可能途径
第二节 菌株FLY-8降解丁草胺途径的分析
1 材料与方法
1.1 供试菌株、试剂、培养基
1.2 培养液制备
1.3 丁草胺代谢产物的提取
1.4 GC-MS检测代谢产物
1.5 下游代谢产物的酶活分析
2 结果与分析
2.1 代谢产物的GC-MS检测
2.2 粗酶酶活检测下游代谢产物
2.3 推测FLY-8降解丁草胺的代谢途径
本章小结
参考文献
第六章 菌株DCA-1对丁草胺污染土壤的生物修复研究
1 材料与方法
1.1 农药和试剂
1.2 菌种与培养基
1.3 降解菌株DCA-1种子液的制备
1.4 供试土壤
1.5 土壤中丁草胺的提取
1.6 丁草胺的测定
1.7 菌株DCA-1对土壤中丁草胺残留的降解试验
1.8 土壤淹水条件下菌株DCA-1对土壤中丁草胺残留的降解
2 结果与讨论
2.1 丁草胺测定的回收率和标准曲线绘制
2.1.1 丁草胺的提取回收率
2.1.2 丁草胺测定的标准曲线绘制
2.2 菌株DCA-1对不同土壤中丁草胺残留的降解效果
2.3 淹水状态对菌株DCA-1降解土壤中丁草胺残留的影响
本章小结
参考文献
全文总结
全文创新点
附录1 文中所用培养基及试剂配方
附录2 有关核酸序列
附录3 菌种保藏证明
攻读博士学位期间发表的文章
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境因素对除草剂丁草胺在黑土中吸附的影响[J]. 李淑芹,窦阿丽,许景钢,黄伟. 作物杂志. 2009(05)
[2]农药残留及其对策[J]. 罗小勇. 中国农学通报. 2009(18)
[3]丁草胺在土壤中吸附特性研究[J]. 石健,熊倩,刘泉,颜勇,霍晓薇,刘云. 环境科学与技术. 2009(09)
[4]一株丁草胺降解菌的分离鉴定及其降解特性的研究[J]. 李艳春,熊明华,肖晶,李春艳. 微生物学通报. 2009(08)
[5]丁草胺在水稻上的降解动态与残留分析[J]. 陈小军,程东美,徐汉虹,张志祥. 华中农业大学学报. 2009(03)
[6]除草剂丁草胺在东北地区主要土壤中的吸附研究[J]. 窦阿丽,许景钢,李淑芹,单艾娜. 东北农业大学学报. 2009(05)
[7]Phytotoxicity of four herbicides on Ceratophyllum demersum,Vallisneria natans and Elodea nuttallii[J]. PAN Huiyun,LI Xiaolu,XU Xiaohua,GAO Shixiang State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,School of the Environment,Nanjing University,Nanjing 210093,China.. Journal of Environmental Sciences. 2009(03)
[8]镉、丁草胺单一及复合污染对苋菜生长的影响[J]. 刘文霞,陈元琦,寇渊博,郭华武,常乐. 河南科学. 2009(03)
[9]上海农田土壤中六六六和滴滴涕污染分布状况研究[J]. 孟飞,张建,刘敏,吴永兴. 土壤学报. 2009(02)
[10]丁草胺降解菌的分离鉴定及降解特性的研究[J]. 楚小强,庞国辉,方华,王秀国,高春明,虞云龙. 农业环境科学学报. 2009(01)
硕士论文
[1]阿特拉津高效降解细菌的筛选及降解特性研究[D]. 刘爱菊.山东农业大学 2003
本文编号：3726690
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号与缩略语说明
第一章 土壤农药污染及其生物修复
1 农药使用及其污染现状
1.1 农药的定义、性质和类别
1.2 国内外农药的生产、使用情况
1.3 农药污染的产生和现状
2 农药微生物降解的研究进展
2.1 降解机理
2.1.1 矿化作用
2.1.2 共代谢作用
2.2 降解途径
2.3 影响微生物降解的因素
3 农药残留生物修复技术研究现状
3.1 国内外农药残留生物修复技术研究和应用现状
3.1.1 国际上相关技术研究和应用状况
3.1.2 国内相关技术研究和应用状况
4 氯代乙酰胺类除草剂及其环境行为研究现状
4.1 氯代乙酰胺类除草剂使用现状
4.2 氯代乙酰胺除草剂残留的危害
4.2.1 对哺乳动物的毒性和对人类健康的影响
4.2.2 对水生动物和鱼类的毒害
4.2.3 对土壤生态的影响
4.2.4 对植物的药害
4.3 氯代乙酰胺除草剂的在环境中的物理、化学过程与有效性
4.3.1 吸附/解吸
