菊酯农药微生物降解的异构体选择性特征-《江苏农业科学》(2019年10期).docx

龙源版权所有 菊酯农药微生物降解的异构体选择性特征作者：张亚杰 李劭彤 李朝阳 罗湘南 田晶 李巧玲来源：《江苏农业科学》2019年第10期 摘要：从农药厂排放污泥中筛选分离得到1株可以以甲氰菊酯为唯一碳源生长的细菌菌株W-10，经鉴定为粪产碱杆菌。考察其对甲氰菊酯（FP）、氯菊酯（PM）和高效氟氯氰菊酯（β-CF）的降解特征，降解半衰期分别为5.06、3.40、4.03 d，重点研究菌株W-10对不同异构体和对映体的降解差异。结果表明，3种菊酯虽然结构相近，但氯菊酯和高效氟氯氰菊酯的顺反异构体呈现不同的降解选择性，菌株W-10分别优先降解氯菊酯的顺式体和高效氟氯氰菊酯的反式体;此外，菌株W-10对对映体的降解选择性则主要体现在高效氟氯氰菊酯反式异构体所包含的一对对映体上。 关键词：甲氰菊酯;氯菊酯;高效氟氯氰菊酯;微生物降解;异构体;对映体;选择性降解行为 中图分类号： X132;X592 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）10-0278-03 拟除虫菊酯是人工合成的一类仿生农药，广泛用作农业和卫生杀虫剂。菊酯农药种类较多，结构也较类似，大多数含有1个或者多个手性中心，立体结构较为复杂，一般包含2个以上顺反异构体，同时每个顺式或反式异构体又含有1对对映异构体。研究表明，不同的菊酯异构体，其杀虫活性及对非靶标生物的毒性往往存在很大差异[1-2]。同时当菊酯施用到田间后，不同异构体在环境中的消解也显示出很大的不同，这种差异主要是由环境微生物的代谢作用造成[3-4]。当前，国内外有关菊酯在环境中对对映体或异构体的选择性降解有很多研究[5-7]，但从微生物水平上考察单一微生物菌株对菊酯异构体的降解差异，则只有很少的报道[8-9]。本研究从农药厂污泥中筛选得到1株菊酯的优势降解菌株，研究其对甲氰菊酯（FP）、氯菊酯（PM）和高效氟氯氰菊酯（β-CF）（结构见图1）的降解行为，重点考察其对不同异构体和对映体的降解特征。相关研究结果有助于阐释菊酯农药在环境中的对映体选择性降解行为，同时可为菊酯農药的微生物强化修复提供理论和试验依据。 1 材料与方法 1.1 材料与试剂 污泥取自河北省石家庄某农药厂;甲氰菊酯乳油（89%）由河北威远生物化工股份有限公司惠赠;甲氰菊酯标准样品（98%）购自上海市农药研究所;正己烷、乙酸乙酯、异丙醇等购自天津市大茂化学试剂厂，均为色谱纯。本试验于2016年在河北科技大学生物科学与工程学院实验室完成。 1.2 培养基 富集培养基：蛋白胨10 g、NaCl 1 g、KH2PO4 1 g、水 1 000 mL（pH值为7.0～7.2）;普通培养基：牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g、水1 000 mL（pH值为7.0～7.2）;基础培养基：NH4NO3 1.00 g、MgSO4·7H2O 0.50 g、（NH4）2SO4 0.50 g、KH2PO4 0.50 g、NaCl 0.50 g、K2HPO4 1.50 g、酵母浸粉0.05 g、水1 000 mL（pH值为7.0～7.2），固体培养基在此基础上加入2%琼脂粉。 1.3 试验仪器 安捷伦1200型高效液相色谱仪（带G1314B紫外检测器）、超净工作台、超声波清洗器、pH计、摇床、灭菌锅等。 1.4 菊酯降解菌的筛选 将100 mL含甲氰菊酯农药（100 mg/L）的富集培养基装入250 mL三角瓶中，灭菌、冷却后加入污泥10 g，于30 ℃、180 r/min下摇床培养7 d，此后按10%的接种量转接到下一批含甲氰菊酯（质量浓度依次为100、200、300、400、500 mg/L）的富集培养基中，每个浓度在相同条件下培养7 d后，再按10%的接种量转接到含甲氰菊酯为500 mg/L的基础培养基中，继续培养14 d，此后进行梯度稀释并涂布到普通固体培养基上，反复进行平板划线分离，直至得到单菌落，将单菌落进行甘油管保存，最终得到3株优势菌株。通过后续甲氰菊酯降解试验，选择降解性能最好的1株进行详细研究，命名为W-10。 1.5 菌种鉴定 将稀释好的菌液涂布于牛肉膏蛋白胨培养基上，待菌落长出后，采用革兰氏染色以及芽孢染色后镜检。另外进行葡萄糖发酵试验、甲基红试验等生理生化鉴定[10]，并提取菌株DNA扩增后送往生工生物工程（上海）股份有限公司进行测序，将16S rDNA的序列结果与GenBank数据库中的核酸数据进行同源性对比[11]。 1.6 降解效能的测定 以W-10菌株为种菌，进行菌液配制，以接菌量5%（菌液D600 nm≈0.5）接种到装有100 mL含10 mg/L甲氰菊酯的无菌液体基础培养基中，加入1 mL吐温-20，以含相同浓度无菌液体基础培养基作对照，在30 ℃、180 r/m