土壤变形杆菌ZQ02对农药-抗生素复合污染的生物降解

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农业环境是个复合系统,解决农业环境污染、农产品污染问题的思路正由解决单一污染因素朝整体解决复合因素转变。农药和抗生素面源污染往往形成复合污染,影响农产品安全生产,是农业生产中迫切需要解决的重要课题。本论文从农业生产实践出发,结合农业面源污染治理的迫切需要,以研究代表性农药和抗生素的生物降解为中心,筛选和鉴定对农药、抗生素有降解活性的功能微生物菌株,对筛选获得的菌株进行农药和抗生素降解动力学开展研究,评估菌株对农药-抗生素复合污染的降解作用和影响,为今后复合污染的微生物修复工作提供了基础。主要研究内容和结果如下:1.从广东省博罗市田间土壤采集土样,通过富集培养驯化,筛选获得具有降解四环素能力的高效降解菌株ZQ02。接菌共毒培养7 d后,菌株ZQ02对四环素降解率82.37%。结合生理生化结果和细菌16S r RNA序列鉴定结果,确定其为土壤变形杆菌(Proteus terrae)。对降解条件进行响应曲面法(RSM)优化,明确菌株ZQ02降解四环素的最优条件为温度29.89℃,接种量5.36%,p H值9,最优条件下对四环素降解率可达到90.54%,与预测值基本相符。在四环素污染土壤生物修复模拟实验中,菌株ZQ02接种培养20 d后,四环素浓度从50 mg/kg降到9.17 mg/kg,降解率81.65%,理论半衰期8.27 d,菌株ZQ02能够显著促进土壤四环素的降解。2.降解菌ZQ02能有效降解农药-抗生素复合污染。经过7 d的共毒培养,降解菌ZQ02对起始浓度为50 mg/L的克百威、噻虫嗪、百菌清和敌草隆的生物降解率分别为47.88%、36.09%、31.70%和38.04%,但高效氯氰菊酯、毒死蜱、噻虫胺、吡唑醚菌酯、莠去津的降解半衰期明显提高。在农药-抗生素复合污染条件下,降解菌ZQ02生长与农药或抗生素浓度呈明显的相关性。降解菌ZQ02在农药-抗生素复合污染土壤中,对复合污染“克百威+四环素”、“敌草隆+四环素”均有较强的生物降解效果,农药克百威和敌草隆的降解率分别为58.56%和46.45%,四环素降解率分别为70.88%和71.05%,充分说明降解菌ZQ02在农药-抗生素复合污染修复的应用潜力。本文最后讨论了土壤变形杆菌ZQ02对农药和抗生素的生物修复潜力,展望了在农药-抗生素复合污染的背景下生物修复前景,指出了应该进一步深入研究的内容,为今后研究开发农药-抗生素复合污染微生物修复技术提供了参考。
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