有机磷农药残留高效降解微生物的筛选、鉴定及降解机理研究

山东农业大学硕士学位论文有机磷农药残留高效降解微生物的筛选、鉴定及降解机理研究姓名：徐刚明申请学位级别：硕士专业：生物化学与分子生物学指导教师：闫艳春20070619有机磷农药残留高效降解微生物的筛选、鉴定及降解机理研究作者：徐刚明学位授予单位：山东农业大学相似文献(10条)1.学位论文唐莹白腐真菌生物降解毒死蜱及其应用的初步研究2008毒死蜱是全球应用最广的五种杀虫剂之一,在全球被广泛使用,由此引起的农产品农药超标和环境污染等问题不容忽视.白腐真菌因其对底物高度的非特异性,在环境处理等方面具有良好的应用前景.本文研究黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium,PC)和杂色云芝(Coriolusversicolor,CV)及所产酶对毒死蜱的生物降解,主要内容如下:PC产锰过氧化物酶的适宜培养条件为:葡萄糖浓度10g/L,酒石酸铵240mmol/L,Mn2+10.0μg/L,温度37℃,pH4.5,转速130r/min,产酶周期6d.研究表明,该酶在50℃、pH值4.0-4.5时酶活力最高,高的温度和pH都影响酶的稳定性.酶解反应体系中适宜的H2O2浓度为0.2mmol/L,MnSO4为1.25mmol/L.用石油醚从水样中提取毒死蜱,其在293nm处有最大吸收峰,且无干扰.PC和CV降解酶在酸性条件下对毒死蜱有较高的降解率,pH4-5.5时,降解率能达到60％.初始加入毒死蜱的浓度越高,其降解的程度越大.此外,愈创木酚对CV对毒死蜱降解有一定的促进作用.PC和CV对毒死蜱的降解是由菌丝体的吸附和降解酶降解共同作用的结果.PC对毒死蜱降解率为96.35％时,其中菌丝体的吸附量为49.48％.CV降解率为70.13％时,其中菌丝体的吸附量为32.25％.PC和CV在酸性生长条件下有较好的降解效果.藜芦醇、Mn2+、愈创木酚对PC,CV的降解有一定的影响.将PC所产酶液用于消除蔬菜表面残留的毒死蜱,结果表明,用酶液处理黄瓜和西兰花,去除率分别达到55.98％和60.14％.用PC菌处理受毒死蜱污染的土壤,25天后土壤中毒死蜱的残留从1.2(g/kg土)降解到了0.6(g/kg土),效果最佳.并且各类原始土壤酶也有明显的变化.2.学位论文王耀生毒死蜱对小菜蛾持效性与环境因子及微生物降解关系的研究2002该文以小菜蛾为靶标研究了温度、相对湿度、光照强度和浓度对毒死蜱的持效性和对叶面微生物降解毒死蜱的影响,比较研究了毒死蜱在油菜叶面上的持效性和微生物降解的关系,研究结果如下：1.毒死蜱在油菜叶面上对小菜蛾的药效随着时间推移逐渐降低.高浓度的持效期长于低浓度.温湿度和光照强度越大,毒死蜱的持效期越短.2.光照强度和相对湿度分别为3000Lx和80﹪,温度在20℃～35℃范围内,油菜叶面上的微生物对毒死蜱均有降解作用.3.毒死蜱浓度过高时,对叶面上微生物的降解活性有抑制作用.4.在20℃～35℃范围内,温度越高,微生物降解毒死蜱的活性越高,毒死蜱生物降解速度越快.5.毒死蜱的持效性受叶面微生物降解的影响,微生物降解速度越快,毒死蜱的持效期越短.但毒死蜱持效期越短,微生物降解速度不一定越快,如光照强度越大,毒死蜱的持效期越短,但微生物降解速度较低,此时毒死蜱以其它降解途径为主.3.学位论文方华毒死蜱在大棚土壤和蔬菜中的残留特征、土壤生态效应及其控制途径2007近年来，我国大棚蔬菜生产得到快速发展。然而，大棚温暖潮湿的环境给病虫害大量繁殖提供了适宜的条件，导致农药超量、频繁的使用。毒死蜱作为高效、广谱的有机磷杀虫、杀螨剂，在我国大棚蔬菜栽培中广泛使用，蔬菜和土壤受到一定程度污染。为评价毒死蜱在大棚蔬菜和土壤中施用的安全性，开展了大棚和露地蔬菜和土壤中毒死蜱的消解特征、毒死蜱单独和与其它农药复合多次重复使用在土壤中的降解特征及其对土壤微生物多样性的影响、毒死蜱高效降解菌的分离和鉴定、毒死蜱的微生物降解特性及途径、微生物菌剂和酶制剂对蔬菜和土壤中毒死蜱降解的生物强化等方面的研究。