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本文自主分离筛选拟除虫菊酯农药残留生物降解真菌,优化培养条件,提高降解效能,制取降解菌粗酶,研究粗酶的性质及降解特性,进行室内和网室模拟降解处理试验,为屎蔬拟除虫菊酯类农药残留生物降解提供理论指导和科学依据。
自主筛选获得8株拟除虫菊酯降解真菌,并对其进行了初步鉴定,编号HG-P-01菌株为镰刀菌属(Fusariumsp)。经HPLC法测定,HG-P-01菌株处理50mg/L高效氯氰菊酯(Beta-cypermethri)、高效氯氟氰菊酯(Clocythrin)、溴氰菊酯(Decamethrin)24h后,降解率分别达91.40%、98.20%、94.30%。
降解菌HG-P-01分别在查彼氏培养基、马铃薯葡萄糖培养基、燕麦片培养基、理查德培养基、玉米粉培养基上培养5d菌体干重分别为0.4903、0.4020、0.3623、0.4416、0.3506g/50mL,菌丝干重差异显著,以查彼氏培养基中生长最为旺盛,显著高于其它类型培养基,确定其为HG-P-01菌株培养基;采用中心组分旋转设计,以菌丝生长量和菌株对高效氯氰菊酯的降解率为衡量指标,优化HG-P-01查彼氏培养基配方,得到最佳配方中碳(C)为22.34g/L,氮(N)为1.76g/L,磷(P)为1.68g/L。
测定了培养条件对降解菌HG-P-01菌丝生长量和对高效氯氰菊酯降解效能的影响,确定其最适培养温度为28~C、pH值为7.0,装液量为50mL/250mL。
降解菌HG-P-01生长曲线表明该菌株培养1-5d,其菌丝干重迅速增长,5d达到最大值0.49g,5d后干菌丝重有下降趋势;该菌对高效氯氰菊酯的降解曲线表明,在1-7d内,对高效氯氰菊酯的降解率随着时间的延长而提高,处理后5d的降解率达91.50%,7d达93.54%,5-7d降解率的提高不明显。
降解菌HG-P-01降解性质研究结果表明,当接菌量在0.01-0.5g范围内,降解率随接菌量的增加而提高,综合考虑接菌量与菌丝生长量、对农药的降解率的关系及实际应用成本,采用HG-P-01的接菌量为0.2g;当高效氯氰菊酯初始浓度为1~l00mg/L时,处理24h后降解率84.41%~97.24%,降解率随药剂浓度增大而提高,200-500mg/L范围内,处理24h的降解率为90.08-85.09%,降解率随浓度增高而降低;当供测药剂分别为1-50mg/L的高效氯氟氰菊酯、溴氰菊酯、毒死蜱时,降解率分别为73.85-92.06%、82.66-92.73%、62.1-90.44%,HG-P-01对不同药剂的降解效能有明显的变化。
降解菌HG-P-01粗酶液蛋白含量为526.4mg/L,对高效氯氰菊酯的降解率为81.20%;比较了Tris-HCl和磷酸缓冲液对粗酶液蛋白含量和降解效果,磷酸缓冲液提取的粗酶液蛋白含量为527.6mg/L,对高效氯氰菊酯的降解率为82.40%,明显高于Tris-HCl缓冲液提取的蛋白含量和对高效氯氰菊酯的降解率。
测出降解粗酶液最适降解温度为40~C、pH值7.0、反应时间为30min,HG-P-01粗酶液降解率随酶量和高效氯氰菊酯初始浓度增加而提高;当处理时间为30min时,HG-P-01粗酶液对50mg/L高效氯氟氰菊酯和溴氰菊酯的降解率较高,分别达到76.81%和65.21%,对毒死蜱、甲胺磷、乙酰甲胺磷、乐果几种有机磷类药剂的降解率分别为60.92%、12.95%、15.08%、23.38%。
测定了降解菌HG-P-01菌液对室内菜心高效氯氰菊酯残留降解效果,结果表明当高效氯氰菊酯浓度为1~50mg/L时,HG-P-01对高效氯氰菊酯的降解率随着处理时间的延长和供试药剂浓度的增加而逐渐提高。降解菌液分别处理1、6、12、24h后,降解率分别为13.94%-57.81%、30.82-73.28%、38.90,--84.00%、47.18-88.35%。
进行了降解菌HG-P-01降解甘蓝高效氯氰菊酯残留的网室模拟试验,测出降解率随着药剂使用浓度的增大和田间处理时间的延长而升高,当10%的高效氯氰菊酯稀释1500x、2000x、3000x时,降解菌HG-P-01对甘蓝高效氯氰菊酯1-3d的降解率分别为65.91-79.77%、58.29-72.96%、50.94"68.05%。
在系统研究基础上,探讨了拟除虫菊酯农药残留降解菌培养和分离筛选方法、降解菌粗酶液提取方法、农药降解率的测定方法等,展望了农药残留微生物降解的应用前景和意义。