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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 芐嘧磺隆除草劑降解菌的分離、鑒定及其降解特性研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本實(shí)驗(yàn)采用富集培養(yǎng)和唯一碳源法，從被芐嘧磺隆污染的土壤中，分離篩選出一株高效降解芐嘧磺隆的菌株。該菌株以芐嘧磺隆作為唯一碳源生長(zhǎng)，經(jīng)形態(tài)學(xué)、生理生化鑒定為鏈球菌屬。研究明確了該菌株對(duì)芐嘧磺隆降解特性、適用條件和應(yīng)用效果，為開辟芐嘧磺隆污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
- 詳細(xì)介紹：
- 除草劑芐嘧磺隆的普遍使用，危害后茬作物的事件頻繁發(fā)生，引起了學(xué)術(shù)界高度關(guān)注，尋求芐嘧磺隆殘留污染的生物修復(fù)途徑已成為新的研究熱點(diǎn)。本研究采用富集培養(yǎng)和唯一碳源法，從芐嘧磺隆殘留污染的土壤中，分離篩選出一株能以芐嘧磺隆作為唯一碳源生長(zhǎng)繁殖來降解芐嘧磺隆的高效菌株，命名為CY-7-1。通過形態(tài)觀察和生理生化試驗(yàn)，初步鑒定其為鏈球菌屬(Streptococcus)。研究了該菌株對(duì)芐嘧磺隆的適宜降解濃度，以及培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分、起始pH、接菌量、金屬離子等環(huán)境因子對(duì)其降解能力的影響。結(jié)果表明，CY-7-1對(duì)芐嘧磺隆的適宜降解濃度高達(dá)500μg/mL；在基本培養(yǎng)基中加入100mg/mL蛋白胨和1g/mL葡萄糖，培養(yǎng)基起始pH為8.0，接菌量5%的條件下，該菌株對(duì)芐嘧磺隆的降解率可達(dá)31.1 %。盆栽模擬試驗(yàn)表明，接種7d后可將土壤中芐嘧磺隆有效降解，降解率達(dá)28.2%。本研究發(fā)現(xiàn)了修復(fù)芐嘧磺隆殘留污染的新菌種，為開辟其微生物修復(fù)途徑奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本研究旨在開辟農(nóng)田有機(jī)農(nóng)藥污染的微生物修復(fù)途徑，以廣泛使用的除草劑芐嘧磺隆為研究對(duì)象，采用富集培養(yǎng)和唯一碳源法，篩選能降解芐嘧磺隆的高效菌株；進(jìn)而，鑒定高效菌株的種屬及其降解能力；同時(shí)，研究不同環(huán)境因子對(duì)菌株降解能力的影響，明確菌株降解芐嘧磺隆的最適條件，為該菌株在芐嘧磺隆殘留污染微生物修復(fù)中的實(shí)際應(yīng)用奠定科學(xué)基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本研究基于微生物降解有機(jī)農(nóng)藥的機(jī)理，采用微生物修復(fù)芐嘧磺隆殘留污染土壤的新思路，利用科學(xué)簡(jiǎn)便易行的方法，篩選到一株鏈球菌屬的芐嘧磺隆的高效降解菌株CY-7-1，為生物修復(fù)芐嘧磺隆殘留污染提供了新的菌種資源。同時(shí)，研究明確了CY-7-1菌株的降解特性，對(duì)芐嘧磺隆的適宜降解濃度高達(dá)500μg/mL；并探明了CY-7-1菌株的適用條件和應(yīng)用效果。該菌株用于降解芐嘧磺隆的研究，在國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本研究針對(duì)除草劑芐嘧磺隆的普遍使用，農(nóng)藥殘留已引起土壤、水體污染，危害后茬作物的事件頻繁發(fā)生，危及糧食安全和食品安全等現(xiàn)實(shí)問題，篩選具有降解有機(jī)農(nóng)藥功能的特異微生物，開辟有機(jī)農(nóng)藥殘留污染的微生物修復(fù)途徑，選題意義重大。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一株降解芐嘧磺隆的高效菌株，為開發(fā)農(nóng)藥殘留污染的微生物修復(fù)技術(shù)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，應(yīng)用前景十分廣闊，具有較高的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 除草劑芐嘧磺隆的普遍使用，危害后茬作物的事件頻繁發(fā)生，引起了學(xué)術(shù)界高度關(guān)注，尋求芐嘧磺隆殘留污染的微生物修復(fù)途徑已成為新的研究熱點(diǎn)。本研究采用富集培養(yǎng)和唯一碳源法，從芐嘧磺隆殘留污染的土壤中，分離篩選出一株能以芐嘧磺隆作為唯一碳源生長(zhǎng)繁殖來降解芐嘧磺隆的高效菌株，命名為CY-7-1。通過形態(tài)觀察和生理生化試驗(yàn)，初步鑒定其為鏈球菌屬(Streptococcus)。研究了該菌株對(duì)芐嘧磺隆的適宜降解濃度，以及培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分、起始pH、接菌量、金屬離子等環(huán)境因子對(duì)其降解能力的影響。結(jié)果表明，CY-7-1對(duì)芐嘧磺隆的適宜降解濃度高達(dá)500μg/mL；在基本培養(yǎng)基中加入100mg/mL蛋白胨和1g/mL葡萄糖，培養(yǎng)基起始pH為8.0，接菌量5%的條件下，該菌株對(duì)芐嘧磺隆的降解率可達(dá)31.1 %。盆栽模擬試驗(yàn)表明，接種7d后可將土壤中芐嘧磺隆有效降解，降解率達(dá)28.2%。本研究發(fā)現(xiàn)了修復(fù)芐嘧磺隆殘留污染的新菌種，為開辟其微生物修復(fù)途徑奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
獲獎(jiǎng)情況
