水体中烟嘧磺隆的微生物降解代谢研究

论文摘要

烟嘧磺隆是一种超高效、广谱的玉米田苗后磺酰脲类除草剂,对于玉米田中发生的一年生禾本科杂草、部分阔叶杂草及部分莎草科杂草具有较好的防治效果。烟嘧磺隆由于其用量低、效果好、对玉米安全,在我国已得到了广泛的推广和使用,目前国内许多农药企业已开始生产该除草剂。烟嘧磺隆在土壤中的移动性较强,易造成对地下水的污染,特别是在生产该除草剂的生产企业排出的工业废水中烟嘧磺隆含量较高,为此,对水体中烟嘧磺隆降解作用研究具有一定的现实意义。本试验通过富集培养的方法从土壤中分离筛选出5株降解菌,对其中降解能力较强的两菌株进行了降解特性及降解机理,主要研究内容如下:1.利用富集培养技术从水样中分离得到了5株能以烟嘧磺隆为唯一氮源、碳源和能源的微生物,分别编号为YF1、YB1、YB2、YB3和YB4,其中YF1为真菌,其余均为细菌。将所得菌株定量接种于含不同浓度烟嘧磺隆的培养基中,置于30℃、150r·min-1。摇床上振荡培养5d后,利用HPLC检测烟嘧磺隆含量,计算降解率。结果发现:这些菌株对低浓度烟嘧磺隆的降解率要显著高于高浓度中的降解率,在培养基中烟嘧磺隆的含量为2 mg·L-1时,YF1的降解率最高,为80.31%,其次是YB1和YB2,分别为78.18%和73.72%,而YB3和YB4的降解率均较低,只有36.82%和25.75%。对3株降解率较高的菌株进行了初步鉴定,发现YF1为黑曲霉（Aspergillus niger）,YB1和YB2均为芽孢杆菌（Bacillus sP.）。YB1菌株经16S rDNA序列分析,结果发现YB1菌株为枯草芽孢杆菌（Bacillus subfilis）。2.通过系统筛选的方法明确了YB1菌株对烟嘧磺隆降解的适宜条件。结果表明,YB1菌株降解烟嘧磺隆的适宜降解培养基是基础培养基Ⅲ;在供试的各烟嘧磺隆浓度中,以0.5～2 mg·L-1时YB1菌株对其的降解率较高,其中以2 mg·L-1的降解率最高,达到了82.1%;YB1菌株对烟嘧磺隆降解的适宜温度为35℃～40℃,在上述适宜条件下,YB1接种量为1×109 CFU·mL-1时,对烟嘧磺隆的降解率最高,为86.2%。通过对YB1菌株所得降解产物的质谱分析发现,YB1菌株对烟嘧磺隆的降解作用位点为磺酰脲桥。3.对YF1菌株的降解特性测定结果表明,YF1菌株降解烟嘧磺隆的适宜降解培养基是基础培养基Ⅲ:在供试的各烟嘧磺隆浓度中,以2 mg·L-1的降解率最高,达到了100%;YF1菌株对烟嘧磺隆降解的适宜温度为35℃～40℃,在上述适宜条件下,YF1接种量为2.3×107CFU·mL-1,培养5 d时即可将烟嘧磺隆完全降解。4.将YB1、YF1供试菌株的降解动态进行研究,结果表明,混合菌株在72 h内可将烟嘧磺隆降解到检测限以下,降解常数为0.0380,降解速率高于各单一菌株。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 农药的微生物降解代谢研究进展
• 1.1 磺酰脲类除草剂的应用现状及前景
• 1.2 磺酰脲类除草剂存在的问题
• 1.2.1 磺酰脲类除草剂的长残留药害
• 1.2.2 磺酰脲类除草剂药害原因
• 1.3 微生物降解农药研究现状
• 1.3.1 降解农药的微生物种类
• 1.3.2 微生物降解农药的途径
• 1.3.3 农药降解菌的降解特性
• 1.3.4 农药微生物降解的研究趋向
• 1.4 除草剂微生物降解
• 1.4.1 降解除草剂的微生物种类
• 1.4.2 微生物分解除草剂的方式或机理
• 1.4.3 除草剂的降解酶、降解基因和代谢途径
• 1.5 磺酰脲类除草剂微生物降解
• 1.5.1 降解磺酰脲类除草剂的微生物
• 1.5.2 磺酰脲类除草剂在环境中降解的影响因素
• 1.6 研究目的和意义
• 第二章 烟嘧磺隆降解微生物的分离与筛选
• 2.1 引言
• 2.2 材料
• 2.2.1 供试水样
• 2.2.2 供试药品及试剂
• 2.2.3 供试培养基
