【摘要】：氯嘧磺隆是美國杜邦公司在上世紀80年代初期開發(fā)的磺酰脲類除草劑,由于其具有殺草譜廣、可混性強、活性高等特點,一直是大豆田除草劑的主要品種。但該除草劑殘留期長(pH8時DTso 160 d),在自然條件下很難快速降解,其在環(huán)境中的殘留對后茬敏感作物的藥害,造成經(jīng)濟損失。因此了解氯嘧磺隆對土壤微生物的影響,研究氯嘧磺隆污染土壤的微生物修復,解除其殘留藥害問題,具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文從長期受氯嘧磺隆污染的土壤中分離到一株對氯嘧磺隆具有較高降解能力的細菌菌株LW4,對LW4菌株和本實驗室保存的另一株降解菌LW3進行了比較研究,對降解能力更強的LW3菌株降解氯嘧磺隆過程中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物進行了鑒定,并在此基礎上推斷了LW3菌株對氯嘧磺隆的降解途徑。本文還從土壤可培養(yǎng)微生物和土壤酶活性兩個方面探討了氯嘧磺隆對土壤微生物的影響及其毒性效應,研究了氯嘧磺隆在不同土壤中對玉米的藥害程度,并將LW3用于對土壤殘留氯嘧磺隆進行降解及恢復敏感作物玉米的生長,為評價氯嘧磺隆的生態(tài)環(huán)境安全性提供了有益的科學依據(jù)。 本研究所獲的主要結(jié)論如下： 從污染土壤中分離篩選得到一株氯嘧磺隆降解菌LW4,7d內(nèi)對50 mg·L-1的氯嘧磺隆降解率達到67.6%,經(jīng)培養(yǎng)特征,生理生化特性,碳源利用試驗,16S rDNA基因系統(tǒng)發(fā)育分析等結(jié)果將LW4菌株鑒定為Pseudomonas sp.。將LW4菌株與本實驗室分離保存的另一株降解菌LW3菌株進行比較和研究,以期將生長和降解性能更好的菌株進行應用。LW3菌株的最適生長pH為7.0,最適生長溫度為30℃,最適C/N為8：1；LW4菌株最適生長pH為7.0,最適生長溫度為30℃,最適C/N為16：1。兩株菌均可以在以氯嘧磺隆為唯一碳源或氮源的培養(yǎng)基中生長。接種量和通氣量越大,菌株降解氯嘧磺隆的效果越好,添加葡萄糖和和蛋白胨能分別促進菌株LW3和LW4的降解。LW4菌株在低鹽濃度(5-20 g·L-1NaCl)的時候降解率明顯低于LW3菌株,在高鹽濃度(25-50g·L-1NaCl)時降解率的下降卻慢于LW3菌株,Mg2+對LW3菌株降解氯嘧磺隆有一定的促進作用,Ca2+, Mn2+, Cu2+則會強烈抑制LW3對氯嘧磺隆的降解,對LW4菌株的降解而言,A13+有促進作用而Zn2+, Mn2+, Cu2+則有抑制作用。 兩個菌株的氯嘧磺隆降解酶均為胞內(nèi)酶,不受底物氯嘧磺隆的誘導,為組成型表達。LW3菌株降解酶的最適pH為7,最適溫度為30℃,在pH6-7時最穩(wěn)定,LW4菌株降解酶的最適pH為7,最適溫度為30℃,pH6-8時最穩(wěn)定。Mg2+能促進LW3菌株的酶活,而Zn2+、K+對LW3酶活有抑制作用；A13+能顯著促進LW4菌株的酶活,Zn2+、K+則對其有抑制作用。 通過對菌株LW3和LW4的生長及降解情況的比較,菌株LW3具有更好的降解性能,利用HPLC和LC-MS的手段檢測了LW3菌株在以氯嘧磺隆為唯一氮源的液體培養(yǎng)基中降解氯嘧磺隆時產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,對其結(jié)構(gòu)進行了分析,并推測了LW3菌株降解氯嘧磺隆的途徑,LW3菌株降解氯嘧磺隆時可能首先進行乙酯皂化,然后發(fā)生脲橋斷裂,生成N-醛基糖精和2-氨基-4-氯-6-甲氧基嘧啶。 采用了傳統(tǒng)的分離和培養(yǎng)等技術,研究了49 d內(nèi)不同濃度氯嘧磺隆對從未受到氯嘧磺隆污染的黃棕壤中的可培養(yǎng)微生物數(shù)量的影響及其動態(tài)變化過程,各濃度的氯嘧磺隆剛開始表現(xiàn)出對土壤細菌和真菌的抑制,14d后抑制作用解除,同時表現(xiàn)出一定的促進作用,28 d后,細菌和真菌的生長促進作用開始減弱,到49 d試驗結(jié)束時基本恢復到對照水平；高濃度(20,50μg·kg-1干土)的氯嘧磺隆能嚴重抑制土壤放線菌的生長。各濃度氯嘧磺隆對土壤呼吸強度有一定的抑制作用,但影響不大,28 d時能基本恢復。氯嘧磺隆的使用能顯著抑制土壤多酚氧化酶、蔗糖酶和脲酶活性,且氯嘧磺隆濃度越高,抑制作用越明顯；土壤脫氫酶活性受到較明顯的激活而酸性磷酸酶則有輕微的抑制；土壤過氧化氫酶活性在低濃度(5,10μg·kg干土)時受到激活,而在高濃度(20,50μg·kg干土)時則受到明顯的抑制。研究了不同土壤中氯嘧磺隆對玉米的藥害作用,氯嘧磺隆能對玉米產(chǎn)生比較嚴重的藥害,在不同土壤中,其對玉米生長抑制作用的大小順序是高沙土黃棕壤紅壤。 構(gòu)建了具有熒光標記的LW3菌株,研究了LW3菌株對土壤氯嘧磺隆的降解,發(fā)現(xiàn)其降解作用主要發(fā)生在接種菌劑后的30 d以內(nèi),其降解率受到菌劑接種量、土壤溫度、土壤pH和土壤含水量等因素的影響,在接種量1.0×107CFU·g-1干土,pH7,溫度30℃條件下,菌劑對土壤中殘留的氯嘧磺隆降解效果最好。適當?shù)耐寥篮繉杲到饴揉谆锹『苤匾?在土壤含水量在15-40%之間時,土壤含水量越多,越利于氯嘧磺隆的降解,含水量過低(≤10%)和淹水條件都會顯著降低LW3的降解能力。使用LW3菌劑浸種和直接在土壤中投加LW3菌劑均能在不同程度上緩解土壤中氯嘧磺隆對玉米生長的抑制作用。
【學位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X172
【圖文】：

圖I-ILwa在LB平板上的照片

第二部分實驗部分第一章氯嚓磺隆降解菌LW4的分離鑒定和降解特性研究 2.3LW4菌株的基因組DNA的提取降解菌株I‘W4菌株的基因組DNA提取結(jié)果見圖1一3，提取的基因組DNA用于PCR擴增。 2.4165rDNA的擴增以LW4菌株總DNA為模板，通過PCR的方法擴增細菌 165rDNA得到長約1419bP的擴增產(chǎn)物(圖1一4)。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2732510