主要研究结果如下：毒死蜱在大棚和露地小白菜上的消解符合一级动力学特征，在土壤中的消解符合双室模型。大棚封闭的环境和季节更替能改变毒死蜱在小白菜和土壤中的消解行为，毒死蜱在大棚小白菜和土壤中的消解速率低于露地，在秋季的消解速率低于夏季。与露地相比，推荐剂量和双倍剂量毒死蜱在夏季大棚小白菜上的半衰期分别延长了26.0％和10.7％，在秋季大棚小白菜上的半衰期分别延长了6.6％和15.7％；在夏季土壤中的半衰期分别延长了44.4％和140.0％，在秋季大棚土壤中的半衰期延长了16.2％和63.1％。大棚小白菜收获期毒死蜱的残留量比露地高几乎50％。低浓度(4mgkg'-1)、中浓度(8mgkg'-1)和高浓度(12mgkg'-1)毒死蜱在土壤中的降解符合一级动力学特征，其半衰期分别为14.32d、16.70d和18.00d。随着毒死蜱浓度的提高，其在土壤中的半衰期明显延长。三个浓度处理初期(7d)土壤微生物多样性均受到明显的抑制作用，作用大小与毒死蜱浓度呈正相关，但这种影响随着时间的推移逐渐缓解，到第21d各处理土壤微生物多样性已恢复至对照水平，到第35d，各处理土壤微生物多样性甚至超过对照水平。毒死蜱、三唑酮和丁草胺单独和复合重复使用在土壤中的降解均符合一级动力学特征，随着施药次数的增加，除了毒死蜱+三唑酮处理中毒死蜱的半衰期略有延长外，其它各处理农药的半衰期均逐步缩短。各处理施药初期(3d)土壤微生物多样性均受到明显的抑制作用，但这种影响随着时间的推移逐步缓解，到第21d各处理土壤微生物多样性均已恢复至或超过对照水平。随着施药次数的增加，农药对土壤微生物多样从污染土壤中分离筛选到一株能以毒死蜱为唯一碳源和能源生长的真菌DSP，经形态特征和18SrDNA序列分析鉴定为轮枝孢属(Ferticilliumsp．)。在纯培养条件下真菌DSP对毒死蜱的降解与农药浓度、pH值和温度有关。Ferticilliumsp．DSP对毒死蜱的降解符合一级动力学特征，1、10和100mgl'-1毒死蜱的降解半衰期分别为2.03d、2.93d和3.49d，100mg1'-1毒死蜱对真菌DSP有略微抑制作用。真菌DSP在pH5.0、7.0和9.0时对1mgl'-1毒死蜱的降解半衰期分别为2.03d、1.93d和2.11d。真菌DSP在15、25和35℃时对1mgl'-1毒死蜱的降解半衰期分别为3.31d、2.03d和1.88d。真菌DSP在不同pH及温度下对毒死蜱的降解作用为pH7.0pH5.0pH9.0，35℃25℃15℃。通过毒死蜱微生物降解产物的GC-MS分析，TCP是最主要的降解产物，TCP在真菌DSP的作用下进一步烷基化生成TMP或脱卤素，鉴于真菌DSP可以利用毒死蜱为唯一底物生长，因此，毒死蜱降解产物可能进一步分解转化为二氧化碳，为一矿化过程。DSP菌剂处理能有效促进土壤和蔬菜上毒死蜱的降解。灭菌土、以前未使用毒死蜱的土壤、以前使用毒死蜱的土壤中毒死蜱的降解均符合一级动力学特征，毒死蜱在DSP菌接种土壤中的半衰期比相应未接种土壤的半衰期分别缩短了81.2％、59.1％和24.4％。与未喷菌剂的对照相比，DSP菌剂处理后毒死蜱在大棚和露地小白菜上的半衰期分别缩短了10.9％和17.6％，在大棚和露地土壤中的半衰期分别缩短了12.0％和37.1％。DSP粗酶制剂可以促进小白菜、空心菜、木耳菜、四季豆和辣椒上毒死蜱的降解。5种蔬菜上毒死蜱的降解均符合一级动力学特征，并且E(1∶10)处理蔬菜上毒死蜱的降解速率要高于E(1∶20)处理。与对照相比，DSP粗酶制剂E(1∶20)处理小白菜、空心菜、木耳菜、四季豆和辣椒上毒死蜱的半衰期分别缩短了29.7％、34.4％、19.4％、19.4％和13.9％，E(1∶10)处理蔬菜上相应的半衰期分别缩短了46.2％、56.8％、34.0％、45.7％和32.3％。结果表明，微生物酶制剂是控制蔬菜上农药残留的有效手段。4.会议论文周淑云.谢明.万方浩.