多效唑快速检测方法的建立及其手性化合物对土壤细菌多样性的影响

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多效唑是一种三唑类植物生长调节剂,具有延缓植物生长和杀菌的作用,在农作物和果树上有着广泛的应用。随着多效唑应用范围越来越广,其施用量也随之增多,导致多效唑残留量也不断增加。多效唑分子中有两个手性碳原子,具有四个对映异构体,分别是(2R,3R)-多效唑、(2S,3S)-多效唑、(2S,3R)-多效唑和(2R,3S)-多效唑。多效唑工业品原药只含有(2R,3R)-多效唑(R多效唑)和(2S,3S)-多效唑(S多效唑)两个对映异构体,其中R多效唑具有杀菌活性,S多效唑具有抑制作物生长的作用。多效唑的理化性质较稳定,降解较慢,极易在土壤中造成残留,多效唑残留不仅会影响作物生长和农产品品质,而且对土壤微生物生态系统会造成一定的影响。本研究合成了新的多效唑半抗原,通过制备多效唑单克隆抗体,建立了多效唑酶联免疫检测方法,能够快速检测土壤中的多效唑残留,以海南省乐东县某芒果园土壤为研究对象,在室内添加不同浓度的多效唑原药和多效唑手性化合物,分析其在土壤中的降解情况,并通过高通量测序技术研究了添加多效唑原药和多效唑手性化合物后土壤细菌多样性及其群落结构的变化情况。在芒果园中施用多效唑制剂后,通过高通量测序的手段研究了芒果园中土壤细菌多样性和群落结构的变化情况,并通过PICRUSt功能预测分析预测了多效唑对土壤细菌功能的影响。主要研究结果如下:(1)化学合成了一种新的多效唑半抗原,并制备得到了多效唑单克隆抗体,建立了多效唑间接竞争酶联免疫检测方法(icELISA),icELISA法检测的多效唑平均回收率在97.63%~108.84%之间,变异系数在2.85%~4.97%之间,IC50值为11.6 ng/mL,最低检测限为0.9 ng/mL,检测范围为0.9~147.8 ng/mL。(2)通过icELISA法和HPLC法测定了土壤中多效唑及其手性化合物的降解情况,多效唑原药及手性化合物在土壤中的残留量在培养过程中不断减少,其降解率逐渐增大。整体表现出高浓度的降解率低于低浓度的降解率,(2R,3R)-多效唑的降解率大于多效唑原药和(2S,3S)-多效唑的降解率的趋势。药物处理3 d时,各处理的细菌菌群丰度都发生了变化,其中30 mg/kg(2R,3R)-多效唑处理的土壤的菌群丰度变化最大,其主要细菌菌群丰度显著降低,所有处理土壤的Alpha多样性都降低;PCoA分析表明,30 mg/kg(2R,3R)-多效唑处理的土壤的群落结构与其它处理的差异较大;药物处理10 d时,各处理的变形菌门含量降低,放线菌门含量增多,所有处理的土壤的Alpha多样性都升高;PCoA分析表明,各处理的土壤群落结构差异较大;当药物处理30 d时,各处理的土壤细菌组成变化较大,Alpha多样性变化情况也不相同;PCoA分析表明,相同处理间的土壤群落结构的相似度较大,不同处理间的土壤群落结构差异较大。(3)通过高通量测序的手段研究了田间施用多效唑后芒果园土壤细菌多样性和群落结构的变化情况,施用多效唑会减少土壤OTUs的数目,降低土壤细菌的多样性;多效唑会改变芒果园土壤的细菌的相对丰度,施用多效唑后,变形菌门的丰度显著提高,放线菌门的丰度显著降低;通过PICRUSt功能预测分析,发现施用多效唑后,土壤细菌的功能有一定的改变,土壤的预测基因拷贝数在一级功能层和二级功能层上均低于对照组。
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