[doc格式] 咪唑乙烟酸高效降解菌降解性能的研究

[doc格式] 咪唑乙烟酸高效降解菌降解性能的研究 咪唑乙烟酸高效降解菌降解性能的研究 i绚镰婚2009.35(2):63—66PtantProtection 咪唑乙烟酸高效降解菌降解眭能的研究 刘亚光,庞福德 (东北农业大学,哈尔滨150030) 摘要研究了丙酸杆菌属(Propionibacterium),海球菌属(Marinococcus) 和酸单胞杆菌属(Acidomonas)单一菌株和 混合菌株对咪唑烟酸的降解能力及环境条件对降解活性的影响.结果表明,混合菌株处理的咪唑乙烟酸,在第9O 天时的降解率高达87.2o,明显优于单一菌株.此外,外界环境条件对降解菌的活性也有显着的影响,在培养温 度为25~30?,土壤湿度为田间最大持水量的5O,咪唑乙烟酸残留浓度为i00~g/kg,最佳接菌量为5mL/kg 时,3株降解菌的降解活性最强,对咪唑乙烟酸的降解率最高. 关键词咪唑乙烟酸;降解菌;环境条件;降解率 中图分类号X172 Degradationcharacteristicsofthehighlyefficientdegradative bacteriaofimazethapyr LiuYaguang,PangFude (NortheastAgriculturalUniversity,Hhrbin150030,China) AbstractThedegradationefficiencyofthethreestrainsPropionibacterium,MarinococcusandAcidomonasandthe mixedstrainstoimazethapyranditseffectsondegradationabilityofthedegradativebacteriaunderdifferentcondi— tionswerestudied.Theresultsshowedthatthedegradationabilityofthemixedstrainswasobviouslybetterthan thatofsinglestrains,withdegradationratesofimazethapyrreaching87.2bymixedstrainsonthe90thday.The activityofdegradationbacteriawassignificantlyaffectedbyenvironmentalconditions,andtheactivityofdegradation strainsanddegradingratesofimazethapyrwerethehighest.whenthetemperaturewas25—3O?,andthesoilhu— miditywas5O%ofthehighestwaterretainingcapacityinthefield,andtheimazethapyrresidualconcentrationwas 100ktg/kgandinoculumamountwas5mL/kg. Keywordsimazethapyr;degradationbacteria;environmentalconditions;degradingrates 咪唑乙烟酸(imazethapyr),是美国氰胺公司于 20世纪8O年代初开发研制的咪唑啉酮类除草剂, 它具有杀草谱广,选择性强,活性高等优点,是20世 纪90年代美国大豆田第一大除草剂品种.目前中 国主要在东北地区单季大豆田中使用l1],其中黑龙 江省使用量最大,近几年来,常年使用量在4000t 左右.但咪唑乙烟酸持效期长,其在土壤中的残留 会对下茬敏感作物产生药害,严重影响种植业结构 调整[z-a].因残留形成的耕地污染问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 已成为该省 大豆田轮作面临的最大问题,目前尚无行之有效的 解决办法.2004年报道研究用植物修复技术清除 土壤中残留的除草剂,植物可以利用土壤中的有机 农药作为营养源,从而改变农药的化学性质与毒性, 其修复效率受植物的种类,农药浓度,农药性质,降 解时间,土壤理化性质等因素影响[4_引,但此方法处 理周期长,清除速度慢,不符合黑龙江的农业生产 实践. 