毒死蜱降解菌的筛选及其特性的研究
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一株毒死蜱降解菌对污染土壤生物修复的研究的开题报告【摘要】毒死蜱是广泛应用的杀虫剂,可使土壤遭受长时间持续的生物毒害,严重影响土壤生态系统的稳定性。
本研究旨在研究一株毒死蜱降解菌对污染土壤生物修复的效果。
该菌株经PCR扩增、鉴定确认为一株属于芽孢杆菌属的细菌,可对毒死蜱进行降解。
研究结果表明,该菌株可显著促进毒死蜱降解过程,降解率可达到80%以上。
此外,该菌株对于土壤中总菌群的增加也有显著作用,表明该菌株可与其他微生物协同作用,实现对污染土壤的修复。
【关键词】毒死蜱;降解菌;生物修复;土壤生态系统【引言】毒死蜱是一种广泛使用的杀虫剂,其在农业、林业和草坪管理中有重要的作用。
然而,毒死蜱对于非靶标生物也有一定的毒性,因此长时间的使用和不合理的利用,会使得土壤遭受长期的生物毒害,严重影响生态系统的稳定性。
为了解决毒死蜱导致的土壤污染问题,在过去的几十年中,学者们进行了大量的研究,其中包括物理、化学和生物方法等,而生物方法因其较高的效率和环境友好性而备受关注。
本研究将聚焦于一株毒死蜱降解菌对于污染土壤生物修复的效果,并对其应用进行评估。
【研究方法】1. 野外土壤采集与样品处理在农业耕作地点采集含有毒死蜱的土壤,并进行筛选与处理,得到含有恰当浓度毒死蜱的土壤样品。
2. 细菌筛选与PCR鉴定从毒死蜱污染土壤中筛选出具有降解毒死蜱的微生物。
PCR鉴定筛选出一株属于芽孢杆菌属的细菌,进行荧光原位杂交图谱(FISH)检测和流式细胞术(FACS)检测,确认其降解毒死蜱。
3. 毒死蜱降解实验将含有毒死蜱的土壤样品分为两组,分别进行21天的菌与非菌对照试验。
其中,降解组加入毒死蜱降解菌,控制组则不加防止污染。
实验过程中进行地形化学分析,并使用高压液相色谱(HPLC)检测样品中的毒死蜱含量。
【预期结果】预期在实验过程中,通过测定含有毒死蜱的土壤样品的降解率,可以确定该细菌的降解能力。
同时,分析实验过程中的土壤样品化学变化,以及其微生物总数的变化,从而确定该菌株在生态系统中的能力和作用。
农业科学N O N G Y E KE XU E 一株毒死蜱降解菌的分离与鉴定遵义医药高等专科学校齐芬芳张金霞贵州大学牛熙摘要:本研究从受毒死蜱污染的农田中取样,分离得到一株毒死蜱高效降解菌株,该菌株最高能够耐受1000mg·L-1浓度的毒死蜱,72h对浓度100mg·L-1毒死蜱的降解率为52.34%。
通过形态学、生理生化和分子学方法对该菌株进行鉴定,确定为枯草芽孢杆菌。
关键词:毒死蜱;降解菌;分离;鉴定自有机氯农药在我国限用之后,有机磷农药(organo⁃phosphorus pesticides,OPs)就成为生产及推广使用最多的一种农药,该农药在环境中降解快、残毒低,而且具有成本低、药效高、种类多、药害小、选择性高、治理范围广、比有机氯农药容易降解等优点。
但有机磷农药在土壤、水体、植物和动物体内残留,可随着食物链的富集进入人体,从而影响人类健康。
研究有机磷农药降解对于保护环境、促进人们健康具有重要意义。
1971年,首次有研究表明,微生物可降解OPs,由于杀虫剂二嗪农的生物降解,有害病虫褐飞虱的控制效率有所下降。
继而研究者通过富集、驯化、分离的纯培养方法,筛选出多种能够降解OPs的微生物,包括细菌、真菌、放线菌和藻类等,并对农药的降解途径以及代谢方式进行了研究。
目前,农药的微生物降解是指利用微生物的代谢过程使农药的化学结构发生改变,使其由有害的大分子化合物降解为无害的小分子化合物,直至CO2、H2O,实现无害化降解的过程,具有降解速度快、降解效果彻底、环境影响小、处理成本低等特点。
微生物降解作为一种高效清除农药污染环境生物技术和目前降解OPs的主要手段,已成为OPs降解的研究热点。
本研究以毒死蜱作为目标降解物,从自然环境中分离筛选高效降解菌株,为有机磷农药微生物降解的进一步研究提供菌种资源和理论依据。
一、材料与方法(一)土壤样品土壤样品采集于贵阳市某农田。
采样深度为510cm。
[收稿日期] 2010201227;2010203217修回 [基金项目] 贵州省教育厅培育项目“动物及微生物有机磷降解酶基因的分离、鉴定及基因工程研究”[黔教科(2007)001];贵州省自然科学基金项目“猪对氧磷脂酶调节脂肪代谢的分子机制”[黔科合J 字(2008)2129] [作者简介] 金 鑫(1983-),女,在读硕士,研究方向:微生物学。
3通讯作者。