4.3.2 迁移
4.3.3 光解和水解
4.4 氯代乙酰胺除草剂的微生物降解研究进展
5 本文拟解决的关键问题、研究思路和内容
5.1 要解决的关键问题
5.2 论文研究思路和研究内容
参考文献
第二章 丁草胺降解菌株的分离、筛选和生物学特性研究
1 材料与方法
1.1 农药和试剂
1.2 培养基
1.3 降解菌的富集和分离
1.4 降解菌降解效果的测定
1.5 丁草胺的提取和测定方法
1.6 降解菌株的培养特征及一般生理生化鉴定
1.7 核糖体16S rRNA基因序列系统发育分析
1.7.1 菌株总DNA的提取
1.7.2 16S rRNA基因的PCR扩增
1.7.3 PCR产物的T/A克隆
1.7.4 普通感受态细胞的制备和转化
1.7.5 16S rRNA基因序列测定
1.7.6 系统发育分析
1.8 环境条件对菌株生长的影响测定
1.8.1 生长温度测定
1.8.2 菌株pH耐受范围和最适pH测定
1.8.3 菌株耐盐性和生长最适盐浓度
2 结果与讨论
2.1 降解菌株的富集和分离
2.1.1 降解菌株富集
2.1.2 以江山农药化工厂生化污泥为富集样品的驯化筛选结果
2.1.3 以稻田土壤为富集基质的驯化筛选结果
2.2 降解菌株DCA-1和FLY-8的形态和培养特征
2.3 降解菌株DCA-1和FLY-8的生理生化特征
2.4 菌株DCA-1和FLY-8的16S rRNA基因序列系统进化分析
2.5 环境条件对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.1 温度对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.2 pH值对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.3 NaCl浓度对降解菌株DCA-1和FLY-8生长的影响
2.5.4 降解菌株DCA-1和FLY-8的抗生素抗性情况
本章小结
参考文献
第三章 丁草胺降解菌株DCA-1分类学地位研究
1 材料与方法
1.1 菌株和培养基
1.2 菌株DCA-1的培养特征及一般生理生化鉴定
1.3 菌体形态和细胞内膜结构观察
1.4 环境条件对菌株生长的影响测定
1.4.1 生长温度测定
1.4.2 菌株pH耐受范围和最适pH测定
1.4.3 菌株耐盐性和生长最适盐浓度
1.5 细胞色素鉴定
1.6 菌株DCA-1的营养生长试验
1.6.1 化能厌氧生长试验
1.6.2 光能营养生长试验
1.7 碳源利用试验
1.8 API 20 NE检测
1.9 API ZYM检测
1.10 细胞壁脂肪酸分析
1.11 呼吸醌系统分析
1.12 G+C mol%的测定
1.12.1 菌体总DNA的提取
1.12.2 变温熔链法测定G+C mol%
1.13 16S rRNA基因的系统发育分析
2 结果与分析
2.1 菌株DCA-1的细胞泡状内膜结构观察
2.2 生理生化特征
2.2.1 细胞色素鉴定
2.2.2 营养类型研究
2.2.3 不同碳源利用
2.2.4 API 20 NE测定结果
2.2.5 API ZYM测定结果
2.3 菌株DCA-1的表型特征
2.4 菌株DCA-1与相近模式种的表型差异分析
2.5 细菌化学分类
2.5.1 细胞壁脂肪酸分析
2.5.2 类异戊二烯醌分析
2.6 G+C含量测定
2.7 16S rRNA基因的遗传进化分析
2.8 结论和新种描述(附英文对照)
本章小结
参考文献
第四章 丁草胺降解菌DCA-1和FLY-8的降解特性研究
1 材料与方法
1.1 供试菌株
1.2 化学试剂
1.3 培养基
1.4 菌株的培养及种子液的制备
1.5 培养液中除草剂的提取和检测
1.6 菌株DCA-1和FLY-8生长与除草剂降解的关系
1.7 温度对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
1.8 pH值对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
1.9 初始丁草胺浓度对DCA-1和FLY-8生长的影响
1.10 接种量对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
1.11 通气量对DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2 结果与分析
2.1 菌株DCA-1和FLY-8对多种氯代乙酰胺类除草剂降解情况
