Lambda-cyhalothrin胁迫下农田土壤微生物特征及降解菌筛选

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本文通过采集高效氯氟氰菊酯(Lambda-cyhalothrin)不同胁迫浓度下农田土壤样品,对微生物三大主要类群和功能群数量、土壤呼吸、土壤酶活性等土壤微生物和生化指标进行测定,首次评价高效氯氟氰菊酯对土壤微生物和土壤酶活性的影响。并利用分子生物学手段研究降解菌筛选过程的原理。初次利用高效氯氟氰菊酯降解菌及其胞内粗酶液进行受污染植物的盆钵试验,并对受污染土壤进行生物修复研究。   在实验的30d内,高效氯氟氰菊酯对固氮菌和解磷菌没有影响。7d测定20mg.L-1和50 mg.L-1高效氯氟氰菊酯使放线菌数量明显高于对照组(p<0.05),表现出对生长有促进作用;同时100mg.L-1高效氯氟氰菊酯对细菌和真菌都有明显抑制作用(p<0.05)。14d高浓度底物对真菌仍有明显抑制作用;50 mg.L-1和100 mg.L-1高效氯氟氰菊酯对解钾菌有明显抑制作用(p<0.05)。0~14d100 mg.L-1的高效氯氟氰菊酯可促进土壤呼吸,CO2释放量明显高于对照组(p<0.05)。高效氯氟氰菊酯对过氧化氢酶和多酚氧化酶无影响。14d50 mg.L-1和100 mg.L-1的高效氯氟氰菊酯对土壤脱氢酶有抑制作用,该酶活性与对照组相比差异显著(p<0.05)。从14d开始原100mg.L-1高效氯氟氰菊酯土样中脲酶活性降低且与对照组差异显著(p<0.05),并且这种显著性一直持续到第21d。21d发现50mg.L-1高效氯氟氰菊酯也抑制脲酶活性,该种酶活性与对照组差异显著(p<0.05)。以上结论可以得出由于高效氯氟氰菊酯向农田土壤中的投入,高浓度的受试农药在30d中使土壤微生物种群数量、土壤性质发生变化,进而影响到土壤质量,使农田土壤生态系统的正常物质转化和能量循环发生了变化。本试验为更合理使用高效氯氟氰菊酯,及农田生态效应评价提供有利的理论依据。   利用16S rDNA-PCR-DGGE方法研究富集筛选降解菌过程中细菌的动态变化。通过组间矩阵相似度比较得知,沈阳化工研究院农药厂周边受污染土壤样品从100   mg.L-1到200 mg.L-1高效氯氟氰菊酯富集过程中相似性较低,表现为58.5%,表明由于加入高浓度的高效氯氟氰菊酯,使得菌群变化明显。第二次筛选结束后菌群数量和种类都大幅度下降,表现为组间相似度为55.6%。之后的筛选菌群相似性趋于稳定。沈阳市沙河镇废弃农药厂周边受污染土壤样品在各个富集过程中并未表现出菌群的明显变化,而是在第三次降解菌筛选结束后表现出与第二次筛选菌群相似性明显降低,为54.0%,之后菌群变化趋于平缓。本结论为深入研究降解菌筛选机理提供理论依据。   通过富集筛选培养方法分离得到两株高效降解高效氯氟氰菊酯的细菌wf2和Xs,经过生理生化和分子鉴定确认分别为铜绿假单胞菌和粘质沙雷氏菌。经72h对100mg.L-1高效氯氟氰菊酯的降解率分别为84.47%,82.74%0 wf2对高效氯氟氰菊酯降解作用的最优化条件为培养温度30℃、pH8.0、装液量60ml/250ml、接菌量10.0%、底物浓度10mg.L-1; Xs对高效氯氟氰菊酯降解作用的最优化条件为培养温度30℃、pH7.5、装液量120ml/250ml、接菌量15.0%、底物浓度10mg.L-1。Xs对多种抗生素敏感,其中链霉素对Xs有强烈的抑制作用。wf2在培养过程中产生色素影响实验结果观察。两株菌同时对甲氰菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯也有一定的降解效果,降解率分别为69%和55%、40%和35%、42%和76%。   盆钵试验表明菌株及其胞内粗酶液对青菜中残留的高效氯氟氰菊酯均有较好去除效果。wf2和Xs菌株72h对青菜表面高效氯氟氰菊酯的降解率达到70.58%和73.91%。胞内粗酶液降解实验也表现出较好的降解能力分别为34.42%和42.10%。   降解菌对土壤修复也达到了一定的效果,wf2和Xs14d在未灭菌和灭菌土壤中降解率分别为38.85%和32.75%,20.83%和17.65%。   本研究为降解高效氯氟氰菊酯提供了菌种资源,并为更合理地使降解菌应用于实际生产提供了的理论参数。
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