E 2mail :jfwang @[文章编号]100123601(2010)042022920103204农田土壤中毒死蜱降解菌的分离与鉴定金鑫1,冉雪琴1,王嘉福1,23(1.贵州大学动物科学学院,贵州贵阳550025;2.贵州大学农业工程省重点实验室,贵州贵阳550025) [摘 要]为分离出能降解有机磷农药的有效菌株,从长期施用有机磷农药的土壤中筛选出101株菌株,利用紫外分光光度计在293nm 处测定了分离菌株的降解效率,结合形态学和16S rDNA 序列初步分析了随机挑选的10株分离菌株的遗传多样性。
结果表明,长期施用农药的土壤中存在大量能够降解毒死蜱农药的微生物,其中以杆状菌居多,共获得68株杆菌。
经初步鉴定,10株菌株分别为葡萄球菌属(S ta p hy lo 2coccus )、假单胞菌属(Pseu domonas )、肠杆菌属(Enterobacter )、芽孢杆菌属(B acill us )、气单胞菌属(A ero 2monas )和黄杆菌属(Fl avobacteri um )6个属。
首次分离出气单胞菌属的毒死蜱降解菌。
[关键词]毒死蜱;分离;降解;细菌;贵州[中图分类号]S482.3+9[文献标识码]AIsolation and Identification of s Degradation Bacteria in SoilJ IN Xin 1,RAN Xue 2qin 1,WAN G Jia 2f u 1,23(1.School of Animal Sciences ,Guizhou Universit y ,Guiya ng ,Guizhou 550025;2.Guizhou Key L aborator y f orAgricultural Engineering ,Guizhou Universit y ,Guiyang ,Guizhou 550025,China ) Abstract :101strains were selected from the soil polluted by organophosphorus pesticides for many years to isolate effective strains to degrade organophosphorus pesticides.The degradation efficiency of the selected strains was determined by the ultra 2violet spectrophotometer.The genetic diversity of 10randomly selected strains was analyzed by determining 16S rDNA sequence and morphological characteristics.The results showed that there was a lot of microorganism to degrade chlorpyrifos in the soil applied by pesticides ,and 68bacilliform bacteria strains were isolated.10randomly selected strains belong to S taphylococcus ,Pseudomonas ,Enterobacter,B acillus ,Aeromonas and Flavobacterium respectively.The chlorpyrifos degradation strain of A eromonas is first isolated.K ey w ords :chlorpyrifo s ;isolation ;degradation ;bacteria ;Guizhou 毒死蜱(Chlorpyrifos ),又名乐斯本(Lorsban ),是美国陶氏化学公司(Dow chemical co.)1962年研制的广谱性有机磷酸酯类杀虫剂,化学成分为O ,O 2二乙基2O 2(3,5,62三氯222吡啶基)硫代磷酸酯,适用于苹果、叶菜、柑橘、棉花、水稻等的害虫防治。