有关微生物降解咪唑啉酮类除草剂的研究,国 内外少有报道.王学东等人研究了微生物降解非耕 地土壤中的咪唑烟酸,筛选出2株可降解咪唑烟酸 的降解菌株_6].苏少泉等研究表明,在土壤表土层 以下的咪唑乙烟酸不水解,不挥发,主要通过微生物 降解而消失[.但由于目前对咪唑乙烟酸降解微生 物方面的研究较少,对土壤中降解该除草剂的微生 收稿日期:2008—09—01修订日期:2008—10—20 基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(C2OO7—20);哈尔滨市科技 攻关 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目(2007AA6CN097) ? 64?才直扬保2009 物种类以及能否在田问投加高效降解菌加快其消解 等问题尚不明确E,本文研究了3株高效降解细菌 对咪唑乙烟酸的降解能力及其影响因子,以期为生 物治理该除草剂污染的耕地,解决种植业结构调整 提供一条途径. 1 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与方法 1.1试验材料 从土壤中分离到3株咪唑乙烟酸高效降解菌, 菌株编号为X(丙酸杆菌Propionibacterium),Y(海 球菌Marinococcus)和Z(酸单胞杆菌Acidomonas); 生测指示植物为玉米(东农250);菌株生长培养基 为牛肉膏蛋白胨培养基:牛肉膏3g,蛋白胨5g,琼 脂18g,蒸馏水1000mL,pH为7.O,7.2;试验所 用土壤取自东北农业大学园艺实验站从未施用过农 药黑土,经风干过筛备用. 1.2试验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和方法 1.2.1土壤中咪唑乙烟酸残留测定方法 本试验采取玉米根长法进行咪唑乙烟酸的残留 测定.采集的土壤经自然风干,过筛待用.选取硬 粒型玉米种子东农250,在25?黑暗条件下浸种 24h,催芽20h,待胚根长达1,5mm时,挑选均匀 一 致的种芽,将其播于内含除草剂咪唑乙烟酸浓度 为0,1,2,5,10,25,50,100,200,500,800,1000g/ kg的药土小烧杯中,设4次重复,保持土壤含水量 为25,在(25?1)oC黑暗条件下培养5d后,取出 冲去主根的泥土,测量玉米主根长,算出各处理的根 长抑制率.将所得数据用Excel程序处理,建立咪 唑乙烟酸浓度与根长抑制率之间的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 曲线,求出 线性回归方程=::口z+6,以此计算土壤中咪唑乙烟 酸的含量. 1.2.2降解试验的处理方法 采用盆栽试验,预先配好咪唑乙烟酸毒土,添加 降解菌.在保持相应土壤湿度的条件下分别于处理 后的第1,7,15,3O,45,60天和第9O天播种玉米,待 玉米长到第5天时,取样测量.每个处理均以15 标准土样进行,将处理后的土样平均装入洁净的培 养钵中,培养钵用塑料薄膜覆口,分别记录各处理调 节含水量后的土样总重量,每3d称量,加水补足, 以保持各处理土壤湿度不变,置于25?恒温培养箱 中培养,分别在培养后的第5天,按每个处理4次重 复取样.求出各处理咪唑乙烟酸的降解率和半 衰期. 1.2.2.1单一菌株和混合菌株降解能力比较 将A?值为0.5的3株降解菌菌悬液接种于咪 唑乙烟酸初始浓度为100t~g/kg的土壤中,接种量 为5mL/kg;再等比例混合3个菌株,同上处理.将 各个处理土壤湿度调节为田问最大持水量的5O. 同时设置3种对照,即只加菌悬液的菌液对照,只加 咪唑乙烟酸的药剂对照和空白对照. 1.2.2.2温度对降解效果的影响 在温度为20,25?和3O?的条件下,将A650值 为0.5的3株降解菌菌悬液接种于咪唑乙烟酸初始 浓度为100,ug/kg的土壤中,接种量为5mL/kg,将 各个处理土壤湿度调节为田间最大持水量的50. 同时设置菌液对照,药剂对照和空白对照. 1.2.2.3土壤湿度对降解效果的影响 在土壤湿度为田间最大持水量的37.5,50 和62.5的条件下,将A..