玉米中残留乙草胺的生物消减研究

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乙草胺属于酰胺类除草剂,在我国农业生产中用途广泛,在有效杀灭杂草的同时也会残留在玉米等粮食和环境介质中,对人体、动物和农作物等的健康造成了一定程度的威胁。本研究从常年经受乙草胺污染的玉米农田土壤中分离得到一株乙草胺降解菌ACD-9,综合菌落形态与菌体特征、生理生化特征以及16S rRNA基因序列分析,将其鉴定为芽孢杆菌(Bacillus oryzaecorticis);通过设计单因素实验,对菌株ACD-9的生长条件和降解条件进行了探究,结果表明:菌株ACD-9可耐受高温(46℃)和高盐(NaCl含量为8%)条件,环境适应性较强,最适生长条件为温度46℃,pH值5.0~6.0,NaC l质量浓度0~10 g/L;在菌株接种量为2~10%,pH值为6.0~7.0,温度42℃的条件下,2 d内对30 mg/L乙草胺的降解率最高,可达70%左右;并通过液相色谱-质谱联用技术,检测到菌株对乙草胺降解过程中的中间产物2-氯-N-(2-甲基-6-乙基苯基)乙酰胺(CMEPA)和3-乙酰氨基-2-乙基-4-甲基苯酚,推测了菌株ACD-9对乙草胺的降解途径为N端脱烷基和脱氯。利用菌株ACD-9制备固定化细胞和粗酶液,探究其在生物消减方面的实际应用。结果表明,以蒸馏水和生理盐水为介质的粗酶液和固定化细胞均能使玉米籽粒中的乙草胺残留量减少,消减率可达到50%~70%;土壤中乙草胺浓度为1 mg/kg时即能对种植的玉米植株产生药害作用,导致玉米植株矮化,叶片蜷曲畸形,根部萎缩,而降解菌剂的喷施能够有效缓解乙草胺对玉米植株的药害影响,使植株叶片伸展,长势得到恢复,根长和叶长分别增幅10%和60%,干重湿重均提升30%以上;另外发现菌株ACD-9在代谢过程中还能产生吲哚乙酸和玉米素两种生长激素,表明菌株ACD-9不仅能够缓解乙草胺对玉米植株的药害,还有利于促进植物的生长。本研究可以为乙草胺的微生物降解奠定基础,在实际应用方面为农作物和粮食产物中乙草胺残留的生物消减实验提供候选菌种资源,并且为食品安全的保障和土壤环境的修复提供一定的参考。
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