氯氰菊酯农药生物降解特性的研究

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氯氰菊酯(Cypermethrin,CP)等拟除虫菊酯类农药是高效、广谱且最有发展前景的杀虫剂。随着拟除虫菊酯类农药的广泛长期施用,由其所引起的环境问题和农产品中的残留,严重威胁着人类的生存环境和身体健康。特别是第二代菊酯类农药在自然环境中半衰期较长,具有对光和热稳定的特点,经长期的积聚,更加剧了其对环境的威胁。本文从长期喷洒CP的果园土壤中筛选出具备降解CP能力的菌种,通过诱导驯化分离后,获得可耐受CP的菌株20株。从中筛选出能高效降解CP农药的菌株N-02,经其形态结构、生理生化、16S rDNA等特征鉴定,结果显示源自果园土壤的N-02菌株为点状气单胞菌(Aeromonas punctata)。考察了培养基组成对点状气单胞菌(Aeromonas punctata)N-02降解能力的影响,结果显示:胰蛋白胨和酵母浸出粉为培养基提供了主要的氮源和碳源,Zn2+对点状气单胞菌(Aeromonas punctata)N-02降解CP有一定的促进作用。探讨了不同因素对降解体系中CP含量的影响,其中,装液量、底物浓度、初始pH和培养温度对其降解率有较大影响。经过响应面优化得出点状气单胞菌(Aeromonas punctata)N-02降解CP的优化条件为:装液量21.61 mL、CP浓度26.84 mg/L、初始pH 7.14、胰蛋白胨含量0.30%(w/v)、酵母浸出粉含量0.15%(w/v)、氯化锌含量0.05%(w/v)、培养温度35℃、接种量为5%(v/v)、摇床转速180 r/min、培养时间96 h,CP降解率为63.36%,与验证实验实测值(62.10%)相接近。点状气单胞菌(Aeromonas punctata)N-02降解CP的特性研究结果显示,点状气单胞菌(Aeromonas punctata)N-02对CP具有较高的降解能力,其生长曲线和CP的降解曲线相对应,且菌株在对数期生长中,对CP降解率达到最快,随着培养时间的延长,在96h时点状气单胞菌(Aeromonas punctata)N-02对20 mg/L CP降解率达到62.31%。该菌株对拟除虫菊酯类农药的降解谱较宽,除能降解CP外,还能降解氟氯氰菊酯、氯菊酯、溴氰菊酯、氰戊菊酯和高效氯氰菊酯。采用GC-MS检测方法,通过分析在优化条件下CP降解生成的中间产物,发现有二氯菊酸(DCVA)及3-苯氧基苯甲醛的生成,说明该菌株降解CP的第一步是由酯酶催化的水解反应。利用该菌株直接降解3-苯氧基苯甲酸(3-PBA),其生成的中间产物中有苯酚与苯甲酸的生成,因此可确定其生物降解途径。论文研究结果丰富了拟除虫菊酯类农药降解菌的资源库,为其进一步研究拟除虫菊酯类农药降解途径及生物修复奠定了基础,具有重要的理论和实际价值。
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