值为0.5的3株降解菌 菌悬液接种于咪唑乙烟酸初始浓度为100>g/kg的 土壤中,接种量为5mL/kg.同时设置菌液对照,药 剂对照和空白对照. 1.2.2.4初始接菌量对降解效果的影响 将Ass.值为0.5的3株降解菌菌悬液接种于咪 唑乙烟酸初始浓度为100>g/kg的土壤中,接种量 分别2.5,5mL/kg和10mL/kg.将各个处理土壤 湿度调节为田间最大持水量的509/5.同时设置菌 液对照,药剂对照和空白对照. 1.2.2.5咪唑乙烟酸添加浓度对降解效果的影响 将A..值为0.5的3株降解菌菌悬液分别接种 于咪唑乙烟酸初始浓度为50,100/~g/kg和150P-g/ kg的土壤中,接种量为5mL/kg,将各个处理土壤 湿度调节为田间最大持水量的50.同时设置菌 液对照,药剂对照和空白对照. 1.2.3数据整理及分析方法 试验所得数据进行整理,利用DPS数据系统, 在0.05水平上进行显着性分析. 2结果与分析 2.1降解菌降解效果的测定 从表1可以看出,编号为X,Y,Z的细菌菌株对 咪唑乙烟酸都有一定的降解能力,并且随着时间的 延长,降解率亦随之提高,3株单用菌和混用菌在 90d时的降解率分别为71.38,67.11,80.11 和87.2O;降解半衰期/2分别为29.0,31.9, 25.2d和2O.7d.由此说明,单一菌株Z的降解能 力最强,其次为x和Y. 35卷第2期刘亚光等:咪唑乙烟酸高效降解菌降解性能的研究?65? 从表中还可以看出,混合菌对咪唑乙烟酸的降 解能力明显优于单一菌株,在第9O天时咪唑乙烟的 降解率高达87.20,残留量仅为5.33ffg/kg,半衰 期为20.7d.这可能是因为混合菌酶系含量丰富, 可为对方提供生长所需要的条件或消除对方代谢的 障碍,使有机农药的降解更加顺利]. 表1单一菌株和混合菌株处理后土壤中咪唑乙烟酸浓度 1)X为丙酸杆菌(Propionibacterium),Y为海球菌(Marinococcus),z为酸单胞杆菌(Acidomanas);土壤中咪唑乙烟酸初始浓度为100腿/kg. 2.2环境条件对降解菌降解咪唑乙烟酸效果的影响 2.2.1温度对降解菌的影响 从表2可以看出,随着培养温度的增加,其降 解半衰期均相应下降,说明咪唑乙烟酸的降解速率 均呈上升趋势,尤其是当温度从20?上升为25? 时,其降解速率增加较快,两处理之间的差异达到 显着水平;而由25?上升为30?时,其降解速率 的增加趋缓,两者之间的差异不显着.由此看出, 25?为降解菌株x,Y,z降解咪唑乙烟酸的适宜 温度. 表2不同温度条件下降解菌对咪唑乙烟酸降解的影响 1)X为丙酸杆菌(Propionibacterium),Y为海球西(Marinococ— cus),z为酸单胞杆菌(Acidomonas);土壤中咪唑乙烟酸初始浓 度为100ffg/kg;表中数据后不同小写字母表示在0.05水平差 异显着. 2.2.2湿度对降解菌的影响 从表3可以看出,当土壤湿度为田间最大持水 量由37.5上升至50时,菌株X,Z处理的咪唑乙 烟酸降解率迅速提高,但当土壤湿度为田间最大持 水量由5O上升至62.5时,咪唑乙烟酸降解率增 加幅度不大.两处理之间差异不显着,而菌株Y的 处理在湿度为土壤含水量50时活性最高,咪唑乙 烟酸的降解率最高. 表3湿度对菌株降解咪唑乙烟酸的影响 1)X为丙酸杆菌(Propionibacterium),Y为海球菌(Marinococ— cus),Z为酸单胞杆菌(Acidomonas);土壤中眯唑乙烟酸初始浓 度为100#g/;表中数据后不同小写字母表示在0.05水平差 异显着. 当土壤湿度为田间最大持水量的37.59/5和 62.5时,其降解速率均低于5O的水平,说明湿 度过低或过高,均不利于菌株Y对咪唑乙烟酸的降 解,可以初步认为土壤湿度为田间最大持水量509/6 是菌株X,Y,Z降解咪唑乙烟酸的适宜湿度. 2.2.3初始菌量对降解作用的影响 从表4可以看出,初始菌量对菌株X,Y,Z降解 咪唑乙烟酸菌均有一定影响,当初始菌量加大,降解 速率加快,其中菌株Z的处理降解速率增加缓慢,说 明初始菌量对菌株Z影响最小,而相对于菌株x, Y,在本试验条件下,接菌量为5,10mL/kg时的降 解效果理想. 