2.2 温度对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.3 初始pH对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.4 初始丁草胺浓度对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.5 接种量对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
2.6 通气量对菌株DCA-1和FLY-8降解丁草胺的影响
本章小结
参考文献
第五章 菌株DCA-1与FLY-8降解丁草胺的代谢途径分析
第一节 菌株DCA-1降解丁草胺途径的分析
1 材料与方法
1.1 供试菌株、试剂、培养基
1.2 培养液制备
1.3 丁草胺代谢产物的提取
1.4 GC-MS检测代谢产物
2 结果与分析
2.1 代谢产物的GC-MS检测
2.2 菌株DCA-1降解丁草胺的可能途径
第二节 菌株FLY-8降解丁草胺途径的分析
1 材料与方法
1.1 供试菌株、试剂、培养基
1.2 培养液制备
1.3 丁草胺代谢产物的提取
1.4 GC-MS检测代谢产物
1.5 下游代谢产物的酶活分析
2 结果与分析
2.1 代谢产物的GC-MS检测
2.2 粗酶酶活检测下游代谢产物
2.3 推测FLY-8降解丁草胺的代谢途径
本章小结
参考文献
第六章 菌株DCA-1对丁草胺污染土壤的生物修复研究
1 材料与方法
1.1 农药和试剂
1.2 菌种与培养基
1.3 降解菌株DCA-1种子液的制备
1.4 供试土壤
1.5 土壤中丁草胺的提取
1.6 丁草胺的测定
1.7 菌株DCA-1对土壤中丁草胺残留的降解试验
1.8 土壤淹水条件下菌株DCA-1对土壤中丁草胺残留的降解
2 结果与讨论
2.1 丁草胺测定的回收率和标准曲线绘制
2.1.1 丁草胺的提取回收率
2.1.2 丁草胺测定的标准曲线绘制
2.2 菌株DCA-1对不同土壤中丁草胺残留的降解效果
2.3 淹水状态对菌株DCA-1降解土壤中丁草胺残留的影响
本章小结
参考文献
全文总结
全文创新点
附录1 文中所用培养基及试剂配方
附录2 有关核酸序列
附录3 菌种保藏证明
攻读博士学位期间发表的文章
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境因素对除草剂丁草胺在黑土中吸附的影响[J]. 李淑芹,窦阿丽,许景钢,黄伟. 作物杂志. 2009(05)
[2]农药残留及其对策[J]. 罗小勇. 中国农学通报. 2009(18)
[3]丁草胺在土壤中吸附特性研究[J]. 石健,熊倩,刘泉,颜勇,霍晓薇,刘云. 环境科学与技术. 2009(09)
[4]一株丁草胺降解菌的分离鉴定及其降解特性的研究[J]. 李艳春,熊明华,肖晶,李春艳. 微生物学通报. 2009(08)
[5]丁草胺在水稻上的降解动态与残留分析[J]. 陈小军,程东美,徐汉虹,张志祥. 华中农业大学学报. 2009(03)
[6]除草剂丁草胺在东北地区主要土壤中的吸附研究[J]. 窦阿丽,许景钢,李淑芹,单艾娜. 东北农业大学学报. 2009(05)
[7]Phytotoxicity of four herbicides on Ceratophyllum demersum,Vallisneria natans and Elodea nuttallii[J]. PAN Huiyun,LI Xiaolu,XU Xiaohua,GAO Shixiang State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,School of the Environment,Nanjing University,Nanjing 210093,China.. Journal of Environmental Sciences. 2009(03)
[8]镉、丁草胺单一及复合污染对苋菜生长的影响[J]. 刘文霞,陈元琦,寇渊博,郭华武,常乐. 河南科学. 2009(03)
[9]上海农田土壤中六六六和滴滴涕污染分布状况研究[J]. 孟飞,张建,刘敏,吴永兴. 土壤学报. 2009(02)
[10]丁草胺降解菌的分离鉴定及降解特性的研究[J]. 楚小强,庞国辉,方华,王秀国,高春明,虞云龙. 农业环境科学学报. 2009(01)
硕士论文
[1]阿特拉津高效降解细菌的筛选及降解特性研究[D]. 刘爱菊.山东农业大学 2003
本文编号：3726690
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3726690.html
