烟嘧磺隆降解菌的分离鉴定及降解特性研究

发布时间：2016-12-15 05:02

  本文关键词：烟嘧磺隆降解菌的分离鉴定及降解特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华中农业大学》 2015年

烟嘧磺隆降解菌的分离鉴定及降解特性研究

周珊  

【摘要】：磺酰脲除草剂因其高效、广谱、对哺乳动物低毒等优点,自上世纪七十年代问世以来便受到广泛应用。商品化的磺酰脲除草剂可通过抑制蛋白质的合成从而阻止杂草的生长,其有效性使得磺酰脲除草剂的使用量在本世纪初期已占据11%的除草剂市场。然而由于除草剂在土壤中的残留会对后茬作物产生药害,造成重大损失,也对水生生态环境构成了威胁。采用高效及合理的方法来降解及消除土壤中残留的除草剂,具有一定迫切性。相关研究表明,微生物及其产生的降解酶是解决环境中磺酰脲除草剂残留的重要途径,然而对于高效降解菌资源的获取以及微生物代谢磺酰脲类除草剂的降解机制研究尚不够深入。本研究从海洋沉积物、窖泥、农药污染土壤、沼液等环境样品中分离得到多株磺酰脲类除草剂降解微生物,其中菌株LAM-WHM-ZC对烟嘧磺隆降解效率最好。该菌株能够以烟嘧磺隆为唯一碳源的无机盐培养基中生长。通过16S r RNA基因序列对比分析,菌株LAM-WHM-ZC和LAM0415分别为Kurthia属和Bacillus属的疑似新种。对菌株LAM-WHM-ZC和LAM0415进行了系统分类学研究。根据多相分类学原则,对两株菌进行包括传统表型特征,细胞化学组分分析和分子生物学特性等在内的指标进行系统分类学研究,最终,将菌株LAM-WHM-ZC和LAM0415鉴定为Oceanisphaera和Bacillus菌属的新种,分别命名为Oceanisphaera psychrotolerans和Bacillus luzhouensis。将菌株LAM-WHM-ZC降解烟嘧磺隆的条件进行优化后发现,菌株8 d内对50 mg/L烟嘧磺隆的降解率达到83.8%。同时本研究发现菌株LAM-WHM-ZC还可降解如苯磺隆,胺苯磺隆,砜嘧磺隆,氯磺隆,苄嘧磺隆等多种磺酰脲类除草剂。实验室条件下利用菌株LAM-WHM-ZC对模拟烟嘧磺隆污染的土壤进行修复研究,实验发现菌株LAM-WHM-ZC对20 mg/kg的烟嘧磺隆的污染土样在15 d内降解率达到73.7%。利用高效液相色谱质谱联用的方法检测菌株LAM-WHM-ZC的发酵液,得到9种代谢产物,并进一步推测其降解烟嘧磺隆的代谢途径,是通过磺酰脲桥的断裂形成无除草活性的中间产物。通过Ion Torrent测序平台得到菌株LAM-WHM-ZC的基因组信息,LAM-WHM-ZC的基因组含有3,733个基因,总长度为3.348 Mb,根据基因组swiss-prot数据库信息分析预测到9种与酯酶相关的基因。根据基因组酯酶基因的预测结果,从菌株LAM-WHM-ZC中克隆到酯酶基因e3,全长774 bp,蛋白预测大小为257 Aa,该酯酶基因与现有基因的相似性仅为68%,该酯酶不仅有水解酶的Gly-X-Ser-X-Gly基本模序,而且有催化三联体结构Ser-Glu-His。将基因e3克隆、体外表达并纯化后,对降解酶E3的酶活力、温度、p H、金属离子以及化学试剂对E3酶活力的影响进行了研究,发现E3在较宽的温度(25-60oC)和p H(7.0-8.5)范围内对烟嘧磺隆有较好的降解能力,说明降解酶E3有着良好的应用前景。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172
【目录】：

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  本文关键词：烟嘧磺隆降解菌的分离鉴定及降解特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：213241