莠去津降解菌的分离鉴定、降解特性和机理及其修复效果

发布时间：2017-08-19 10:44

  本文关键词：莠去津降解菌的分离鉴定、降解特性和机理及其修复效果

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【摘要】：莠去津在上世纪50年代由瑞士汽巴-嘉基公司开发,由于成本低、除草效果好,迅速在世界范围内广泛使用。莠去津主要用于玉米、高粱、甘蔗等,防除一年生禾本科杂草和阔叶杂草。长期大量频繁使用莠去津导致农田土壤及周围水体的污染,对生态环境产生破坏,威胁人类健康,同时,其在农田土壤的残留对后茬敏感作物造成一定药害。本文从土壤中分离筛选莠去津降解菌,研究降解菌对莠去津的降解特性及其可能的代谢途径。主要研究结果如下：从污染的土壤中筛选到以莠去津为唯一碳源和氮源的降解菌群,通过16S rDNA及形态特征分析,混合菌由10种不同属细菌组成,分别是脂肪杆菌属(Pimelobacter sp.)A1、节杆菌属(Arthrobacter sp.) A2、节杆菌属(Arthrobacter sp.) A3、屈曲杆菌属(Ancylobacter sp.) A4、戈登氏菌属(Gordonia sp.) A5、黄色杆菌属(Xanthobacter sp.) A6、芽孢杆菌属(Bacillus sp.) A7、假黄杆菌属(Pseudoxanthobacter sp.) A8、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium sp.) A9、固氮螺菌属(Azospirillum sp.) A10,其中对莠去津有降解效果的为A3、A4、A6、A7。混合菌含有三嗪水解酶基因trzN、羟基莠去津乙胺基酰胺水解酶基因atz B、N-异丙基三聚氰酸一酰胺异丙胺基酰胺水解酶基因atzC、莠去津氯水解酶基因atzA、三聚氰酸酰胺水解酶基因trzD。A3、A4、A5、A6、A7含三嗪水解酶基因trzN; A3、A4、A6、A7含羟基莠去津乙胺基酰胺水解酶基因atzB,A3含有N-异丙基三聚氰酸一酰胺异丙胺基酰胺水解酶基因atzC。混合降解菌对莠去津的降解主要受浓度、温度和酸碱度的影响,在pH7.0、30℃条件下,1mg/L莠去津48h降解率为70.0%,10mg/L莠去津48h后浓度已经低于检测限(0.01mg/L), 100mg/L莠去津经48h培养后降解率为65.2%；在pH7.0、10mg/L条件下,20℃时培养72h莠去津降解率为58.6%,30℃时培养72h莠去津残留浓度已经低于检测限,40℃时没有降解效果；在30℃、10mg/L条件下,pH7.0时经48h培养莠去津残留浓度已经低于检测限,pH9.0时48h后莠去津降解率为85.8%,pH5.0时没有降解效果。不同条件下降解速率大小为100mg/L 10mg/L1mg/L,30℃20℃40℃, pH7.0pH9.0pH5.0。UPLC-Q-TOF-MS和HPLC-MS/MS检测结果表明混合菌对莠去津的代谢产物包括羟基莠去津、N-异丙基三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸以及脲基甲酸盐,混合菌对莠去津的降解属于矿化过程,涉及脱氯水解、脱烷基、脱胺水解、开环等作用方式。毒理实验结果表明,混合菌对莠去津的降解为解毒过程。水培试验中,与单独添加莠去津处理组比较,加菌加莠去津处理中水稻株高、鲜重、和干重的抑制率分别减少了39.6%、40.0%、40.9%,与对照处理基本一致；土壤试验中,与添加莠去津处理组比较,加菌加莠去津处理中水稻株高、鲜重、干重的抑制率分别减少了30.3%、33.3%、14.2%,与对照处理基本一致。试验结果表明加入混合菌可以有效降低莠去津对水稻生长的抑制。
【关键词】：莠去津 微生物降解 降解途径 生物修复
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X592;X172
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 文献综述12-23
• 1.1 莠去津的理化性质12
• 1.2 莠去津的作用机理及应用12-13
• 1.3 莠去津的环境行为13-18
• 1.3.1 莠去津在土壤中的吸附-解吸13-14
• 1.3.2 莠去津在环境中的迁移14-15
• 1.3.3 莠去津在环境中的降解15-18
• 1.4 莠去津的生态效应18-21
• 1.4.1 莠去津对水生生态系统的影响18-19
• 1.4.2 莠去津对陆生生态系统的影响19-21
• 1.5 莠去津污染的修复途径21-22
• 1.6 本研究的提出和意义22-23
• 第二章 莠去津降解菌群的富集、群落组成及降解基因的克隆23-54
• 2.1 引言23
• 2.2 材料和方法23-29
• 2.2.1 药品试剂23-24
• 2.2.2 设备和仪器24
• 2.2.3 培养基24-25
• 2.2.4 莠去津降解菌的驯化25
• 2.2.5 培养基中莠去津的提取25-26
• 2.2.6 分离株总DNA提取及16S rDNA扩增26-27
• 2.2.7 分离株及混合菌群莠去津降解基因的扩增27-28
• 2.2.8 莠去津的降解实验28-29
• 2.3 结果与讨论29-52
• 2.3.1 降解菌的驯化及其组成29-39
• 2.3.2 单一菌株对莠去津的降解及其降解基因39-52
• 2.4 小结52-54
• 第三章 莠去津的微生物降解特性54-65
• 3.1 引言54
• 3.2 材料与方法54-57
• 3.2.1 药品试剂54-55
• 3.2.2 设备和仪器55
• 3.2.3 培养基55-56
• 3.2.4 降解菌菌液的制备56
• 3.2.5 莠去津微生物降解56
• 3.2.6 无机盐培养基中莠去津的提取56-57
• 3.2.7 莠去津的HPLC检测条件57
• 3.2.8 莠去津添加回收率试验57
• 3.3 结果与讨论57-64
• 3.3.1 莠去津的添加回收率57-58
• 3.3.2 浓度对莠去津生物降解的影响58-61
• 3.3.3 温度对莠去津生物降解的影响61-62
• 3.3.4 pH对莠去津生物降解的影响62-64
• 3.4 小结64-65
• 第四章 莠去津的微生物降解途径65-89
• 4.1 引言65
• 4.2 材料和方法65-70
• 4.2.1 药品试剂65-66
• 4.2.2 设备和仪器66
• 4.2.3 培养基66
• 4.2.4 降解菌A3的形态观察及生理生化特征66
• 4.2.5 降解菌A3的生长曲线66-67
• 4.2.6 莠去津降解产物的研究67
• 4.2.7 色谱条件和质谱条件67-70
• 4.2.8 莠去津微生物代谢途径的验证70
• 4.3 结果与讨论70-88
• 4.3.1 降解菌A3的形态及生理生化特性71-73
• 4.3.2 降解菌A3的生长曲线73
• 4.3.3 莠去津降解产物分析73-84
• 4.3.4 莠去津代谢途径验证84-88
• 4.4 小结88-89
• 第五章 莠去津的微生物解毒89-98
• 5.1 引言89
• 5.2 材料与方法89-92
• 5.2.1 材料与药品89-90
• 5.2.2 水培营养液90
• 5.2.3 仪器与设备90
• 5.2.4 试验方法90-92
• 5.3 结果与讨论92-97
• 5.3.1 无机盐培养基中莠去津的解毒92-94
• 5.3.2 土壤中莠去津的解毒94-97
• 5.4 小结97-98
• 第六章 结论98-100
• 参考文献100-114
• 致谢114

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