精噁唑禾草灵降解菌株Rhodococcus sp. DSB-1分离鉴定、降解机制及其应用研究

作     者：张浩 滑紫微 牛秋红 惠丰立 董维亮 周杰 陈兆进 李娜 Hao Zhang;Ziwei Hua;Qiuhong Niu;Fengli Hui;Weiliang Dong;Jie Zhou;Zhaojin Chen;Na Li

作者机构：南阳师范学院生命科学与技术学院河南南阳473061 南京工业大学生物与制药工程学院江苏南京211816 南阳师范学院农业工程学院河南南阳473061 

出 版 物：《微生物学报》 (Acta Microbiologica Sinica)

年 卷 期：2020年第60卷第10期

页      面：2226-2241页

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：河南省能源微生物资源可持续利用创新型科技团队 河南省高等学校重点科研项目(20A180020) 南阳师范学院高层次人才科研启动费资助项目(2019ZX015,2019ZX013) 

主　　题：精噁唑禾草灵 微生物降解 水解酶基因pepE 定殖 强化修复 

摘      要：【目的】分离并鉴定精噁唑禾草灵高效降解菌株,为开发高效降解菌剂,强化精噁唑禾草灵原位修复,保证黄瓜产品安全提供菌株资源和理论依据。【方法】利用富集培养的方法分离降解菌株,并通过形态学、生理生化特征和16S rRNA基因进化分析进行鉴定;HPLC/MS鉴定菌株降解精噁唑禾草灵的中间产物,采用鸟枪法建库克隆降解过程中关键的水解酶基因,并进行异源表达,利用Michaelis-Menten双倒数曲线图测定酶动力学参数;通过正交试验确定菌株液态发酵参数,并通过对黄瓜灌根接种的方式,研究降解菌株对黄瓜根际土壤中精噁唑禾草灵的降解以及甘露醇对降解效率的强化作用。【结果】Rhodococcus ***-1在24 h内能将100 mg/L精噁唑禾草灵完全转化为精噁唑禾草灵酸,降解最适温度和pH分别为30℃和8.0。克隆得到一个精噁唑禾草灵水解酶基因,命名为pepE。水解酶PepE对精噁唑禾草灵的Km为28.2μmol/L,kcat/Km为11.0 L/(μmol·s)。在发酵温度30℃、通气量1:0.4、搅拌速度200 r/min、培养时间48 h条件下,液态发酵所得菌剂对精噁唑禾草灵的降解效率最高。投加至黄瓜根际的菌株DSB-1可以在黄瓜根系定殖,12d内完全降解黄瓜根际环境中10mg/kg的精噁唑禾草灵。此外还发现添加甘露醇可强化菌株的修复能力,降解效率相对于未添加的处理提高14.8%。【结论】菌株DSB-1具有原位修复精噁唑禾草灵污染土壤的潜力。