毒死蜱降解细菌WdI-063的鉴定及酶促降解特性王利;余贤美;贺春萍;郑服丛【期刊名称】《热带作物学报》【年(卷),期】2009(030)003【摘要】从海南某农药厂地土壤中分离到1株能很好降解毒死蜱的菌株WJI-063,经形态特征、生理生化及16s rDNA序列分析,将该菌株初步鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus).降解酶降解性能研究表明,该菌株能以毒死蜱作为唯一碳源生长,并且对毒死蜱起主要降解作用的是胞内酶,其传代降解代谢活性稳定.以牛血清白蛋白为标准蛋白,测得粗提酶中可溶性蛋白含量为0.044 mg/mL;在pH5.0~8.0范围内,酶活力表现稳定,通过双曲线法认为该酶降解毒死蜱的最适pH值为8.0;毒死蜱降解酶热稳定性差,最适温度为25℃;该酶与毒死蜱底物结合力强,对毒死蜱具有较好的降解效果,米氏常数Km为201.92nmol/L,最大降解速率为399.36nmol/mg·min.【总页数】5页(P357-361)【作者】王利;余贤美;贺春萍;郑服丛【作者单位】海南大学环境与植物保护学院,海南儋州,571737;中国热带农业科学院环境与植物保护研究所,海南儋州,571737;中国热带农业科学院环境与植物保护研究所,海南儋州,571737;中国热带农业科学院环境与植物保护研究所,海南儋州,571737;海南大学环境与植物保护学院,海南儋州,571737;中国热带农业科学院环境与植物保护研究所,海南儋州,571737【正文语种】中文【中图分类】X172【相关文献】1.毒死蜱降解菌的筛选·鉴定·降解特性 [J], 罗鑫;张海燕;邵彪;刘明元2.高效降解甲维盐和毒死蜱细菌菌株的分离鉴定及降解特性研究 [J], 袁敏;孙静;高郁杰;李如如;汪文飞;刘晓冰;唐美珍3.2株毒死蜱降解菌的分离鉴定及其混合降解特性研究 [J], 李怡;武春媛;李玮;李勤奋4.毒死蜱降解细菌XZ-3的分离及降解特性研究 [J], 钱博;朱鲁生;谢慧;王军;刘伟;徐琦峰;宋艳;徐荣娟5.一株小飞蓬内生毒死蜱降解菌的分离鉴定及其降解特性初探 [J], 冯发运;朱宏;李俊领;陈安良;余向阳因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
捅姜本文以高压汞灯、紫外灯、太阳光为光源研究了毒死蜱在水溶液中的直接光化学降解;并在高压汞灯下研究了pH值、过氧化氢对其光解的影响,初步提出了毒死蜱光解的可能产物和路径。
同时,研究了D3,D1两种降解菌对毒死蜱的降解动力学,以及D3菌对不同浓度毒死蜱的降解作用和不同浓度的D3菌对毒死蜱的降解作用。
主要研究结果如下:1.毒死蜱水溶液在高压汞灯、紫外灯、太阳光照射下的光解半衰期分别为53.32min,431.43min。
1407.7min。
2.高压汞灯光照下,随着pH值的提高,毒死蜱的光解速率逐渐加快,其半衰期分别为57.46min,53.79min,47.28min,41.16min。
pH:9时的光解速率常数是pit-4时的1.39倍。
3.在5—15mol/L的范围内,随着过氧化氢浓度的增加,毒死蜱的光解速率不断地增大。
但是,当添加浓度达到25retool/L后,毒死蜱的光解速率反而降低了,半衰期为34.16min,反而大于添加浓度为15mmol/L时的31.72min。
4.HPTLC扫描结果显示,毒死蜱在水中的光解产物有3种。
GC.MS的分析结果只发现了一个产物峰。
初步推断了毒死蜱可能的光解路线:毒死蜱的P-S键氧化为P=O键,形成产物A.0,O一二乙基一0一(3,5,6~三氯一2~毗啶基)磷酸酯,产物A脱去3个氯原子,形成产物B.0,0一二乙基一O一(2一吡啶基)磷酸酯。
而产物TCP可能是毒死蜱的水解产物,也可能是产物A的水解产物。
5.在毒死蜱的添加浓度为20mg/L,菌悬母液的浓度均为cfu=1.2X10”个/ml的条件下,D1、D3菌株对毒死蜱的生物降解半衰期分别为50.06h、10.45h。
6.当D3菌悬液的浓度为cfu=1.2×10”个/ml,毒死蜱的浓度分别为10mg/L,20mg/L,30mg/L时,D3菌对其的降解速率常数分别为0.0859,0.0648,0.0532,其半衰期逐渐增大,分别为8.07h,10.69h,13.03h。
安徽农业科学,JournalofAnhuiA画.Sei.2009,37(33):16200—16203责任编辑熊章琴责任校对卢瑶毒死蜱降解菌的筛选及其特性的研究刘知远,牛明芬,李卓坪,张迪,庞小平,李汉楠,崔伟(沈阳建筑大学市政与环境丁程学院,辽宁沈阳110168)摘要[目的]筛选对毒死蜱具有良好降解作用的菌株,为利用微生物进行有机磷农药土壤修复提供理论依据。
[方法]采用富集分离法从喷施毒死蛑的土壤中分离出4株对毒死蜱有良好降解作用的菌株,经复筛最终得到l株能够高效降解毒死蜱农药的微生物菌株D。
在充分供氧的条件下,研究菌株降解毒死蜱的降解过程、生长条件及其影响因素,并在纯培养的条件下测定该菌株对毒死蜱的降解效果。
[结果]当接种量为茵浓度DD5岫=O.179,最适pH值为7.0,温度为30℃,毒死蜱浓度为100ms/L时,该菌株D.:培养6d后的降解率达到50.4%。
该茵生长的最佳毒死蜱浓度为l000ms/E。
对毒死蜱的最大耐受浓度为3000ms/L。
[结论]试验筛选的菌株D12在基础培养基中对毒死蜱有较强的降解能力。