丁伟.应飞国内毒死蜱农药生物降解研究新进展2005本文从毒死蜱农药降解菌的分离与筛选、降解菌的生物生态学特性、生物降解剂的应用效果等方面评述了我国近年来在毒死蜱生物降解研究领域取得的进展,文章同时还对该领域的研究与应用前景进行了讨论.5.学位论文周淑云毒死蜱高效降解菌的分离鉴定及其生物学特性研究2006为了应用生物降解制剂来控制农田农药污染，本研究应用微生物驯化的方法，分离得到1株对毒死蜱具有高效降解能力的菌株——施氏假单胞杆菌JHY01，并对该菌株进行了形态、生理生化及分子鉴定，对菌株的基本生物学特性、降解谱、降解中间产物以及环境条件对菌株降解能力的影响等方面进行了探讨，研究结果如下：1.从农药厂排污口土样中成功分离筛选到1株对有机磷毒死蜱具有高效降解能力的菌株。在我国山东、河北、北京等地的农药污染区进行广泛的取样，分离得到对毒死蜱具有降解能力的菌株30株。其中JYH01菌株为高效菌株，能以毒死蜱为唯一碳源生长，在无机盐培养基中(接种菌体终浓度为4.41×108个/ml)，对毒死蜱(浓度100mg/L)72小时的降解效率可达到97.8﹪。2.运用形态、生理生化以及分子方法对高效降解菌株JHY01进行了鉴定，研究明确了该菌株的主要生物学特性。根据JHY01菌株的形态、生理生化特性以及165rDNA的序列比对结果，确定菌株JHY01为施氏假单胞杆菌Pseudomonasstutzeri。其主要特性为：革兰氏阴性，无芽孢，菌体细胞长杆状，单根鞭毛，极生；严格好氧，非发酵型，不能在60℃生长，能利用乙醇和甘油，不能利用甲醇，丙酮和DL乳酸；氧化酶阳性，接触酶阳性，DNA酶阳性。JHY01菌株在牛肉蛋白胨培养基中生长迅速，pH范围在6-9的条件下，8小时即达到稳定期(30℃，180rpm)，最适生长的pH为7。在23-38℃条件下，生长良好，最适生长温度为38℃，较适宜的摇瓶装液比为1∶10(250ml三角瓶装25ml培养基)。菌株摇瓶培养适宜的碳源为麦芽糖，浓度为1.0﹪；适宜的氮源为牛肉蛋白胨，浓度为1.0﹪；碳氮源原料比1∶1。3.通过研究，明确了菌株的基本降解谱及降解的中间产物。气相色谱测定结果表明，菌株JHY01对甲基对硫磷、三氟氯氰菊酯、氯氰菊酯以及溴氰菊酯具有不同的降解能力，当培养基中接种菌体终浓度为9.10×108个/ml时，菌株对甲基对硫磷的降解率为100﹪，对三氟氯氰菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯的降解率分别为54.64﹪、52.26﹪和16.33﹪。菌株JHY01降解毒死蜱的中间产物经液相色谱检测，确定为三氯吡啶醇；对甲基对硫磷的降解产物，经气相色谱-质谱联用鉴定为对硝基苯酚。4.明确了环境温度、pH值、毒死蜱浓度、接菌量以及菌株复壮条件对菌株降解能力的影响。结果表明，环境温度对菌株的降解效力有显著的影响，在无机盐培养体系中(接种菌体终浓度为7.565×108个/ml，毒死蜱浓度150mg/L)，18℃时毒死蜱的降解率为35.1﹪，当温度提高到43℃时，降解率可高达95.1﹪，未接菌对照的降解率均在21.0﹪以下。环境pH值对菌株降解效力有显著的影响，在无机盐培养基体系中(接种菌体终浓度为5.91×108个/ml，毒死蜱浓度为150mg/L)，pH值由7提高到11，降解率可从74.5﹪提高到97.0﹪；pH值由4提高到7，降解率由86.0﹪降低到51.9﹪，说明偏酸和偏碱环境对降解过程有利。菌株对毒死蜱的降解率随毒死蜱浓度的增加而逐渐降低，在无机盐培养基中(接种菌体终浓度为4.41×108个/ml)，毒死蜱浓度由200mg/L提高到500mg/L时，菌株对毒死蜱的降解率由69.1﹪下降到42.6﹪(培养5天)。接种量对毒死蜱的降解率有显著影响，体系中毒死蜱浓度为150mg/L时，接种菌体终浓度从1.91×106个/ml增加到7.63×108个/ml，毒死蜱降解率从22.5﹪提高到75.9﹪；体系中毒死蜱的浓度为300mg/L时，接