多食鞘氨醇杆菌和粘着剑菌对己唑醇的降解研究

作     者：安小康 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：徐军

授予年度：2019年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 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] 120405[管理学-土地资源管理] 0713[理学-生态学] 

主      题：多食鞘氨醇杆菌 粘着剑菌 转录组 己唑醇 微生物降解 

摘      要：己唑醇是一种我国广泛使用的三唑类杀菌剂,具有广谱、高效的特点,主要用于防治水稻纹枯病、小麦白粉病和番茄灰霉病等。己唑醇在环境中具有较高的稳定性、不容易被分解,且具有发育毒性和潜在的致癌性,因此,己唑醇的存在对环境构成一定的风险。多食鞘氨醇杆菌B-3和粘着剑菌E-3为本实验室中筛选得到的己唑醇高效降解菌,前期已对多食鞘氨醇杆菌B-3进行了降解特性和降解途径的研究,而粘着剑菌E-3为新筛选出来的己唑醇降解菌,因此本文以多食鞘氨醇杆菌B-3和粘着剑菌E-3为研究对象,分别对多食鞘氨醇杆菌B-3降解己唑醇的机理、多食鞘氨醇杆菌B-3在土壤中的模拟应用以及粘着剑菌E-3对己唑醇的降解特性进行了研究,为己唑醇的生物修复提供基础数据,具体结论如下:(1)应用从头测序对多食鞘氨醇杆菌B-3的全基因组进行了全扫描测序,结果表明,多食鞘氨醇杆菌含有5523个基因,基因总长度为5394999 bp,占基因组的88.26%,在基因区中,GC含量为41.11%。然后,分别对基因进行NR、COG、GO和KEGG注释,将该基因组作为转录组数据分析的参考基因组。(2)使用RNA测序对己唑醇处理组和溶剂对照组间多食鞘氨醇杆菌B-3进行转录组测序。结果显示:在处理组与对照组之间一共有864个差异基因,其中有337个上调基因,527个下调基因。GO分析表明,差异基因主要集中在催化活性、结合蛋白、代谢过程和膜部分。KEGG分析表明,差异基因主要集中于代谢,其中主要包括碳水化合物代谢、能量代谢和氨基酸代谢。通过对差异基因的深入挖掘,发现在多食鞘氨醇杆菌B-3中,醛脱氢酶和单加氧酶显著上调表达,而多食鞘氨醇杆菌B-3可以使己唑醇氧化生成2-(2,4-dichlorophenyl)-1-(1H-1,2,4-triazol-1-yl)hexane-2,5-diol,该反应则可能由于单加氧酶的参与。同时,与有毒物质代谢和排毒相关的RND转运蛋白和ABC转运蛋白也出现了上调表达,这些基因可能与己唑醇的降解有关。(3)研究了多食鞘氨醇杆菌B-3在土壤中对己唑醇的降解,结果表明,土壤微生物对己唑醇的降解有很大程度的影响,添加的多食鞘氨醇杆菌B-3可以与土壤中微生物协同作用,促进土壤中己唑醇的降解。在自然土中,己唑醇的降解半衰期为138.6 d,添加降解菌的自然土中,己唑醇的的半衰期为77.0 d;添加降解菌的灭菌土中,己唑醇的半衰期为346.5 d,而在不添加降解菌的灭菌土中,己唑醇基本没有降解。(4)在多食鞘氨醇杆菌B-3培养过程中,发现了一株对己唑醇有降解活性的粘着剑菌,是一株可以固氮和促进植物生长的根际细菌。优化了粘着剑菌E-3对己唑醇的降解条件,结果表明,在温度为30℃,pH为6.0,初始接种量为0.2 g/L和己唑醇的初始浓度为50 mg/L时,粘着剑菌E-3对己唑醇降解率最高,7 d内降解率为74.7%,半衰期为3.6 d。