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氯氰菊酯降解菌的筛选、鉴定及降解机理

曲杰  
【摘要】:氯氰菊酯是目前全球使用量最大的拟除虫菊酯类杀虫剂之一,给环境带来了严重污染,引起了人们的广泛关注。国内外学者已对农药的微生物降解进行了广泛的研究,研究方向主要集中在微生物菌株的分离、鉴定和降解性能研究,但目前有关氯氰菊酯降解菌株的报道还比较少见。 本研究采用富集驯化的方法分离到三株氯氰菊酯降解菌,它们能利用氯氰菊酯为唯一碳源,并研究了三株氯氰菊酯降解菌的生长情况、降解能力和代谢产物的检测,以及菌株降解能力与细胞表面疏水性的相互关系。主要研究内容如下: 1从农药厂污水曝气池的活性污泥中,筛选到三株能够降解氯氰菊酯的细菌,分别命名为:L12、L31、L13。通过形态学观察、生理生化实验、细胞脂肪酸组分分析、G+C mol%含量和16SrDNA序列分析,将其分别鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、乙酰微小杆菌(Exiguobacterium acetylicum)和肺炎克雷伯(氏)杆菌(Klebsiella pneumoniae)。其16SrDNA基因序列在GenBank中的序列号分别为:HQ398861,JF950035,HQ398862。 2通过紫外分光光度法(UV-Vis)和气相色谱法(GC-ECD)分别测定了三株氯氰菊酯降解菌的降解能力。结果表明,菌株L12和L31与L13菌株相比具有较高的降解能力,菌株L12在2d内能将50mg/L氯氰菊酯降解68%。随后,其氯氰菊酯降解能力降低,并最终在5d内将50mg/L氯氰菊酯降解86%。接种3d后菌株L31能够将50mg/L氯氰菊酯降解75%,5d内能够将50mg/L氯氰菊酯降解83%。而菌株L13在5d内仅能够降解66%的氯氰菊酯。 3运用薄层层析法(TLC)和高效液相色谱法(HPLC)检测了三株菌株的代谢产物,结果发现,三株菌株均能够在降解氯氰菊酯的过程中产生3-PBA。这说明,三株菌株能够合成羧酸酯酶,特异性的切断氯氰菊酯中的羧酸酯键,生成DV菊酸和3-PBA。通过已有报道推测菌株可能进一步代谢3-PBA产生苯酚、邻苯二酚等小分子产物。 4应用微生物黏着碳烃化合物法(MATH)测定了3株菌株在降解氯氰菊酯过程中的细胞表面疏水性的变化,发现菌株L12和L31与L13相比具有较高的细胞表面疏水性,同时也具有较强的氯氰菊酯降解能力。从而推测菌株的细胞表面疏水性影响着菌株对氯氰菊酯的降解,细胞表面疏水性高能够促进菌株对氯氰菊酯的降解。


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