甲草胺优势菌的筛选及其降解特性研究

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甲草胺是酰胺类除草剂中广泛使用的一种除草剂,具有广谱、选择性强、使用方便等特点,是一种选择性芽前除草剂,主要应用玉米、花生、大豆等地,主要去除一年生禾本科、部分阔叶杂草。但因甲草胺结构稳定,半衰期长,微溶于水,长期使用会长时间残留在环境中,易对后茬作物造成药害,并通过食物网在生物体内富集,对人类健康造成威胁,因此,引起了人们广泛的关注。本文基于筛选到的两株甲草胺优势菌,研究了温度、p H、菌株投加量对优势菌降解甲草胺的影响,丰富了除草剂降解资源的多样性,并探究了不同浓度下的甲草胺优势菌是否可以高效降解。同时,分析了蚯蚓体内丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、乙酰胆碱酯酶(Ach E)活性的变化趋势来表征甲草胺及其代谢产物毒性的变化,最后,将优势菌添加到玉米的根际土壤中,建立玉米-微生物联合修复体系,探究联合修复体系对玉米生物量的影响和对甲草胺的修复效果,以期为酰胺类除草剂品种的合理使用、环境修复奠定理论基础。研究结果如下:1.从农田土壤中筛选得到两株甲草胺降解菌并对降解条件进行优化。通过对菌株形态特征及16Sr DNA序列分析,真菌鉴定为哈茨木霉(Trichoderma harzianum),命名为H12,对50 mg/L的甲草胺的最优降解条件为p H=6.73、接种量564 mg/L、温度26.8℃、降解率:96.1%,半衰期为4.07 d。细菌鉴定为叶杆菌(Phyllobacterium myrsinacearum),命名为A12,对50 mg/L的甲草胺的最优降解条件为p H=5.55、接种量9.7%、温度29.2℃、降解率:76.4%,半衰期为5.88 d。2.研究了甲草胺及其代谢产物对蚯蚓的毒性。结果表明,蚯蚓暴露于甲草胺污染的土壤,体内SOD、CAT活性显著升高,Ach E活性明显受到抑制,引起了蚯蚓的氧化损伤,并且导致蚯蚓机体脂质过氧化。优势菌降解甲草胺后,降低了甲草胺的毒性,甲草胺及其代谢产物对蚯蚓的毒性顺序为:甲草胺>菌株H12代谢产物>菌株A12代谢产物。3.研究了降解菌与玉米联合修复甲草胺污染土壤的效果。结果表明,玉米和菌株A12联合修复与A12、玉米单独修复甲草胺的降解效果相似,但均高于土壤的自然降解率。当甲草胺浓度为2 mg/kg和5 mg/kg时,玉米的生物量有显著增加,说明甲草胺在一定浓度范围内,联合修复能够增加了植物的生物量。玉米和菌株H12联合修复提高了甲草胺的降解率,且在甲草胺浓度为2 mg/kg和5mg/kg时,玉米的生物量有显著增加,但H12对较高浓度的甲草胺降解效果不佳。土壤中甲草胺在降解过程中不受土著微生物的影响,降解菌和玉米的联合修复应用可有效修复甲草胺污染的土壤。
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