【摘 要】
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本研究以氯嘧磺隆为唯一氮源,自某磺酰脲类除草剂生产厂废水处理活性污泥中分离出5株高效氯嘧磺隆降解菌。经16S r RNA基因序列比对分析结果表明,菌株LAM7117疑似新种,菌株LAM2020是疑似新属。基于系统分类学研究可得,菌株LAM7117为Arthrobacter属的一株新种,被命名为Arthrobacter sulfonylureivorans sp.nov;菌株LAM2020所属是首次
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本研究以氯嘧磺隆为唯一氮源,自某磺酰脲类除草剂生产厂废水处理活性污泥中分离出5株高效氯嘧磺隆降解菌。经16S r RNA基因序列比对分析结果表明,菌株LAM7117疑似新种,菌株LAM2020是疑似新属。基于系统分类学研究可得,菌株LAM7117为Arthrobacter属的一株新种,被命名为Arthrobacter sulfonylureivorans sp.nov;菌株LAM2020所属是首次报道有氯嘧磺隆降解功能,丰富了氯嘧磺隆降解微生物资源,并且菌株LAM2020在30℃,p H 7.0,底物浓度100 mg/L的条件下,5 d后降解率达到90.5%,具有广泛的应用潜力,为此对菌株LAM2020的降解特性及降解机制展开研究。采用单因素实验及响应面方法,优化降解菌株LAM2020对氯嘧磺隆降解条件。结果表明,在30℃,p H 6.5,底物浓度100 mg/L的条件下,菌株LAM2020的降解效果最好。利用高效液相色谱质谱联(LC-MS)的方法对菌株LAM2020的降解代谢产物ESI源检测结果表明,在负离子模式中,检测到邻甲酸乙酯苯磺酰基异氰酸,邻磺酰苯甲酸亚胺,邻甲酸乙酯苯磺酰胺,邻甲酸苯磺酰胺,2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶。基于上述代谢产物对菌株LAM2020的氯嘧磺隆降解途径进行了推测:氯嘧磺隆中的酯键断裂;氯嘧磺隆中的脲桥断裂。对降解菌株LAM2020进行全基因组测序可得,LAM2020的基因组中含有5024个基因,总长度为4424553bp,并初步分析预测1个细胞色素P450基因,10个水解酶基因,2个羧酸酯酶基因,10个糖基转移酶基因。同时对降解菌株LAM2020进行转录组测序,预测氯嘧磺隆降解相关的酯酶降解基因H显著上调,该基因全长777bp,蛋白大小为258Aa,该酯酶有Gly-X-Ser-X-Gly基本模序;通过NCBI数据库的Blast分析,该酯酶与现有基因的最高相似性为82.56%。将基因H克隆,外源表达,纯化后,发现基因H在30℃,p H 7.0,底物浓度50mg/L的条件下,1 d后降解率可达到99.5%。通过代谢组学分析,并结合HPLC检测降解菌株LAM2020产生的短链有机酸(草酸和富马酸),证实了氯嘧磺隆的水解导致氯嘧磺隆的脲桥断裂。菌株利用葡萄糖为碳源,在胞内产生TCA及乙醛酸循环为机体产生能量,同时会产生草酸以及富马酸,排出体外,进而使氯嘧磺隆在酸性条件下致使脲桥断裂。敏感作物玉米水培实验表明,降解菌LAM2020对氯嘧磺隆有一定的解毒功能。在5 mg/L的氯嘧磺隆农药基础上加入OD600=0.2的LAM2020降解菌对玉米的株高,鲜重的抑制率分别是4.62%,7.27%;
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