论文部分内容阅读
本文针对长残留除草剂异噁草酮对后茬作物的残留危害问题,优化了异噁草酮高效降解菌W2的产酶培养基和产酶培养条件,探明了菌株W2降解异噁草酮的有效活性物质在微生物细胞中的位置,并系统研究了降解酶的酶学性质、降解效果和对不同作物的生长影响。旨在为降解酶在生产上的应用提供理论依据,为解决异噁草酮的残留危害问题奠定应用基础,提供技术支持。研究结果如下：1.采用摇瓶培养法对异噁草酮降解菌W2产酶培养基的氮源、氮源、无机盐及异噁草酮的添加量进行优化,优化后确定的培养基配方为：乳糖2%,酵母浸提液2%,CaCl20.6%, KCl0.4%, ZnSO40.02%, K2HPO40.015%,异噁草酮100μg·L-1。2.针对降解菌的产酶培养条件,分别设置不同的种龄、摇瓶装液量、接种量、初始pH值、培养温度和摇床转速。优化后确定的培养条件为：种龄38h,摇瓶装液量50mL/250mL,接种量2.5%,初始pH值7.0,培养温度为30℃,摇床转速150r/min。3.测定了降解菌W2在优化条件后的产酶情况,确定产酶终点时间为48h。应用气相色谱检测优化前后降解菌酶和降解菌悬浮液对异噁草酮的降解情况,在优化下对异噁草酮的降解率与初始产酶条件相比提高了27.42%,与降解菌相比提高了55.57%。4.降解菌W2细胞中的不同部位的有效酶成分对异噁草酮降解效果有明显差异,胞内酶降解效果最好,在pH为7的缓冲液中对10.0mg·L-1异噁草酮的降解率达到62.27%,降解异噁草酮的有效活性物质主要存在于微生物细胞内,属于胞内酶。5.探明了异噁草酮降解酶学性质,其动力学研究结果表明在pH值为7.5,温度为35℃的含有10mg·L-1异噁草酮的2.7mL反应体系中添加量0.3mL酶液,酶促反应60min后酶活力最高,为1.023μg·mL-1·min-1。Zn2+, Fe2+, Ca2+, Mg2+和Mn2+对降解酶活力有激活作用。米氏常数Km=2.668×10-4mol·mL-1,最大反应速率Vmax=0.322×10mmol·min-1。6.酶活力测定实验明确了异噁草酮降解酶的稳定性。在率偏碱性(pH7.5～8.5)条件下具有稳定的酸碱性,pH值为7.5条件下150min内酶活力损失量仅为5.349%；25～35℃范围内具有好的热稳定性,在25℃条件下150min内降解酶相对活力可达到对照酶活力的90.966%：同时,在4℃和-20℃条件下具有良好的贮存稳定性,60d后降酶活力仍可达到对照的72.216%和78.523%。7.应用气相色谱法考察不同培养温度,土壤湿度,原酶液添加量和异噁草酮初始添加浓度对酶液降解异噁草酮的影响。结果表明培养温度为30℃,土壤湿度为田间最大持水量的50%,原酶液添加量为2mL·kg-1的条件下,30d降解酶对异噁草酮的降解率最大,为81.671%,与添加菌悬液处理和药剂对照相比分别提高了30.95%和58.459%,降解半衰期(12.334d)比菌悬液和药剂对照分别缩短了16.913d和68.265d。而异噁草酮初始添加浓度对降解酶的降解效果影响不显著。8.采用生物测定法在温室盆栽条件下研究了降解酶的降解能力。结果表明随着降解酶施用时间的延长,可以有效减轻异噁草酮对玉米和白菜苗期生长的影响。施用降解菌酶和贮存酶液20d时,玉米和白菜生长情况均达到空白对照水平。应用气相色谱法测定异噁草酮残留量,土壤中异噁草酮残留量在21.465pg·kg-1以下为玉米和白菜止常生长的安全残留浓度。