表4接菌量对菌株降解咪唑乙烟酸的影响 1)x为丙酸杆菌(Propionibacterium),Y为海球菌(Marinococ— cus),z为酸单胞杆菌(Acidomonas);土壤中咪唑乙烟酸初始浓 度为100g/;表中数据后不同小写字母表示在0.05水平差 异显着. ? 66?i氢镰船2009 2.2.4不同咪唑乙烟酸浓度对降解菌性能的影响 由表5可以看出,土壤中咪唑乙烟酸的浓度对 菌株降解效果有一定的影响.菌株x处理在咪唑 乙烟酸添加浓度为100Fg/kg时,降解半衰期为 29.0d,比添加浓度为50,150Fg/kg的处理分别缩 短19.5,23.9d,其降解率之间差异显着,说明咪唑 乙烟酸在土壤中的残留浓度对菌株X的降解能力 影响较大. 表5添加浓度对菌株降解咪唑乙烟酸的影响 5048.525.66b54.123.16b35.943.81a 10029.062.93C31.951.67C25.269.04b 15052.920.26a65.44.92a35.443.74a 1)X为丙酸杆菌(Propionibacterium),Y为海球菌(Marinococ cus),Z为酸单胞杆菌(Acidomonas);表中数据后不同小写字母 表示在0.05水平差异显着. 而菌株Y处理在浓度为50,100,150>g/kg的 咪唑乙烟酸降解半衰期分别为54.1,31.9d和 65.4d,其中100~g/kg的降解半衰期最短,不同浓 度处理之间在降解率水平上差异显着.相比较而言 菌株Y的降解能力差,对土壤中咪唑乙烟酸残留浓 度的适应范围不宽,仅对初始浓度为100>g/kg的 咪唑乙烟酸降解效果理想. 菌株Z处理在咪唑乙烟酸添加浓度为 100~g/kg时.降解率增加幅度明显高于其他两个浓 度,说明药剂浓度对菌株z的降解能力有一定的影 响,但菌株Z的每个处理的降解率及半衰期均高于 菌株X和Y,因此也不难看出Z在较低或较高浓度 的处理土壤中对咪唑乙烟酸也保持着良好的降解效 果,较菌株X,Y有较高的获取能力和耐药能力,充 分说明降解细菌Z有着高效的降解能力,投加菌株 Z可以快速地降解土壤中残留的咪唑乙烟酸. 3结论与讨论 本文以从土壤中筛选出来的3株降解菌X,Y, Z为研究对象,分别考察了降解菌株及混合菌株的 降解能力,以及降解菌株在不同温度,湿度,药剂浓 度,菌量等条件下的活性变化情况.结果表明,降解 菌X,Y,Z及x+Y+z混合菌对土壤中的咪唑乙烟 酸有较强的降解能力,其顺序为混合菌株x+Y+ Z>Z>X>Y 研究表明,温度,土壤湿度,咪唑乙烟酸的浓度 和接菌量对菌株x,Y,z降解咪唑乙烟酸都有一定 影响.3株降解菌最佳的降解温度均为25,3O?; 菌株x和Z适宜的降解湿度为田间最大持水量的 5o,62.5,而菌株Y为5O;菌株x,Y和Z都 是在咪唑乙烟酸残留浓度为100Fg/kg的土壤中降 解能力最强;菌株X,Y和Z降解的最适接菌量分别 为5,5,10mL/kg和5mL/kg,但若实际应用,应 考虑到降解效果又要节约成本,合理投加菌量. 本文结果说明了咪唑乙烟酸在土壤中可被微生 物降解的特性,但试验是在限制和可控条件下进行 的,因此,有关降解菌株能否在田间加速咪唑乙烟酸 的降解及其降解动力学问题,仍需试验做更深一步 的探讨. 参考文献 EllZhangWeiqiang,LinscombeS,WebsterE,eta1.Riskassess— mentofthetransferofimazethapyrherbicidetolerancefrom clearfieldricetOredrice(Oryzasativa)EJ].Euphytica,2006, 86. 152:75— [2]苏少泉.除草剂在土壤中的降解与使用口].现代农药,2004,3 (1):5—8. r3-1SemideyN.Clomazoneandoxyfluorfenforweedcontrolin transplantedcabbage(BrassicaoleraceaL.)[J1.TheJournal ofAgricultureoftheUniversityofPuertoRico,1998,81(3— 4):203—210. 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