高效氯氰菊酯降解菌的筛选及其降解酶特性研究

高效氯氰菊酯降解菌的筛选及其降解酶特性研究拟除虫菊酯由于杀虫活性强、毒性低,已逐渐取代有机磷和有机氯农药,成为目前世界上生产和销售量最大的杀虫剂之一。但由于过度而广泛的使用而造成的环境污染和危害人类健康问题也受到人们的普遍关注。

微生物降解技术是去除菊酯类农药残留较理想的方法,具有成本低、效率高、无二次污染、生态恢复性好等优点,已成为当前研究的热点。国内外对菊酯的微生物降解进行了较为广泛的研究,对于其主要降解途径有了初步的了解,但有关高效氯氰菊酯降解菌的报道还比较少见。

本论文通过液体富集培养、极限浓度培养和多平板联用等方法,从农药厂车间以及排污口样品中筛选出一株细菌DL-4。该菌能以100mg/L高效氯氰菊酯农药作为唯一碳源生长,培养5天后降解率为67%。

经生理生化特性、全自动微生物鉴定及16SrDNA序列测试,DL-4为一株革兰氏阴性好氧菌,杆状,有芽孢,鉴定该菌为芽孢杆菌Bacillus sp.。Bacillus sp.DL-4降解特性研究表明:37 ℃、pH 7.0为降解菊酯农药的最佳发酵培养条件。

外加营养物质对降解效能有不同程度的提高,菌株DL-4在0.3%的酵母浸粉、蛋白胨和葡萄糖培养基中对高氯菊酯的降解率分别是85%,78%和87.5%。菌株

DL-4还可降解100 mg/L氯氰菊酯,降解率为65%,但不能降解甲氰菊酯、氰戊菊酯、联苯菊酯。

Bacillus sp.DL-4能够耐受并降解最高初始浓度为50-200 mg/L的高氯菊酯农药,但最佳底物浓度为100 mg/L。增加通气量可小幅提高农药降解率。

细胞经超声波破碎、有机溶剂沉淀重新溶解后,测得胞内粗酶液活力最高,表明菌株DL-4所产菊酯降解酶为胞内酶。酶学性质研究表明,农药降解酶的反应

温度为40-55℃,最适反应温度为45℃;酶的反应pH在6.0-8.0之间,最适反应pH为7.0。

金属离子影响实验表明,K+和Mg2+对酶反应有较明显的激活作用,Ca2+和Pb2+则对反应有明显的抑制作用,Fe3+、Fe2+、Cu2+和Zn2+作用不明显。