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草除灵高效降解菌的分离鉴定、降解特性及降解途径的研究

作　者: 钱丽花
导　师: 蔡天明
学　校: 南京农业大学
专　业: 环境工程
关键词: 草除灵 降解菌 降解特性 代谢途径 固定化细菌
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


从农药厂污水处理池的活性污泥中分离得到一株能以草除灵为唯一碳源生长的菌株。根据其表型特征、生理生化特性,结合菌株的16S rRNA基因序列同源性分析,将此菌株初步鉴定为Methyloversatilis sp.,命名为cd-1。菌株cd-1液体培养时呈絮状生长,在温度为30℃、pH 8.0的R2A培养基中生长最好；利用有机氮源和有机碳源生长较好；菌株对通气量没有特殊要求；该菌株不耐盐,NaCl浓度对菌株生长影响很大,NaCl浓度在0g/L～5g/L时生长最好；菌株cd-1对氯霉素和氨苄青霉素有抗性,对供试的其他抗生素均敏感。菌株cd-1在温度为30℃、pH为8.0时降解草除灵最好；接种量为2%时,菌株在草除灵浓度为100mg·L-1的无机盐液体培养基培养48h后,草除灵残留浓度仅为0.85mg·L-1,降解率达到99%；接种量由0.5%提高到8%,可以迅速加快草除灵的降解；当草除灵浓度为25 mg·L-1时,16h时草除灵残留浓度仅为1.44 mg·L-1,草除灵浓度提高到400 mg·L-1时,48h时草除灵浓度仍高达284.56mg·L-1,说明高浓度会对菌株产生毒害作用,抑制菌株对草除灵的降解；菌株利用有机氮源降解草除灵最快；通气量对菌株降解草除灵没有影响；加入蛋白胨、酵母粉和LB溶液可以提高菌株对草除灵的降解率。在土壤中接种降解菌cd-1可以加快草除灵的降解,土著微生物与外源投加的降解菌以协同作用的方式降解草除灵,提高了土壤中草除灵的降解速率。通过MS/MS和GC-MS联合检测,研究了草除灵在高效降解菌株cd-1作用下的降解途径,总共检测到了3个新的代谢产物。通过质谱图分析及代谢产物累积转换关系,鉴定3个代谢产物分别为benazolin、7-chloro-3-Methylbenzo[d]thiazol-2(3H)-one和2-chloro-6-(methyle-neamino)benzenethiol。初步确定代谢途径,先由benazolin-ethyl转化为benazolin,接着由benazolin转化为7-chloro-3-methylbenzo[d]thiazol-2(3H)-one,最终转化为2-chloro-6-(methyle-neamino)benzenethiol。为了便于菌株的实际应用,还对菌株的固定化进行了研究。采用海藻酸钠包埋法固定高效降解菌,结果表明海藻酸钠浓度为3%,CaCl2浓度为3%,固化时间为12h时,制得的固定化小球机械强度最好,对草除灵的降解效果也最好。固定化细菌的降解速度比游离态细菌的降解速度慢,但是固定化细菌抗pH和温度变化能力比游离态细菌强,对pH和温度的忍受范围更广。固定化降解菌在合适的重复使用次数内有较高的稳定性和反应活性,可用于固定化微生物反应器的构建。

