【摘要】：手性苯氧羧酸類除草劑應用廣泛,但其過量使用在帶來污染的同時,也會威脅人類的健康。國內(nèi)外學者對其選擇性降解的研究十分廣泛,但對其降解過程中碳同位素(13C/12C)分餾、相關功能基因豐度以及微生物群落變化的研究報道較少,對映體選擇性降解與轉化具體機制尚不明確。本文以外消旋(Rac-)、R型和S型這三種形態(tài)的典型手性除草劑2-甲-4-氯丙酸(2-(4-chloro-2-methylphenoxy)propanoic acid,mecoprop,MCPP)為研究對象,探究它們在四種土壤中的降解動力學、選擇性降解與轉化、同位素分餾效應,以及對土壤中微生物相關功能基因豐度與群落結構的影響。主要研究結果如下:(1)Rac-MCPP,R-MCPP和S-MCPP在土壤中的降解符合一級反應動力學模型,滅菌對照表明,MCPP在土壤中的降解與對映體分餾均由微生物引起。非滅菌條件下,Rac-MCPP的降解半衰期為3.12～6.93天,Rac-MCPP在不同土壤中表現(xiàn)出不同的降解選擇性,玉米土(合肥)中表現(xiàn)為R型對映體優(yōu)先降解,對映體分餾EF終值為0.36±0.01,桑園土(杭州)中先表現(xiàn)為R型優(yōu)先降解后轉變?yōu)镾型優(yōu)先降解,EF終值為0.57±0.02,茶園土(杭州)與菜地土(杭州)中均表現(xiàn)為S型對映體優(yōu)先降解,EF終值分別為0.75±0.02、0.92±0.01。降解選擇性ES與土壤pH顯著正相關。(2)單體培養(yǎng)結果表明,MCPP在土壤降解過程中存在對映體轉化,且都偏向于R型→S型單體轉化。桑園土(杭州)與茶園土(杭州)中平衡常數(shù)K(KRS/KSR)分別為2.23、2.19,且桑園土(杭州)中轉化速率最高;玉米土(合肥)與菜地土(杭州)中僅有R型向S型單體轉化;四種土壤中各對映體單體的實際降解速率大小關系與外消旋體降解情況一致,并且都大于后者,表明對映體轉化現(xiàn)象會影響對映體選擇性。(3)Rac-MCPP在四種土壤降解過程中均有顯著碳同位素富集,單體培養(yǎng)過程中除玉米土(合肥)與桑園土(杭州)S型單體培養(yǎng)外,其它土壤中均有顯著碳同位素富集;計算得到的表觀動力學效應常數(shù)AKIE在1.008～1.032之間,C-H鍵斷裂的表觀動力學效應常數(shù)AKIE= 1.00～1.03,表明降解初始反應均為C-H鍵的斷裂。(4)qPCR與PCR結果顯示,四種土壤添加Rac-MCPP,R-MCPP和S-MCPP培養(yǎng)下,均沒有檢測出rdpA基因,而sdpA基因均能測出,且相對豐度隨培養(yǎng)過程發(fā)生變化。在S型單體培養(yǎng)下在桑園土(杭州)中達到相對豐度最大值7.3。外消旋培養(yǎng)下基因增長相對豐度低于單體培養(yǎng)結果,表明初始濃度對后續(xù)微生物降解影響較小,甚至可能濃度過高時會抑制含功能基因微生物活性。同時R型單體培養(yǎng)條件下,sdpA基因豐度會產(chǎn)生變化也表明存在對映體轉化;(5)16SrRNA Illumina高通量測序結果顯示,添加MCPP后四種土壤中微生物群落的物種豐富度(Chaol值,shannon指數(shù))、物種豐度分布(均勻度,simpson指數(shù))、群落組成均會有所變化,但隨時間推移而逐漸恢復初始狀態(tài),外消旋處理效果較單體處理影響更為長久;四種土壤中變形菌門(Proteobacteria)相對豐度顯著增加,目前已報道降解菌多屬于此門類,可深入挖掘降解相關菌群信息;(6)sA擴增子高通量測序結果顯示,土壤類型是決定菌群的主要因素,而土壤內(nèi)部對比分析可得,不同處理和時間,對基因組成(物種組成)影響明顯,且相對來說,外消旋處理的效果更持久;物種注釋結果顯示,共計比對成功120個已知菌株,其中包括MCPP已知降解菌株Sphingobium herbicidovorans,數(shù)量占比5%,排名第三,并未發(fā)現(xiàn)其余已知降解菌。此外,測序所得物種大多還是未知的。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X172;X592
【圖文】：

表現(xiàn)為低濃度下促進植物生長，高濃度下，使植物因生長濃度過高而打破其激素平逡逑衡，影響新陳代謝，最終畸形直至死亡［２１］。逡逑ＭＣＰＰ擁有一對對映異構體，對映體分子結構如圖１．１所示，其中只有Ｒ型對逡逑２逡逑

Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｍｅｃｏｐｒｏｐ邋ｅｎａｎｔｉｏｍｅｒｓ逡逑在環(huán)境中的選擇性行為逡逑環(huán)境逡逑等［２３］分析了瑞士垃圾填埋場附近河流中各位置的ＭＣＰＰ對映，污染源處對映體組成為外消旋狀態(tài)，而在地下水流向下游，Ｒ型對映體比例增高，表明發(fā)生了生物降解；Ｂｕｓｅｒ等［２４］調ＤＣＰＰ與ＭＣＰＰ的對映體組成情況，發(fā)現(xiàn)在河流的不同位置，同，表明選擇性降解的發(fā)生或者存在外消旋污染源；后續(xù)又有ｒｉｏ河［２５］中ＭＣＰＰ在不同年份的濃度與對映體組成變化，結果中均為Ｒ型對映體優(yōu)先降解。不同條件與環(huán)境中，表現(xiàn)出的同，但選擇性差異原因機理尚不明確。逡逑環(huán)境與影響因素逡逑等［２６］研究了邋ＤＣＰＰ與ＭＣＰＰ在３種不同土壤中的降解，結果

MCPP的初步降解

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

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本文編號：2744164