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甲基毒死蜱(〇,〇-二甲基-〇-3,5%6-三氯-2-吡啶基硫逐磷酸酯)是一种广谱型有机磷杀虫剂,它通过抑制乙酰胆碱酯酶的活性,干扰害虫正常的神经传导,并导致害虫死亡。甲基毒死蜱在世界范围内作为商品杀虫剂应用已有约40a的历史,1975年其被联合国粮农组织和世界卫生组织认可,推荐作为储粮害虫防护剂使用,并作为防治卫生害虫的有机磷农药之一。甲基毒死蜱的大量应用可能导致其在农作物中广泛残留,并不可避免地导致土壤及水体污染,这些均会对人类健康及生态环境造成潜在危害。因此,需要充分掌握甲基毒死蜱的残留状况及降解机制,并探索如何从污染的土壤、水体或农作物中去除甲基毒死蜱等农药残留。通常,具降解能力的微生物被认为在有机磷农药的环境分解及解毒中起重要作用。
目前也已经分离了一些甲基毒死蜱的降解菌株,例如&fm等分离到一株能高效降解甲基毒死蜱的伯克霍尔德氏菌BurGolerfsp.KR100,它能将甲基毒死蜱完全降解,同时也能降解乐果、马拉硫磷以及毒死蜱等多种有机磷农药;Abraham等获得的一株鞘氣醇杆菌Sphf@〇Dac$%umsp.JAS3也能有甲蜱。微生物甲蜱的关键步骤是将其水解为3,5,6-三氯-2-吡啶酚(TCP),但是降解中间物TCP在自然环境中的稳定性较其母体更高,导致TCP较甲基毒死蜱更难降解,并且还会抑制某些磷酸酯键水解酶对甲基毒死蜱的分解,这一般是由于TCP与酶发生某种程度的结合进而影响了酶活性。另外,TCP也具有较大的毒性,且水溶性比甲基毒死蜱更高,导致其更容易污染水体和土壤,从而放大其危害。
在研究甲基毒死蜱生物降解特性的过程中发现,某些甲基毒死蜱降解菌仅能将其分解为TCP,而不能将TCP降解,这可能导致只是在名义上消除了甲基毒死蜱残留。为此,从土壤中分离获得不同的甲基毒死蜱降解菌地衣芽孢杆菌ZL-7与荧光假单胞菌ZHLXL-2,对比分析二者在甲基毒死蜱降解速率、TCP降解能力、磷酸酯酶活性以及有机磷农药降解能力等方面的参数,以期更完整地掌握微生物降解甲基毒死蜱的特点和机制,并为处理甲基毒死蜱及相关农药污染打下更坚实的基础。
1材料和方法
1.1材料
试剂:甲基毒死蜱(98%)与甲基毒死蜱标准品购自Sigma-Aldrich公司(美国),TCP购自Dr.Ehrenstorfer公司(德国),乙腈、丙酮购自Merck公司(德国),所有化学试剂均为分析纯或以上级别。蛋白酶抑制剂混合物&0.3mg/mLEDTA、35"gmL苯甲基磺酰氟(PMSF)、0.7"g/mL抑肽素(pepstatin)、0.5"g/mL亮肽素(leupeptin)。培养基&(1)营养肉汤培养基:蛋白胨10g、牛肉浸膏3g、氯化钠5g、蒸馏水1L,pH值7.0;(2)LB培养基&蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g、蒸馏水1L,pH值7.0;(3)甲基毒死蜱降解菌分离培养基:K2HP040.61g、KH2P040.39g、KCl0.25g、MgSO%•7H〇0.13g、蒸馏水1L、微量元素液1.0mL(每升微量元素液含CaCl2•2H201.0mg、FeS04•7H2040mg、MnS04•4H2040mg、ZnS04•7H2020mg、CuS04•5H205mg、PaCl1.0g),pH值自然;甲基毒死蜱的添加量根据试验需要确定。仪器:岛津UV-2550分光光度计(日本)、Agilent™7890A气相色谱仪(美国)、Agilent™1200液相色谱仪(美国)、IKA™勻浆机(德国)、Sima3K30离心机(德国)、华美QHZ-98B振荡培养箱(中国太仓)、梅特勒S20KpH计(瑞士)、VCX130Sonic超声波细胞破碎仪(美国)、P-EiAP氮吹浓缩器(美国)、Esco™超净工作台(新加坡)。
1.2方法
1.2.1甲基毒死蜱降解菌的分离与鉴定用于降解菌分离的土壤样品取自四川遂宁农田(使用甲基毒死蜱3a以上)。取土样2.5g接种于100mL甲基毒死蜱降解菌分离培养基(甲基毒死蜱质量浓度为50mg/L)中,30g振荡培养(120r/mm),每隔1d测定甲基毒死蜱残留质量浓度(测定方法参照文献)。取3d降解率[降解率=(1-残余量/添加量)x100%]大于40%的培养液5mL,转接到含相同质量浓度甲基毒死蜱的降解菌富集培养基(营养肉汤)中,连续转接5次以上;再次验证降解效果后,在甲基毒死蜱降解菌分离培养基平板上涂布富集培养液,30g倒置培养,挑取生长旺盛的优势菌落在培养基平板上划线,分离纯化得到甲基毒死蜱降解菌的纯培养。微生物生化分析参考《Bergey’smanualofdeterminativebacteriology》和《常见细菌系统鉴定手册》;菌种鉴定采用Bilg™微生物鉴定系统和16SrDNA序列分析法。
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