毒死蜱降解菌的分离、筛选及其降解条件的优化

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尽管毒死蜱已经广泛的应用到经济作物的病害防治,但筛选出来的降解菌降解率都不是很高,而且表现出了抑制生物增强生物降解的现象。关于毒死蜱降解菌的报道从1965年毒死蜱投入使用以来,至今为止很少有关于提高微生物毒死蜱降解率的报道。本研究的目的是寻找高效降解毒死蜱降解菌株,对优势菌株进行降解特性研究,克服影响降解率限制因子,提高菌株对毒死蜱的降解率。本研究采用富集培养的方法从泰安周边苹果园中分离到了三株对毒死蜱具有高效降解能力的降解细菌HP-1、HP-2和HP-3,对这三株菌进行了形态学、生理生化及16SrDNA鉴定,选取降解能力较强的菌株HP-2为研究对象,研究了其对毒死蜱的降解特性,主要研究结果如下:(1)筛选获得三株能高效降解毒死蜱的细菌HP-1、HP-2和HP-3,通过形态学、生理生化和16S rDNA序列同源性分析,将其分别鉴定为人苍白杆菌(Ochrobactrumanthropi),硝基还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens),微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila);其16S rDNA基因序列在GenBank中的注册号分别为KC961631、KC961632和KC961633。(2)在液体无机盐培养基培养条件下,运用紫外可见分光光度法(UV-Vis)测定了各菌株对毒死蜱降解性能。在pH7.2和28C条件下培养7d,细菌HP-1、HP-2和HP-3对100mg/L的毒死蜱降解率分别可以达到:50.6%、59.5%和45.6%。(3)通过单因子实验测定了不同碳源、不同氮源、不同磷酸盐浓度对降解菌HP-2降解效果和生长情况的影响。结果表明:适宜菌株HP-2降解毒死蜱的培养基组成份为:果糖0.1g/L、酵母提取物0.5g/L和磷酸盐1.5g/L。然后通过中心组合响应面分析对果糖、酵母提取物和磷酸盐浓度进行优化后,优化结果表明:果糖浓度为0.11g/L,酵母提取物浓度为0.60g/L,磷酸盐浓度为1.55g/L时,在pH7.2和28C条件下培养7d,毒死蜱的实际测得降解率为76.15%,细胞浓度为OD600=1.0765,与理论值76.28%和1.089非常接近,说明该模型能很好地预测毒死蜱的实际降解情况。(4)通过单因子实验对降解菌HP-2的降解条件进行了优化。结果表明:初始pH值为9.0、毒死蜱浓度100mg/L、接种量为15%(体积比,菌体密度:稀释到菌悬液(OD600=0.7)所需菌体的1.5倍)、培养温度为28C时,培养7d,毒死蜱的降解率可以达到81.25%。(5)从高效降解细菌HP-2中提取了降解粗酶,初步研究了该降解粗酶对毒死蜱降的解特性。结果表明:其胞内酶粗酶液、细胞碎片和胞外酶粗酶液在30min对100mg/L的毒死蜱降解率分别为24.01%,13.63%和8.25%,由此可以推测降解菌HP-2的相关毒死蜱降解酶可能是胞内酶。HP-2的胞内酶粗酶液在0.5h,6h和12h反应时间内,对100mg/L的毒死蜱降解率分别可以达到为24.01%,50.25%和69.50%。
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