全文目录


摘要  8-10ABSTRACT  10-12符号与缩略语说明  12-13第一章 文献综述  13-23  1 农药的使用现状及问题  13-14    1.1 农药的使用及问题  13    1.2 除草剂的使用及问题  13-14  2 农药废水的处理现状与发展趋势  14-19    2.1 农药废水及其特点  14-15    2.2 农药废水的处理现状  15-18    2.3 农药废水处理发展趋势  18-19  3 除草剂的微生物降解  19-21    3.1 微生物降解的主要途径  19-20    3.2 主要除草剂的微生物降解  20-21  4 草除灵  21-22    4.1 草除灵理化性质及药害  21-22    4.2 草除灵废水处理现状  22  5 研究目的与意义  22-23第二章 草除灵高效降解菌cd-1的分离与鉴定  23-31  1 材料与方法  23-26    1.1 供试原药与污泥样品  23    1.2 培养基  23-24    1.3 降解菌株的富集与筛选分离  24    1.4 降解菌株的培养特征及生理生化鉴定  24    1.5 降解菌株16S rRNA基因序列分析  24-25    1.6 降解菌株系统发育定位  25    1.7 草除灵的检测  25-26  2 结果与分析  26-29    2.1 降解菌株的分离筛选  26    2.2 菌株cd-1降解效果的验证  26-28    2.3 降解菌株cd-1的菌落形态及生理生化特征  28    2.4 菌株cd-1的系统发育定位  28-29  3 本章小结  29-31第三章 草除灵高效降解菌cd-1的生长特性研究  31-41  1 材料与方法  31-33    1.1 供试菌株  31    1.2 培养基  31    1.3 菌种制备及菌体干重的测定  31-32    1.4 碳源对菌株cd-1生长的影响  32    1.5 氮源对菌株cd-1生长的影响  32    1.6 培养基对菌株cd-1生长的影响  32    1.7 菌株cd-1在R2A培养基中的生长曲线  32    1.8 温度对菌株cd-1生长的影响  32-33    1.9 pH对菌株cd-1生长的影响  33    1.10 通气量对菌株cd-1生长的影响  33    1.11 NaCl浓度对菌株cd-1生长的影响  33    1.12 菌株cd-1对抗生素的耐受性  33  2 结果与分析  33-39    2.1 碳源对菌株cd-1生长的影响  33-34    2.2 氮源对菌株cd-1生长的影响  34-35    2.3 培养基对菌株cd-1生长的影响  35    2.4 菌株cd-1在R2A培养基中的生长曲线  35-36    2.5 温度对菌株cd-1生长的影响  36-37    2.6 pH对菌株cd-1生长的影响  37    2.7 通气量对菌株cd-1生长的影响  37-38    2.8 NaCl浓度对菌株cd-1生长的影响  38-39    2.9 菌株cd-1对抗生素的耐受性  39  3 本章小结  39-41第四章 草除灵高效降解菌cd-1的降解特性研究  41-51  1 材料与方法  41-44    1.1 供试菌株  41    1.2 培养基  41    1.3 菌种制备  41-42    1.4 菌株利用草除灵的降解曲线  42    1.5 培养温度对草除灵降解的影响  42    1.6 初始pH值对草除灵降解的影响  42    1.7 草除灵起始浓度对降解的影响  42    1.8 接种量对草除灵降解的影响  42-43    1.9 氮源对草除灵降解的影响  43    1.10 通气量对草除灵降解的影响  43    1.11 添加营养物质对草除灵降解的影响  43    1.12 草除灵在土壤中的降解  43-44    1.13 土壤中草除灵的提取  44    1.14 草除灵的测定  44  2 结果与分析  44-50    2.1 菌株利用草除灵的降解曲线  44-45    2.2 培养温度对草除灵降解的影响  45    2.3 初始pH值对草除灵降解的影响  45-46    2.4 草除灵起始浓度对降解的影响  46-47    2.5 接种量对草除灵降解的影响  47    2.6 氮源对草除灵降解的影响  47-48    2.7 通气量对草除灵降解的影响  48-49    2.8 添加营养物质对草除灵降解的影响  49    2.9 草除灵在土壤中的降解  49-50  3 本章小结  50-51第五章 草除灵高效降解菌cd-1的代谢途径研究  51-57  1 材料与方法  51-52    1.1 供试菌株、培养基  51    1.2 培养基  51    1.3 菌种制备  51    1.4 菌株cd-1降解草除灵代谢途径的研究  51-52    1.5 草除灵代谢产物的检测  52  2 结果与分析  52-55    2.1 代谢产物的MS/MS分析  52-53    2.2 代谢产物的GC-MS分析  53-55    2.3 草除灵代谢途径的初步确立  55  3 本章小结  55-57第六章 海藻酸钠包埋法固定草除灵高效降解菌cd-1的条件研究  57-67  1 材料与方法  57-59    1.1 供试菌株  57    1.2 培养基  57    1.3 菌种固定  57-58    1.4 海藻酸钠浓度对固定化菌体降解草除灵的影响  58    1.5 CaCl_2浓度对固定化菌体降解草除灵的影响  58    1.6 固定化时间对固定化菌体降解草除灵的影响  58    1.7 包菌量对固定化菌体降解草除灵的影响  58-59    1.8 固定化与游离态细菌利用草除灵的降解曲线  59    1.9 起始pH对固定化与游离态细菌处理效果的影响  59    1.10 温度对固定化与游离态细菌处理效果的影响  59    1.11 固定化细菌重复利用性研究  59  2 结果与分析  59-65    2.1 海藻酸钠浓度对固定化菌体降解草除灵的影响  59-60    2.2 CaCl_2浓度对固定化菌体降解草除灵的影响  60-61    2.3 固定化时间对固定化菌体降解草除灵的影响  61-62    2.4 包菌量对固定化菌体降解草除灵的影响  62    2.5 固定化与游离态细菌利用草除灵的降解曲线  62-63    2.6 起始pH对固定化与游离态细菌处理效果的影响  63-64    2.7 温度对固定化与游离态细菌处理效果的影响  64-65    2.8 固定化细菌重复利用性研究  65  3 本章小结  65-67全文总结  67-69参考文献  69-75附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的论文目录  75-76附录Ⅱ 研究中获得的相关DNA序列  76-77致谢  77

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境微生物学
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