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甲氰菊酯(Fenpropathrin)是一种应用广泛的拟除虫菊酯类杀虫杀螨剂,具有高效、广谱、易与多种农药混用等优点。与其他拟除虫菊酯类农药相比,甲氰菊酯毒性相对较高,性质较稳定,在环境中降解较慢,其大量使用易造成环境和农产品污染。微生物降解是降低直至消除环境和农产品农药残留的主要策略和技术。开展甲氰菊酯降解菌研究工作对于指导该药剂科学使用、保护环境和农产品安全生产具有重要的实践意义和潜在的应用价值。本论文应用微生物富集驯化方法,以甲氰菊酯为靶农药,筛选得到一株对甲氰菊酯降解能力较强的菌株,鉴定了其种属,测定了生长曲线,系统研究了该菌株对甲氰菊酯的降解特性,并通过盆栽试验初步探讨了其应用效果,旨为筛选获得和应用甲氰菊酯高效降解菌提供基础。主要内容和结果如下:
1.以甲氰菊酯为唯一碳源,经过富集驯化培养,筛选得到1株对甲氰菊酯降解能力较强的菌株ZH-3。通过形态观察、生理生化测定和16S rDNA鉴定降解菌株为蜡状芽孢菌(Bacillus cereus)。在以甲氰菊酯为唯一碳源的基础盐培养基中,以1％接种量接入ZH-3菌液,160 rpm,30℃培养72 h,对50 mg/L甲氰菊酯的降解率85.3%。
2.研究了菌株ZH-3在以甲氰菊酯为唯一碳源的基础盐培养基中的生长曲线和降解曲线,较系统研究了对甲氰菊酯的降解特性,优化了培养条件。结果表明,在pH7.0～8.0,培养温度30℃,5%～10%接种量,装液量50-100 mL,160 rpm摇床培养72h,甲氰菊酯浓度50～100 mg/L的条件下,菌株ZH-3对甲氰菊酯的降解效果最好。从生长曲线和降解曲线的比较可知,降解菌ZH-3生长的对数期和稳定期在12～72 h,ZH-3对甲氰菊酯的降解率随菌生长量增加。菌株ZH-3对菊酯类农药的降解作用谱较宽,对高效氯氰菊酯(Beta-cypermethrin)、氯氟氰菊酯(cyhalothnn)、氯氰菊酯(Cypermethrin)、溴氰菊酯(Deltamethrin)等均具有一定的生物降解作用。
3.菌株ZH-3胞内粗酶蛋白含量为869.4 mg/L,胞内酶液对50 mg/L甲氰菊酯30min降解率58.9%,显著高于胞外粗酶液降解能力。胞内粗酶液对甲氰菊酯降解适宜温度为30℃、pH值为8.0、反应时间为30 min,粗酶液量、pH和温度对粗酶液降解能力影响显著。粗酶液对其他菊酯农药的降解效果和菌株发酵液的降解效果一致。
4.盆栽甘蓝喷施甲氰菊酯0.5 mg/L、1.0 mg/L、10 mg/L、50 mg/L后3 d,再施用ZH-3菌液后1 d,相对于CK,甲氰菊酯降解率均在50%以上,施用菌液后3 d,降解率随之提高,其中喷施0.5 mg/L和10 mg/L甲氰菊酯处理组降解率分别为78.65%和80.19%,ZH-3对盆栽甘蓝睨氰菊酯残留降解作用显著。
本文在系统研究基础上,探讨了甲氰菊酯降解菌的分离筛选、菌株ZH-3对甲氰菊酯的降解潜力和应用前景以及农药残留降解菌的研究方法等,展望了农药残留微生物降解的应用前景和意义。