氯氰菊酯降解菌的筛选、鉴定及降解机理

论文摘要

氯氰菊酯是目前全球使用量最大的拟除虫菊酯类杀虫剂之一,给环境带来了严重污染,引起了人们的广泛关注。国内外学者已对农药的微生物降解进行了广泛的研究,研究方向主要集中在微生物菌株的分离、鉴定和降解性能研究,但目前有关氯氰菊酯降解菌株的报道还比较少见。本研究采用富集驯化的方法分离到三株氯氰菊酯降解菌,它们能利用氯氰菊酯为唯一碳源,并研究了三株氯氰菊酯降解菌的生长情况、降解能力和代谢产物的检测,以及菌株降解能力与细胞表面疏水性的相互关系。主要研究内容如下:1从农药厂污水曝气池的活性污泥中,筛选到三株能够降解氯氰菊酯的细菌,分别命名为:L12、L31、L13。通过形态学观察、生理生化实验、细胞脂肪酸组分分析、G+C mol%含量和16SrDNA序列分析,将其分别鉴定为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）、乙酰微小杆菌（Exiguobacterium acetylicum）和肺炎克雷伯（氏）杆菌（Klebsiella pneumoniae）。其16SrDNA基因序列在GenBank中的序列号分别为:HQ398861,JF950035,HQ398862。2通过紫外分光光度法（UV-Vis）和气相色谱法（GC-ECD）分别测定了三株氯氰菊酯降解菌的降解能力。结果表明,菌株L12和L31与L13菌株相比具有较高的降解能力,菌株L12在2d内能将50mg/L氯氰菊酯降解68%。随后,其氯氰菊酯降解能力降低,并最终在5d内将50mg/L氯氰菊酯降解86%。接种3d后菌株L31能够将50mg/L氯氰菊酯降解75%,5d内能够将50mg/L氯氰菊酯降解83%。而菌株L13在5d内仅能够降解66%的氯氰菊酯。3运用薄层层析法（TLC）和高效液相色谱法（HPLC）检测了三株菌株的代谢产物,结果发现,三株菌株均能够在降解氯氰菊酯的过程中产生3-PBA。这说明,三株菌株能够合成羧酸酯酶,特异性的切断氯氰菊酯中的羧酸酯键,生成DV菊酸和3-PBA。通过已有报道推测菌株可能进一步代谢3-PBA产生苯酚、邻苯二酚等小分子产物。4应用微生物黏着碳烃化合物法（MATH）测定了3株菌株在降解氯氰菊酯过程中的细胞表面疏水性的变化,发现菌株L12和L31与L13相比具有较高的细胞表面疏水性,同时也具有较强的氯氰菊酯降解能力。从而推测菌株的细胞表面疏水性影响着菌株对氯氰菊酯的降解,细胞表面疏水性高能够促进菌株对氯氰菊酯的降解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 化学农药残留与环境污染
• 1.3 拟除虫菊酯类农药概述及残留现状
• 1.4 氯氰菊酯简介
• 1.5 拟除虫菊酯类农药的微生物降解研究进展
• 1.5.1 拟除虫菊酯类农药的降解微生物
• 1.5.2 拟除虫菊酯类农药的微生物修复途径
• 1.6 细胞表面疏水性对微生物降解疏水性有机污染物的影响
• 1.7 论文设计
• 1.7.1 研究的目的意义
• 1.7.2 研究思路
• 1.7.3 技术路线
• 第二章 氯氰菊酯降解菌株的筛选鉴定
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 药品及试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 培养基制备
• 2.1.4 试剂配制
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 样品采集与菌株筛选
• 2.2.2 降解菌株菌体及菌落形态观察
• 2.2.3 降解菌株Biolog 分析
• 2.2.4 细胞脂肪酸组分分析
• 2.2.5 降解菌株的遗传分类特征
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 菌株形态特征
• 2.3.2 菌株Biolog 分析
• 2.3.3 细胞脂肪酸组分分析
• 2.3.4 菌株的遗传分类
• 2.4 小结
• 第三章 氯氰菊酯降解菌降解性能研究
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 药品及试剂及培养基
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3 试剂配制
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 菌株的生长特性和氯氰菊酯降解率测定
• 3.2.2 氯氰菊酯降解中间代谢产物的检测
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 菌株的生长特性和氯氰菊酯降解率测定
• 3.3.2 氯氰菊酯降解中间代谢产物的检测
• 3.4 小结
• 第四章 氯氰菊酯降解菌细胞表面疏水性分析
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 药品及试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 试剂配制
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 菌悬液的制备
• 4.2.2 两相分离系统的选择和CSH 的测定
• 4.2.3 氯氰菊酯降解过程中菌体CSH 的测定
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 有机相-水两相分离系统的选择
• 4.3.2 氯氰菊酯降解菌株不同生长时期细胞表面疏水性的测定
• 4.3.3 菌体细胞表面疏水性与降解能力的关系
• 4.4 小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 全文总结
• 5.2 创新之处
• 5.3 结论
• 5.4 研究展望
• 参考文献
• 附录 氯氰菊酯降解过程气相色谱图
• 致谢
• 作者简历