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苄嘧磺隆降解菌株的分离、降解特性及降解途径研究

作　者: 李阳阳
导　师: 洪青
学　校: 南京农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 苄嘧磺隆生物降解 Achromobacter sp.BSM-1 降解途径
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

苄嘧磺隆作为磺酰脲类除草剂的主要代表之一,其主要应用于水稻、小麦、大豆等重要粮食作物及花生、茶叶、苹果等经济作物种植中的杂草防除。长期重复施用苄嘧磺隆会造成残留,导致对后茬敏感作物的药害,造或作物的减产和经济损失。微生物降解是消除土壤中苄嘧磺隆残留的主要途径。本研究从江西某化工厂污水排放口的污泥中分离到一株以苄嘧磺隆为唯一碳源和能源生长的降解菌株BSM-1。它在7天内对20mg·L-1苄嘧磺隆的降解率为86.1%。通过对菌株的表型特征、生理生化特征、16S rRNA基因序列以及相似性比较分析,将菌株BSM-1初步鉴定为无色杆菌属(Achromobacter sp.)。菌株BSM-1的最适生长碳、氮源分别为葡萄糖和酵母粉。菌株BSM-1在NaCl浓度2%～2.5%的培养基中生长良好,低于2%或高于2.5%的NaCl;农度都会对菌株的生长产生一定程度的阻碍。菌株BSM-1在25-35℃之间生长良好,最适生长温度为30℃,当生长温度为42℃时,菌株的生长明显受到抑制。该菌株能够在pH为6-9的范围内生长良好,且pH为7时最佳,当pH低于4时,菌株的生长受到明显的抑制。对菌株BSM-1降解特性的研究表明：接种量与菌株降解苄嘧磺隆的速率在一定范围内呈正相关,接种量大于5%以后,接种量的增加不再导致降解率的明显升高。当250mL的三角瓶中装液量不超过100mL时,菌株BSM-1降解率稳定,超过100mL时,菌株的降解率会下降。菌株BSM-1在pH值为6-8的范围内对苄嘧磺隆降解率较好,pH值为7时最佳,pH值高于8或低于6都会导致降解率的下降。菌株BSM-1在30℃时降解效果最佳,温度高于37℃或低于25℃都会导致菌株降解率的下降。对菌株BSM-1降解苄嘧磺隆的代谢产物的结构分析显示：它首先通过酯键的断裂将苄嘧磺隆转化为苄磺酸,苄磺酸又通过脲桥的断裂转化为邻甲酸苄基磺胺和2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶,然后邻甲酸苄基磺胺进一步断裂碳硫键并且使其生成的邻甲基苯甲酸发生环化。这是苄嘧磺隆微生物降解途径的最新进展。本研究的结果为利用微生物修复苄嘧磺隆污染的环境提供了菌株资源和理论依据。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章文献综述  9-27
  第一节磺酰脲类除草剂的概述  9-15
    1 磺酰脲类除草剂的发展与应用  9-12
    2 磺酰脲类除草剂的作用机理  12-15
  第二节磺酰脲类除草剂的残留及降解  15-20
    1 磺酰脲类除草剂的残留及药害  15-17
    2 磺酰脲类除草剂的降解  17-20
      2.1 磺酰脲类除草剂的光解  17-18
      2.2 磺酰脲类除草剂的醇解  18
      2.3 磺酰脲类除草剂的化学水解  18
      2.4 磺酰脲类除草剂的生物降解  18-20
  第三节微生物降解磺酰脲类除草剂的研究进展  20-25
    1 磺酰脲类除草剂的微生物降解特性和降解途径  20-25
  第四节苄嘧磺隆的概况  25-26
    1 苄嘧磺隆理化特性  25
    2 苄嘧磺隆作用机理  25-26
    3 苄嘧磺隆环境行为  26
    4 苄嘧磺隆使用中存在的问题  26
  第五节本研究的目的和意义  26-27
第二章苄嘧磺隆降解菌株BSM-1的分离及鉴定  27-43
  1 材料与方法  27-31
    1.1 材料  27-28
    1.2 方法  28-31
  2 结果与分析  31-41
    2.1 苄嘧磺隆降解菌的分离  31-33
    2.2 苄嘧磺隆降解菌株的鉴定  33-37
    2.3 环境条件对菌株BSM-1生长的影响  37-41
  本章小结  41-43
第三章苄嘧磺隆降解菌株BSM-1降解特性的研究  43-49
  1 材料与方法  43-44
    1.1 菌株和培养基  43
    1.2 供试农药与化学试剂  43
    1.3 菌株的培养和接种  43
    1.4 苄嘧磺隆的分析测定  43-44
  2 结果与分析  44-47
    2.1 菌株BSM-1降解苄嘧磺隆与生长关系  44
    2.2 接种量对菌株BSM-1降解苄嘧磺隆的影响  44-45
    2.3 通气量对菌株BSM-1降解苄嘧磺隆的影响  45-46
    2.4 初始pH对菌株BSM-1降解苄嘧磺隆的影响  46
    2.5 温度对菌株BSM-1降解苄嘧磺隆的影响  46-47
  本章小结  47-49
第四章苄嘧磺隆降解菌株BSM-1降解途径的研究  49-59
  1 材料与方法  49-51
    1.1 菌株和培养基  49
    1.2 供试农药与化学试剂  49
    1.3 菌株的培养和接种  49-50
    1.4 苄嘧磺隆的分析测定  50-51
  2 结果与分析  51-58
    2.1 代谢产物LC-MS的分析  51-56
      2.1.1 A物质分析  52-53
      2.1.2 B物质分析  53-54
      2.1.3 C物质分析  54-55
      2.1.4 D物质分析  55-56
    2.2 代谢产物GC-MS的分析  56-57
      2.2.1 E物质分析  56-57
    2.3 菌株BSM-1代谢苄嘧磺隆途径的推测  57-58
  本章小结  58-59
全文总结  59-61
参考文献  61-67
致谢  67

苄嘧磺隆降解菌株的分离、降解特性及降解途径研究

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