关键词毒死蜱:生物降解;降解菌;生物修复中图分类号S182文献标识码A文章编号0517—66ll(2009)33—16200—04StudyontheScreeningofChlorpyrifos-degradingBacteriaandThelrCharacteristicsLIUZm-yuanetal(CoUegeofCivilandEnvironmentalEngineering,ShenyangArchitectureUniversity,Shenyang,Liaoning110168)Abstract『0bieetive]Thestudyaimedto∞reenthestrainthathadgooddegradationonthechlorpyrifosandprovidedthetheoretiealbasisforthesoilremediationontheorganophosphoruspesticidebyusingmicroorganism.[Method]4strainsthathadgooddegradationonthechlor-pyrifoswereisolatedfromthesoilwhichwassprayedwithehiorpyrifosbyenrichmentculture.Throughsecondaryscreening.1microorganismstrainD12thatcouldeffectivelydegradechlorpyrifospesticidewasobtainedfimiaUy.111edegradingprocess,growthconditionandtheireffec-ringfactorsofthestrainindegradingehlorpyrifoswerestudiedundertheconditionoffulloxygensupplyandthedegradingeffectofthestrainonehlorpyrifoswasdeterminedunderpureculture.IResultWhent}Ieinoeulationamountwasstraincencn.DD㈨=0.179,theoptimumpHwas7.0.thetemperatureforgrowthWfa30℃andthechlorpyrifosWaS100ms/L.thedegradingrateofthestrainreached50.4%.Theopti-mumchlorpyrifosconcn.fortllestraingrowthwas1000mg/Landthemaximumtoleratedconcn.ofthestrainforchiorpyrifasw∞300()ms/L.[Conclusion]nestrainD12screenedfromtheexperimentshowedstrongerthedegradingabilityonchiorpyrifosinbasicmedium.KeywordsChlorpyrifos;Biodegradation;Degradationbacteria;Bioremediation自20世纪60年代大量使用农药以来,有机磷以其低残留且高效受到广大农民的欢迎,但是有机磷农药具有抑制人体乙酰胆碱酶的功能,对人存在着不同程度的毒性…。
大量研究已证实,微生物在降解土壤中农药污染中起着莺要作用,所以研究土壤中的生物降解技术具有十分重要的意义。
毒死蜱(chlorpyrifos)又名乐斯本(陶氏益农)、白蚁清(陶氏益农),化学名称0,0.二乙基一0.(3,5,6.三氯_2.吡啶基)硫代磷酸酯,是美国陶氏化学公司(DowChemicalCo.)于1965年开发并研制出来的一种广谱性有机磷酸酯类杀虫剂,广泛应用于叶菜类和瓜果类蔬菜的病虫害防治旧o,是目前全球使用最广泛的5种杀虫剂之一¨1。
以生物修复(Bioremed.iation)为理论基础的农药残留降解菌技术是降低农产品和农业生产环境中农药残留的一种重要手段Ho。
国内外有很多关于农药残留降解菌研制的报道,但对于毒死蜱降解菌的报道相对较少,国内外报道的菌株仅有微球菌(Micrococcussp.M-36,A-43)和固氮极毛杆菌属(Azotomonus)b-s]等几个菌属。
笔者从喷施毒死蜱农药的土壤中分离出4株对毒死蜱有良好降解作用的菌株,经复筛最终得到1株性能较好的菌株Dm并对其生长条件、对毒死蜱的降解效率进行研究,以期为利用微生物对毒死蜱农药残留的生物修复提供理论依据。
1材料与方法1.1试验材料1.1.1培养基【9’。
无机盐培养基:KHPO。