- 2011年5月參加在東北大學(xué)秦皇島分校舉行的 “挑戰(zhàn)杯”河北省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽，獲得二等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 經(jīng)中國(guó)科學(xué)院院士、著名微生物學(xué)家陳文新教授和新西蘭皇家科學(xué)院院士、土壤與環(huán)境學(xué)家邸洪杰教授鑒定，該研究發(fā)現(xiàn)了降解新菌株，明確了降解特性、適用條件和應(yīng)用效果，為微生物修復(fù)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。
參考文獻(xiàn)
- [1] Sabadie J. Alcoholysis and chemical hydrolysis of bensulfuron-methyl [J]. Weed Research, 1996, 36:441~448. [2] Langeland K A. Hydrilla tuber formation in response to single and sequential bensulfuron methyl exposures at differ-ent times [J]. Hydrobiologia, 1996, 340(1~3): 247~251. [3] Fujita Kiwamu. Effect of soil application of several herbicides on the initial growth of direct seeded rice sown at different depths under flooded paddy conditions [J]. Zasso Kenkyu, 1999,44(1):43~50. [4] Cavanna S, Garatti E, Rastelli E, et al. Adsorption and desorption of bensulfuron-methyl on Italian paddy field soils [J]. Chemosphere, 1998,37(8):1547~1555. [5] Salardi C, Mulas M, Allievi L, et al. Laboratory remediation test on a soil contaminated by the herbicide bensulfuron-methyl [J]. Meded Fac Landbouwkd Toegepaste Biol Wet (Univ Gent), 1996,61(2):651~654.
同類課題研究水平概述
- 我國(guó)雖然農(nóng)藥在防治農(nóng)作物病蟲害、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收中起到了積極作用，但農(nóng)藥殘留問題嚴(yán)重。農(nóng)藥會(huì)通過各種方式進(jìn)入水體和土壤，導(dǎo)致了環(huán)境的污染和生態(tài)的破壞，同時(shí)，由于不合理的農(nóng)藥噴灑造成了人畜中毒的事件。土壤的微生物修復(fù)技術(shù)目前為去除農(nóng)藥殘留污染的一種重要方法。微生物修復(fù)技術(shù)是在人為優(yōu)化的條件下，利用自然環(huán)境中原有的微生物或人為投加特效微生物的生命代謝活動(dòng)，來分解土壤中的污染物，土壤中農(nóng)藥可以在微生物的作用下直接分解或通過共代謝作用分解為低毒或無毒產(chǎn)物，也可通過微生物分泌的酶間接對(duì)土壤中的農(nóng)藥進(jìn)行降解。由于還存在許多的問題，國(guó)內(nèi)外尚未真正獲得高效實(shí)用的降解產(chǎn)品，如高效降解菌株的篩選，單一菌株的純培養(yǎng)問題，制劑研發(fā)工作不足等，與實(shí)踐應(yīng)用還有距離?；酋ｋ孱惓輨┦悄壳笆澜缟蠎?yīng)用比較廣泛的一種，我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的磺酰脲類除草劑品種主要有芐嘧磺隆、苯磺隆、甲磺隆、醚磺隆、氯嘧磺隆等，防治大多數(shù)闊葉雜草，對(duì)禾本科雜草也有一定的抑制效果。此類除草劑具有高效、廣譜、低毒、高選擇性等優(yōu)良特點(diǎn)，其問世標(biāo)志著除草劑進(jìn)入超高效時(shí)代。但這種除草劑性質(zhì)穩(wěn)定，屬不容易被降解的化合物，易于在生物體中富集，且本身對(duì)人類及其它生物是有毒的，因此對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成潛在危害，使它在使用的同時(shí)產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。另外，磺酰脲類除草劑會(huì)對(duì)谷物和豆類以及果蔬、麻、地方性植物及森林樹種等非靶標(biāo)類植物產(chǎn)生藥害，因此，該類除草劑在土壤中的殘留及對(duì)后茬作物的安全性等問題也引起了人們的普遍注意，人們?cè)絹碓疥P(guān)注磺酰脲類除草劑在環(huán)境中的行為。微生物降解是磺酰脲類除草劑降解的重要途徑之一。為了更有效、安全、經(jīng)濟(jì)地使用該類除草劑，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)微生物降解磺酰脲類除草劑的研究有了初步的探索，但是距離實(shí)際應(yīng)用還有一定差距。目前的研究存在的問題大致如下：菌種資源開發(fā)不夠，報(bào)道的菌株種類較少，應(yīng)加大高活性降解菌株的篩選范圍；另外，人們對(duì)所篩選的菌株一般是展開降解特性以及降解機(jī)理研究，而對(duì)于菌株應(yīng)以何種方式應(yīng)用到實(shí)際中、微生物降解制劑產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、以及微生物降解技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的具體應(yīng)用技術(shù)等方面的研究幾乎尚為空白。針對(duì)本領(lǐng)域當(dāng)前現(xiàn)狀，本研究致力于解決如下問題：篩選到降解活性較高的微生物菌株；要求所得菌株具有易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)大生產(chǎn)、菌株活性穩(wěn)定、保存期長(zhǎng)等特點(diǎn)；對(duì)所制得菌株進(jìn)行應(yīng)用效果試驗(yàn)，要求菌劑降解能力明確。
