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有机磷农药被大量用来防治农业生产中的病虫害,在保证农产品供应方面起着举足轻重的作用,但其残留给环境造成严重污染,也给我国农副产品的出口造成难以逾越“绿色壁垒”。如何有效地去除水体、土壤、蔬菜、瓜果中的农药残留,已成为人类亟待解决的问题。随着人类对环境问题的日益关注,解决有机磷农药污染问题的手段和方法被不断提出和更新;其中,利用微生物降解或转化农药残留成为近年来研究讨论的热点,研究和实践证明生物修复技术能够有效解决生产和使用农药带来的一系列问题。 有机磷农药的生物降解已经有一些报道,一般是将农药作为生长的碳源、氮源或磷源,将其水解或彻底矿化,对微生物共代谢降解农药残留的报道较少。作者筛选到一株以共代谢方式高效转化甲基对硫磷的菌株,本文对其代谢途径和降解特性进行了如下研究。 1.分离筛选到有机磷农药降解菌株5株,代号分别为DM-1,D-2,D-3,D-4,D-5;采用Biolog微生物分类鉴定系统对降解能力最佳的DM-1菌株进行鉴定,同时用BLAST程序对该菌株的16SrRNA序列与GeneBank数据库中已收录的16SrRNA序列进行核苷酸同源性比较,确定该菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)。 2.确定了菌液样品中有机磷农药的提取测定方法。采用旋涡振荡提取法将含有机磷农药的菌液样品整体提取,提取溶剂是乙酸乙酯;用气相色谱仪( HP5890Ⅱ)测定农药含量,所测农药的添加回收率达80-95%,符合农药含量测定要求。 3.采用紫外分光光度计(DU800)和气质联用(HP6890N-5973N-MSD)技术对甲基对硫磷降解产物进行定性鉴定,发现其主要降解产物为0,0-二甲基0-(对氨基苯基)硫代磷酸酯,判断其降解途径为甲基对硫磷首先被还原为对氨基甲基对硫磷,进而被还原为对氨基苯酚;同时推断菌株降解农药的作用方式为共代谢,其降解机理是菌株产生的硝基还原酶将甲基对硫磷转化为其他低毒的物质。休眠细胞实验结果进一步说明,菌株DM-1确实能高效转化甲基对硫磷和对硫磷。 4.研究菌株降解甲基对硫磷的最佳条件,结果表明,该菌株不能利用甲基对硫磷为唯一的碳、氮、磷源生长,在外加葡萄糖浓度为1-10g/L,温度25-40℃,pH值6-9,接种量1-20%条件下,菌株对50-500mg/l的甲基对硫磷均有良好的降解效果;其中最适温度为30℃,最佳pH值为7.0;在此条件下,菌株可在28小时内将200mg/L的甲基对硫磷降解90%。金属离子对菌株降解能力的影响实验结果表明,F3+,Ca2+,Li+,Mn2+对菌株的生长和降解能力有一定的促进作用,Ba2+,Co2+,Zn2+,Ni+,Cu2+等对菌株的降解能力均有不同程度的抑制作用。底物谱实验结果表明,该菌株不仅可以降解结构相似的甲基对硫磷、对硫磷,对毒死蜱、马拉硫磷也有一定的降解效果。 5.采用紫外可见分光光度计DU800和气相色谱(HP5890Ⅱ)测定NADPH对酶反应体系的影响,结果表明此类硝基还原酶酶促反应在辅酶NADPH存在条件下能更好地转化农药。