植物内生菌降解二甲四氯的菌株筛选及其降解特性研究

作     者：封国君 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾东强

授予年度：2017年

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] 

主      题：除草剂 二甲四氯 降解 内生真菌 拟茎点霉属 炭角菌属 

摘      要：二甲四氯(MCPA)是一种选择性、内吸传导型和激素型的苯氧乙酸类除草剂。主要用于防除小粒谷物、水稻、豌豆和草坪作物中的多种一年生和多年生双子叶宽叶杂草以及某些单子叶杂草。该除草剂在广西甘蔗田大量使用,对套种和后茬作物可能产生药害。本试验以二甲四氯为研究对象,主要针对二甲四氯降解微生物的筛选及其降解特性展开研究,从茅草、飞机草和番石榴等植物体内筛选出对二甲四氯有降解作用的菌株,为利用微生物降解二甲四氯及其在土壤修复上的应用提供科学依据。主要研究结果如下:1.二甲四氯的降解菌的筛选采集茅草、飞机草和番石榴等植物样本,通过平板涂布法和摇瓶富集法等手段,从植物体内筛选出对二甲四氯有降解作用的菌株5株。其中细菌3株,分别命名为E47、E67和E69号,真菌2株,分别命名为E41号和E68号。选取效果较好的内生真菌E41号和E68号作为本课题主要研究对象,对其降解特性进行研究。2.降解菌的鉴定运用形态学和分子生物学的手段对分离的菌株进行了鉴定。对细菌E47、E67和E69号16S rDNA序列分析,分别鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、短小杆菌属(Curtobacterium sp.)和短小杆菌属(Curtobacterium sp.)。对真菌E41和E68进行ITS、TUB和LUS rDNA序列分析,结合真菌形态特征,分别鉴定为拟茎点霉属(Phomopsis sp.)和炭角菌属(Xylaria sp.)。3.降解菌的降解特性研究利用液相色谱法检测降解菌对二甲四氯的降解效果,对菌株E41和E68降解二甲四氯的条件(最适温度、pH、营养源)进行优化和降解动力学进行研究。结果表明,以50.0 mg/L为起始浓度,E41在pH值为5.0-7.0、温度为20.0-35.0℃和二甲四氯为唯一碳源时具有较好的降解效果,降解率最高为89.21%。降解动力学试验结果表明,培养条件在28.0 ℃和pH=7.0时半衰期为1.7 d。以50.0 mg/L为起始浓度,E68在pH值为4.0-5.0、温度为20.0-30.0 ℃和添加0.5%的葡萄糖时具有较好的降解效果,降解率最高为95.93%。降解动力学试验结果表明,以50.0 mg/L为起始浓度,培养条件在28.0 ℃和pH=5.0时,半衰期为3.0 d。4.二甲四氯降解产物鉴定使用气质联用仪和液质联用仪,鉴定E41和E68号降解菌对二甲四氯的降解产物,并与标准品进行比对,结果表明降解产物均为4-氯-2-甲基苯酚(4-Chloro-2-methylphenol)。对该降解产物进行定量分析,发现经5 d培养,E41和E68号降解菌的降解产物含量分别为12.18 mg/L和1.41 mg/L,随后其含量逐渐下降。5.降解菌在土壤中生物修复应用在室内条件下模拟研究降解菌对受二甲四氯污染土壤的修复效果,结果表明二甲四氯在未灭菌土壤、未灭菌土壤+E41和未灭菌土壤+E68号降解菌的三种处理中半衰期分别为12.84、2.07和4.62 d,在灭菌土壤、灭菌土壤+E41和灭菌土壤+E68号降解菌的半衰期分别为27.73、2.73和11.00d,在灭菌和不灭菌土壤中,添加降解菌的处理显著提高土壤中二甲四氯的降解速度。以小白菜为靶标生物,利用光照培养箱盆栽试验,进行植物药害研究,发现接种E41或E68号降解菌处理的植株生长情况均好于不接种降解菌的处理。以水稻为靶标生物,利用光照培养箱培养皿水培试验进行降解液毒性研究,E41和E68号降解液毒性低于原始药液毒性。