• 2.2.4 仪器设备
• 2.3 方法
• 2.3.1 水样中微生物的驯化处理与富集培养
• 2.3.2 可降解烟嘧磺隆微生物的菌株筛选
• 2.3.3 高效液相色谱检测条件
• 2.3.4 烟嘧磺隆标准曲线的制作
• 2.3.5 烟嘧磺隆在基础培养基中的添加回收率测定
• 2.3.6 菌体吸附烟嘧磺隆测定
• 2.3.7 微生物对烟嘧磺隆的降解率测定
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 可降解烟嘧磺隆微生物的筛选与纯化
• 2.4.2 烟嘧磺隆标准曲线的绘制
• 2.4.3 烟嘧磺隆在培养基中的添加回收率的测定结果
• 2.4.4 烟嘧磺隆的降解率测定结果
• 2.5 讨论
• 第三章 YB1菌株的菌种鉴定、降解特性及降解机理研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料
• 3.2.1 供试菌种
• 3.2.2 供试试剂
• 3.2.3 供试仪器
• 3.2.4 供试培养基
• 3.3 方法
• 3.3.1 革兰氏染色液
• 3.3.2 过氧化氢酶测定
• 3.3.3 M.R.试验
• 3.3.4 V.P试验
• 3.3.5 葡萄糖氧化发酵测定
• 3.3.6 水解淀粉试验
• 3.3.7 柠檬酸生长试验
• 3.3.8 细菌16SrDNA序列分析
• 3.3.9 不同培养基对YB1菌株降解作用的影响
• 3.3.10 不同浓度的烟嘧磺隆对YB1菌株降解作用的影响
• 3.3.11 不同培养温度对YB1菌株降解作用的影响
• 3.3.12 不同接种量对YB1菌株降解率的影响
• 3.3.13 烟嘧磺隆降解样品的提取与测定
• 3.3.14 烟嘧磺隆降解产物的检测条件
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 YB1菌株的生理生化测定结果
• 3.4.2 YB1菌株的16SrDNA序列分析
• 3.4.3 不同培养基对YB1降解作用的影响
• 3.4.4 烟嘧磺隆浓度对YB1降解作用的影响
• 3.4.5 温度对烟嘧磺隆降解作用的影响
• 3.4.6 不同接种量对YB1降解作用的影响
• 3.4.7 烟嘧磺隆降解产物及降解机理的推测结果
• 3.5 讨论
• 第四章 YF1菌种鉴定及降解特性研究
• 4.1 材料
• 4.1.1 供试菌种
• 4.1.2 供试试剂
• 4.1.3 供试仪器
• 4.1.4 供试培养基
• 4.2 方法
• 4.2.1 YF1菌株的菌种鉴定
• 4.2.2 不同培养基对YF1菌株降解作用的影响
• 4.2.3 不同接种天数对YF1菌株降解率的影响
• 4.2.4 不同浓度的烟嘧磺隆对YF1菌株降解作用的影响
• 4.2.5 不同培养温度对YF1菌株降解作用的影响
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 YF1菌种鉴定
• 4.3.2 不同培养基对YF1降解作用的影响
• 4.3.3 不同培养天数对烟嘧磺隆降解作用的影响
• 4.3.4 烟嘧磺隆浓度对YF1降解作用的影响
• 4.3.5 温度对烟嘧磺隆降解作用的影响
• 4.4 讨论
• 第五章 YB1、YF1混合菌株对烟嘧磺隆的降解动力学研究
• 5.1 材料
• 5.1.1 供试菌种
• 5.1.2 供试药品
• 5.1.3 供试仪器
• 5.1.4 供试培养基
• 5.2 方法
• 5.2.1 供试菌株对烟嘧磺隆的降解动力学测定
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 YF1菌株的降解动态结果分析
• 5.3.2 YB1菌株的降解动态结果分析
• 5.3.3 YB1和YF1两混合菌株的降解动态结果分析
• 5.4 讨论
• 结论
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 作者简历
• 致谢
• 附件