發(fā)布時間：2020-05-28 19:07

【摘要】：除草劑阿特拉津在全世界都得到了廣泛的應(yīng)用,其使用歷史已經(jīng)超過40年,目前仍被大量使用。該物質(zhì)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、殘留期較長和不易被降解等特點,對人類的健康和自然環(huán)境都有著很大的威脅。本論文從農(nóng)用玉米田的土壤中分離出對阿特拉津有較好降解效果的菌株,深入地研究了菌株的降解特性及其修復(fù)污染土壤的能力,為該除草劑的污染修復(fù)篩選出有價值的菌種資源。本研究利用富集法從黑龍江省哈爾濱市巴彥縣施用多年阿特拉津的玉米地的表層土中分離出兩株降解效果很好的降解菌株LY-1和LY-2,它們均能以該除草劑為唯一氮源生長。根據(jù)生理生化和16S rDNA序列的分析結(jié)果,初步鑒定這兩株菌分別屬于節(jié)桿菌屬(Arthrobacter sp.)和腸桿菌屬(Enterobacter sp.),這兩株菌分別命名為Arthrobacter sp.LY-1和Enterobacter sp.LY-2,其中LY-2是第一次被詳細(xì)報道的能降解阿特拉津的腸桿菌。利用已知的基因序列進行相應(yīng)引物的設(shè)計,通過PCR檢測,結(jié)果表明,LY-1含有與阿特拉津降解相關(guān)的基因trzN和atzBC,對測序后的序列進行比對,這三個基因與節(jié)桿菌(Arthrobacter aurescens)TC1基因序列的同源性均超過97%;LY-2含有atzABC基因,經(jīng)過比對,這三個基因與節(jié)桿菌(Arthrobacter aurescens)TC1和假單胞菌(Pseudomonas sp.)ADP基因序列的同源性均超過98%,菌株LY-1和LY-2降解該除草劑得到的終產(chǎn)物均為沒有毒性的氰尿酸。菌株LY-1和LY-2在48 h左右對100 mg/L的阿特拉津的降解率分別為99.5%和98.7%,這兩株菌適宜的溫度范圍分別是20-35°C和25-35°C,適宜的pH范圍分別是6.0-10.0和6.0-9.0,最適溫度都是30°C,最適pH都是7.0,最佳的碳源分別是淀粉和蔗糖,外加氮源時并沒有降低這兩株菌對阿特拉津的降解率。后續(xù)實驗中分別研究了菌株LY-1和LY-2對未滅菌的阿特拉津污染土壤的修復(fù)能力。結(jié)果表明,這兩株菌對土壤中阿特拉津的降解與培養(yǎng)時間和接種到土壤中的菌落數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)接種菌株LY-1和LY-2的菌落數(shù)為1×10~6 CFU/mL時,在室溫下培養(yǎng)7 d,降解率分別為70.9%和60.4%,若在室溫下培養(yǎng)14 d,降解率分別增加到86.7%和84.1%;當(dāng)接種菌株LY-1和LY-2的菌落數(shù)為1×10~8 CFU/mL時,在室溫下培養(yǎng)7 d,降解率分別為90.6%和78.9%,若在室溫下培養(yǎng)14 d,降解率分別增加到95.3%和90.1%。這兩株菌可以在相對較短的時間內(nèi)表現(xiàn)出良好的修復(fù)效果,在修復(fù)阿特拉津污染土壤方面有很大的應(yīng)用價值。
【圖文】：

圖 1-1 阿特拉津的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1-1 The chemical structure of atrazine地、玉米和高粱等田地中的某些一年生的禾本科或者闊長都能起到一定程度的抑制作用[6-8]。阿特拉津純品的外狀，熔點約在 172-174°C 之間，在水中的溶解度很小，較大，如在甲醇中約在 18 g/L 左右，氯仿中約在 52[9, 10]。在酸性或者堿性的條件下，該物質(zhì)可以穩(wěn)定的[11, 12]

1.4.3 阿特拉津的降解途徑及降解基因利用微生物降解阿特拉津的方法已有多年的歷史，在研究初期，科研人員并不認(rèn)同這種方法[83]。隨著研究的逐漸深入，從 1995 年開始，科研人員不斷的篩選出多個可以將阿特拉津作為唯一氮源生長的菌株，，它們對該物質(zhì)降解的主要過程大致有：脫烷基、水解和開環(huán)[84]。在這些菌株中 Arthrobacter aurescens. TC1 和 Pseudomonas sp. ADP 是研究除草劑阿特拉津的降解途徑的模式菌株，其降解途徑已經(jīng)被詳細(xì)的研究[61]。降解該除草劑的第一步多是脫氯水解，然后轉(zhuǎn)化成羥基阿特拉津，由于未發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物有不良的影響，所以該過程對我們的生態(tài)環(huán)境很有意義[85]。該除草劑在 Arthrobacter aurescens TC1 的 trzN 基因所編碼的阿特拉津脫氯水解酶作用下，轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物羥基阿特拉津，接著在其 atzB 和 atzC 基因所編碼的羥基阿特拉津乙胺基水解酶和 N-異丙基氰尿酰胺異丙基水解酶的作用下，先將中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為 N-異丙基氰尿酰胺，最終轉(zhuǎn)化為氰尿酸。Pseudomonas sp. ADP 則是在 atzA、atzB 和 atzC 基因所編碼的酶的作用下生成氰尿酸，然后在 atzD、atzE 和 atzF 基因所編碼的酶的作用下生成終產(chǎn)物 NH3和 CO2。微生物降解阿特拉津的途徑見圖 1-2[86]。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X172;X53

【參考文獻】

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本文編號：2685690