论文摘要
氯嘧磺隆（chlorimuron-ethyl）是美国杜邦公司成功开发的新型磺酰脲类除草剂。它具有杀草谱广、活性高、选择性强、价格低廉等优点,但在自然条件下很难快速降解,使得其在环境中的残留对后茬作物及水生生态环境具有潜在的威胁。农药残留微生物修复技术具有高效、无毒、无二次污染的特点,而且经济实用、操作简便,目前已成为去除农药残留污染的一种重要方法。本文以南京菜园黄棕壤为研究材料,运用富集驯化的方法从长期受氯嘧磺隆污染的土壤中分离到了一株对氯嘧磺隆具有较高降解能力的细菌LW-3,并对这株细菌进行了鉴定,研究了其生长特性和对氯嘧磺隆的降解特性,并进一步研究了菌株的粗酶液对于氯嘧磺隆的降解及其影响因素。此外还在实验室内模拟田间环境,建立了水体和土壤中低浓度氯嘧磺隆的生物检测技术,并运用此技术研究了降解菌剂LW-3在水体和土壤中对低浓度氯嘧磺隆残留的降解效果。本试验结果为建立有效的氯嘧磺隆污染预警指标体系和氯嘧磺隆降解菌剂的有效利用提供了有益的参考。本研究所获的主要结论如下:本研究从长期受氯嘧磺隆污染的表层土壤中分离到1株高效降解菌株LW-3;经培养特征、生理生化特征、16s rRNA基因系统发育分析表明LW-3属于假单胞菌属（Pseudomonas sp.）。菌株LW-3对氨苄青霉素、氯霉素、四环素、头孢它啶、复合磺胺有较好的抗性。LW-3能对氯嘧磺隆高效降解,在最适条件下,一周内对50mg L-1氯嘧磺隆的降解率可达70%-80%,而且在氯嘧磺隆浓度为500mg L-1的平板上菌落周围可以形成肉眼可见的透明圈。本章从细胞和粗酶两个角度研究了菌株LW-3对氯嘧磺隆的降解特性。首先对氯嘧磺隆降解菌株Pseudomonas sp.LW-3的生长特性作了详细的研究。发现LW-3在C/N2-10范围内生长都较好,以C/N 8生长最好,最适碳源为葡萄糖,最适氮源为有机氮,其中有机氮以蛋白胨为最好。通过对其他磺酰脲类除草剂的降解谱试验后发现,LW-3可以利用氯嘧磺隆、甲嘧磺隆、吡嘧磺隆、甲磺隆、噻磺隆、磺酰磺隆为唯一氮源生长,却不能利用苯磺隆、苄嘧磺隆、醚苯磺隆、氯磺隆。LW-3的最适生长温度为30℃,最适pH为7～8,菌株生长与装液量成负相关。静息细胞在30-35℃时对氯嘧磺隆降解效果最好,温度过高或过低都会显著影响降解效果。静息细胞在pH值6-8范围内对氯嘧磺隆都有很好的降解效果,环境pH＜5时显著抑制静息细胞的降解活性。通过对菌株的生长及降解特性的了解,为以后应用于农业生产奠定了基础。以反应前后氯嘧磺隆降低量为依据,建立了菌株LW-3氯嘧磺隆水解酶粗酶酶促反应体系,酶的定域试验表明该酶存在于菌株LW-3的细胞膜内,受底物氯嘧磺隆的诱导。该酶的最适反应pH为6.5,最适反应温度为30℃,稳定性试验表明该酶在pH7.5时最稳定,在pH＜5.0或pH＞10.0时都不稳定,容易失活;温度越高,酶越容易失活,当温度高于25℃时酶的稳定性明显下降,温度高于50℃时酶活力在3h内完全丧失。研究结果表明LW-3氯嘧磺隆水解酶保存和使用时应尽量注意调节缓冲液pH值及温度,以达到最佳的保存和使用效果。对于低浓度的氯嘧磺隆检测可以应用敏感植物-玉米,进行生物检测,对于水体样品采用砂培4d后的玉米根鲜重测定,其回归方程为y=-0.0031x+0.1145,R=0.9682。对于土壤样品可以采用土培15d后的玉米根鲜重测定,其回归方程y=-0.0033+0.1104,R=0.9575。本研究所得的回归方程应用于其他土壤,或土壤条件改变时,需要利用氯嘧磺隆标准品对方程进行校正后应用。LW-3在降解土壤中高浓度的氯嘧磺隆时,其降解作用主要发生在接种后15d内,土著微生物与LW-3的联合降解要高于它们单独降解氯嘧磺隆的能力。土壤有机碳含量增加以及中性或弱酸性土壤pH可以促进LW-3对氯嘧磺隆的降解,适当的土壤含水量对LW-3降解氯嘧磺隆很重要,含水量过低（＜5%）或淹水条件都会显著降低其降解性能。