麦草畏降解菌株的筛选和鉴定(2)

麦草畏是一种激素型除草剂具有激素活性,它的主要作用方式为改变茎叶和根系的 发育,从而造成植株引起开花异常等的多种异常反应。麦草畏的水溶性


麦草畏是一种激素型除草剂具有激素活性,它的主要作用方式为改变茎叶和根系的

发育,从而造成植株引起开花异常等的多种异常反应。麦草畏的水溶性较高,且容易被植物茎叶及根系吸收,会在植物体内通过韧皮部和木质部进行传导,能够在植物的活跃分生组织及代谢活动旺盛的部位上不断累积,从而最终阻碍植物体内正常的激素活动从而引发茎叶和根的畸形,细胞分裂、伸长和分化不规律,破坏核酸代谢,产生类似于2, 4-滴类除草剂所特有的药效症状,最终致使敏感植物枯死[1]。

据现有研究表明,麦草畏会抑制人体神经系统乙酰胆碱酯酶的生成,同时会增加非霍奇金淋巴癌的患病几率;试验的结果使得试验动物的体重减轻、肝脏受损,雌性动物会出现堕胎,严重时还会造成眼瞎;还有试验结果显示出麦草畏还会导致人体血细胞、细菌和大麦的基因损坏;其生产中残留的致癌物质亚硝基二甲胺和3, 7-二氯二苯并对二英,会引起试验动物的先天缺陷和癌症[1]。并且麦草畏容易挥发,如果高温施用会形成雾滴而漂移数十里,会对周围敏感的阔叶作物易造成药害,从而导致作物减产。此外,麦草畏在土壤中的迁移,一方面会造成河流、池塘和地下水的污染,另一方面还会抑制土壤养分循环中的某些生物的活动,从而破坏土壤肥力,增加植物病害[1]。国外已有研究报道,在农田、地表饮用水源、江河口等地方检测到麦草畏[2]。

微生物的活动是麦草畏在自然界中降解的重要因素,这为麦草畏的生物修复提供可能。微生物修复具有以下优点:

(1) 成本低,能节省治理费用。

(2) 处理效果好,能极大降低污染物浓度。

(3) 对环境影响小,产物不会对环境造成二次污染。

(4) 适用范围广。因而寻找麦草畏的高效降解菌对于治理麦草畏造成的环境污染具有重要的现实意义。

国内对于磺酰脲除草剂、二苯醚除草剂等我国使用最广泛的除草剂已有大量的研究,包括高效降解菌株的寻找和降解特性研究,并且在应用上也有了很大的进展,但对于近年才在中国市场发展起来的麦草畏研究还比较少。目前国外报道的麦草畏降解菌株,包括好氧菌Stenotrophomonas(以前鉴定为Pseudomonas)maltophilia DI-6,Sphingomonas sp. RW5,Sphingobium sp. Ndbn-10和Sphingomonas sp. Ndbn-20,厌氧菌Moorella thermoacetica[4]。国内也首次分离筛选到苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)的麦草畏降解菌。

麦草畏的分子式为C8H6Cl2O3 。根据现有报道[4],现发现的多种麦草畏降解菌在降解麦草畏时,先将麦草畏脱甲基生成没有除草活性的3,6-二氯水杨酸(C12H14Cl2O2),再进一步降解成其他物质。

图1 麦草畏脱甲基

Fig. 1 Dicamba demethylation

另外根据顾继东等的研究,麦草畏有难以被厌氧彻底降解矿化的特征,所以在生物修复中需要提倡以好氧为主的优化工艺,以加速麦草畏的彻底矿化降解[5]。因此应当推进好氧麦草畏降解菌的研究,从而为麦草畏污染的生物修复的实际的应用提供科学依据与材料基础。

目前该类研究主要方向为通过筛选更高效的菌株,用基因工程来提高菌种在环境中的适应性,提高菌株活性和加强其降解除草剂的能力。此外还可以定位降解麦草畏的有效基因,作为基因工程的资源,能够应用于转基因。

本实验将尝试从土壤样品中分离出能够降解麦草畏的菌种,以期为麦草畏在土壤环境中的降解规律研究和降解基因的克隆提供基础资料和科学依据。

1 材料与方法

1.1菌株的分离筛选

用传统的富集传代培养和涂布分离的方法从土壤样品中分离出目的菌株。