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嘧菌酯属于甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,能有效防治多种由真菌(卵菌纲、子囊菌纲、担子菌纲和半知菌纲等)引起的作物病害。然而该杀菌剂的频繁使用导致其残留污染问题日益严重,因此,治理嘧菌酯农药残留对保障人类健康和环境安全具有重要意义。以微生物为主体的生物修复技术具备了操作简单、经济实用、无二次污染等优点,已成为处理嘧菌酯残留污染问题的有效措施。本文从污染环境样品中筛选并驯化得到嘧菌酯高效降解菌株,并进行菌种鉴定;测定其降解特性;鉴定嘧菌酯的微生物降解产物,推测其降解途径;并研究降解菌株的土壤生物降解效果,为今后开发应用嘧菌酯残留降解菌提供理论基础。主要研究结果如下:1、嘧菌酯降解菌的筛选与鉴定采用富集与驯化方法,从环境样品中分离纯化得到83株细菌,并利用高效液相色谱法(HPLC)分析测定菌株对嘧菌酯的降解能力。菌株ZX-3高度耐受并降解嘧菌酯(>800 mg·L-1),培养5 d后,菌株ZX-3对50 mg·L-1嘧菌酯的降解率达到80%以上。根据菌株ZX-3的形态学特征、生理生化特性、16S r DNA序列分析及Biolog系统鉴定结果,将其鉴定为副球菌(Paracoccus communis)。2、菌株ZX-3降解特性研究(1)菌株生长与降解关系曲线表明:菌株ZX-3对嘧菌酯降解与其生长呈正相关。1-2天为菌株的生长对数期,此时该菌株对嘧菌酯的降解效率最快;培养7 d后,菌株ZX-3对嘧菌酯的降解率达到83.8%。(2)菌株降解特性结果表明:温度、p H、接菌量和嘧菌酯初始浓度对菌株ZX-3降解效果影响显著。单因素试验结果表明:菌株ZX-3降解嘧菌酯的最佳温度、p H和接菌量范围,分别是30℃-35℃,7.0-8.0,2.000-2.300(OD600)。在菌株ZX-3对嘧菌酯的生物降解过程中,嘧菌酯既是反应的基质,同时也是抑制剂。(3)菌株ZX-3能利用嘧菌酯、醚菌酯、吡唑醚菌酯作为唯一碳源生长,培养7 d后,菌株ZX-3对50 mg·L-1的嘧菌酯、醚菌酯和吡唑醚菌酯降解率分别为83.8%、50.7%和53.7%。菌株ZX-3对多种不同甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂均具有降解能力。3、降解产物鉴定及降解途径分析采用GC-MS分析,菌株ZX-3在降解嘧菌酯的过程中产生3种潜在的中间代谢产物,编号分别为A、B和C,其保留时间分别为14.797、15.273和15.759 min。根据产物质谱图解析和数据库(NIST)检索,产物A、B和C分别鉴定为:2-氨基-4-(4-氯苯基)-3-氰基-5,6-二甲基-蝶啶、2-氨基-4-羟基-6,8-二甲基-7-羟基蝶啶和6,8-二氟-4-羟基喹啉-3-羧酸乙酯。根据嘧菌酯及3个中间代谢产物的化学结构,推测菌株ZX-3对嘧菌酯的代谢途径如下:嘧菌酯的2个芳香环在菌株ZX-3的作用下发生羟基化反应并与其他基团发生共轭作用,裂解产生产物A、B和C。4、菌株ZX-3在土壤中降解能力测定菌株的土壤生物降解实验结果表明:菌株ZX-3能加快土壤中添加的嘧菌酯的降解,处理10 d后,对照组中嘧菌酯的自然降解率只有26.4%;而经过菌株ZX-3处理的土壤中嘧菌酯降解率达到77.1%。