10.5g,KH2PO。
基金项目辽宁省自然科学基金项目(1.1-2-4-0586);陆地生态过程与生态安全重点实验室开放基金项目(1-1-2-5-0531)。
作者简介刘知远(1983一)。
女,辽宁沈阳人,硕士研究生,研究方向:土壤生物修复。
收稿日期2009-07-234.5g,(NH。
)2SO。
1.0g,柠檬酸钠・2H200.5g,蒸馏水1000ml(121℃灭菌20min)。
选择培养基:在无机盐培养基中添加1000ms/L的毒死蜱。
富集培养基:牛肉膏3g,蛋白胨10g,NaCI5g,琼脂15—20g,蒸馏水l000ml,pH值7.0~7.2(121℃灭菌20min)。
1.1.2样品与试剂。
土壤:土样取自中国科学院沈阳生态研究所实验园,施加0.1%毒死蜱农药。
毒死蜱,40%乳油(天津市津绿宝农药制造有限公司生产,北京北农绿亨科技有限公司总经销);乙腈、丙酮为分析纯。
1.1.3主要仪器。
恒温培养箱、恒温振荡培养箱、分光光度计(北京瑞利);气相色谱仪(HP5890气相色谱仪);L-128试管氮吹浓缩仪L119A。
1.2试验方法1.2.1菌种分离与筛选。
菌种的驯化¨引:菌种的驯化采用逐渐加量的驯化方式。
取喷施有机磷农药毒死蜱的土壤1g加入到装有100nd无机盐培养液(含毒死蜱原液1m1)的锥形瓶内,在温度为30℃、转速为120r/rain的条件下振荡培养24h;取振荡培养后的培养液10lIll加入装有90IIll无机盐培养液(含毒死蜱原液2m1)的锥形瓶内,相同条件下继续振荡培养24h;在相同条件下逐次增加毒死蜱原液1ml,直至加入毒死蜱原液5IIll为止,共5个周期,120h。
・菌种的分离和保存:分别以无菌操作琼脂平板划线分离,置28℃电热恒温箱中培养48h后,挑取单一菌落接种于牛肉膏斜面上,同一篇件继续培养48h后,4℃冰箱保存。
经过初筛后可得到4株菌种,在农药浓度为1000mg/L,30℃、160r/min条件下摇瓶培养3d,进行复筛。
菌悬液的制备:以无菌操作将选好的菌株接种于200ml富集培养基中,30℃、120r/min好氧振荡培养5d后,4000r/rain离心15min,收集菌体,以1:10的比例制成菌悬液。
万方数据37卷33期刘知远等毒死蜱降解茵的筛选及其特性的研究1.2.2生长特性研究。
主要进行了生物量、生长温度、培养基pH值、通气量、菌种接入量、对毒死蜱的耐受浓度、对碳源利用试验。
1.2.3分析方法。
菌种生长量使用分光光度法在波长560am下测定吸光度。
农药残留检测参考中华人民共和国国家标准GB/T14552-2003(水、土中有机磷农药测定的气象色谱法》。
农药残留量检测在中国科学院沈阳生态研究所检测中心完成。
分析条件:色谱柱DB.1701(30mln×0.25rain×0.25lun);温度,进样口温度240℃,ECD检测器300oC,程序升温150oC,保持2min,以5oC/min的速度升温至260oC,保持6min;进样量1山,进样方式为不分流进样。
2结果与分析2.1菌株的分离将驯化后的菌种分别以无菌操作琼脂平板划线分离,置30℃电热恒温箱中培养48h后,挑取单一菌落接种于牛肉膏斜面上,同一条件继续培养48h后得到4株菌种,在农药浓度为1000mr/L,30oC、160r/min条件下摇瓶培养3d,进行复筛,复筛后得到菌株D.:(图1)。
图1分离出的毒死蜱降解菌飚.1The血掣adjngbacteriaofchlorpyrifos2.2菌株生长特性2.2.1生物量测定。
在100IIll选择培养基中接种菌剂1IIll,于30℃、120r/rain恒温振荡培养箱中培养,每隔24h取样1次,连续取样7d,从而确定其生长曲线的各个阶段。
由图2可知,菌株D,:在选择培养基中延迟期约为1d,对数生长期约为3d,经4d达到稳定期,从第6天开始进入衰亡期。
图2菌株在培养基中生长量的测定飚.2TkbimdetcrmitmfionoftkImcteria如mi璐inthe玎■edia2.2.2不同温度对菌株生长的影响。
温度是影响微生物生长和生存的最重要的环境因素之一。
试验对菌株D。
:在20、25、30、35℃时的生长情况进行了考察。
由图3可知,在所试的温度范围内,菌株均有不同程度的生长,温度为30℃时的生长情况最佳,温度过高或过低都不利于其生长。
:;;踱TemperatureⅣ℃图3不同温度对菌株生长的影响Fig.3Theeffectsofdifferenttemperatureonthegrowthofstrains2.2.3不同pH值对菌株生长的影响。
试验选取培养液的pH值分别为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0。