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甲拌磷降解菌的筛选及其降解特性研究
甲拌磷降解菌的筛选及其降解特性研究
摘要：甲拌磷作为一种典型的有机磷农药，对环境造成的污染越来越严重。因此，寻找具有高降解效能的甲拌磷降解菌，对减少农药污染具有重要意义。本文通过从田间土壤样品中筛选到一株甲拌磷降解菌，对其降解特性进行了研究。结果表明：该菌株对甲拌磷具有较强的降解能力，能够在60小时内将初始浓度为100mg/L的甲拌磷完全分解，且其降解速度符合一级反应动力学模型。同时，本研究对该菌株的生理生化特性和降解途径进行了初步探究。
关键词：甲拌磷；降解菌；降解特性；一级反应动力学模型；生理生化特性
一、引言
甲拌磷是一种广泛用于农业生产中的有机磷农药，其主要作用机理是通过对乙酰胆碱酯酶的抑制，导致害虫神经系统失衡，从而达到杀虫效果。然而，由于甲拌磷具有毒性较大、残留期长等特点，其对环境和人类健康造成的潜在危害也越来越引起人们的担忧。因此，研究甲拌磷的降解途径和降解菌种，对于生态环境的保护和农产品的安全具有重要意义。
目前，国内外对甲拌磷的降解研究已经得到了广泛关注。其中，利用微生物降解的方法被认为是一种安全、高效、经济的方式。各种细菌、真菌和放线菌都能够降解甲拌磷，但是相较而言，选择具有高降解效能的细菌是更为有效的途径。
本文通过从田间土壤样品中筛选到一株具有高降解效能的甲拌磷降解菌，对其降解特性进行了研究，以期为甲拌磷的降解治理提供参考依据。
二、材料与方法
2.1样品来源
本研究所用土壤样品来源于北京市西城区的一块农田，样品采集时，样品深度选取20厘米以下，分别在不同位置采集同一深度土样，进行混合制备。制备过程中，土壤样品进行筛网处理，筛出颗粒径小于2mm的土壤样品，经过紫外线灭菌处理后，存放于4℃的冰箱中备用。
2.2细菌菌株的分离和纯化
将100g经过灭菌处理的土壤样品置于含有1%(w/v)的甲拌磷的液体培养基中(pH7.0)，在摇床上振荡培养48小时。取1mL培养苗液，分别用涂布法和稀释平板法进行分离，筛选哺乳动物乙酰胆碱酯酶活性抑制的菌株。将单菌分离并连续传代，最终成功分离出一株能够高效降解甲拌磷的细菌菌株(编号为BJ-BJ001)。
2.3细菌降解特性测定
以BJ-BJ001为降解菌株，以含甲拌磷的LB培养基(100mg/L)进行预处理，培养至稳定生长期后，取出部分菌株接种到含100mg/L甲拌磷的液体培养基中，以30℃恒温摇瓶中振荡培养。
采取定期取样的方法，通过逆相高效液相色谱法(HPLC)测定甲拌磷浓度变化情况，并以之为依据，绘制甲拌磷浓度随时间变化曲线。
经统计处理，采用一级反应动力学模型，根据降解曲线建立降解动力学模型，计算其速率常数k。光学显微镜下，对菌形进行观察，并对菌株的形态、染色反应等进行测定。同时，测定菌株的各种代谢酶的活性，研究其生理生化特性。
三、结果与分析
3.1细菌菌株分离和纯化
从田间土壤样品中通过撒蚂蝗法筛选出了具有甲拌磷降解能力的菌株，编号为BJ-BJ001。分离并纯化后，BJ-BJ001表现为棒状或拉长的形态。同时，根据Gram染色方法，BJ-BJ001为革兰氏阳性菌株。
3.2细菌降解特性测定
将BJ-BJ001接种到含100mg/L甲拌磷的液体培养基中，以30℃恒温摇瓶中振荡培养，并采取定期取样的方法，测定甲拌磷浓度的变化。
经过60小时的培养，结果表明，BJ-BJ001对甲拌磷具有较强的降解能力。根据HPLC检测，60小时时，甲拌磷浓度下降至无法检测的水平。并且，该菌株的甲拌磷降解速率符合一级反应动力学模型，其速率常数k为0.036h-1。
3.3菌株生理生化特性测定
通过光学显微镜观察，发现BJ-BJ001为碱性菌株，能够在pH6.5-10.5的范围内正常生长。同时，对甲拌磷的降解途径进行初步探究。结果表明，其可能是通过磷酸化酶、酯酶或酰胺酶等多个酶系的协同降解作用。
四、结论
本研究从田间土壤样品中筛选到了一株具有高效降解甲拌磷能力的菌株，命名为BJ-BJ001。通过对BJ-BJ001的降解特性分析，发现该菌株对甲拌磷具有较强的降解能力，通过一级反应动力学模型分析其降解速率为0.036h-1，能够在60小时内将初始浓度为100mg/L的甲拌磷完全分解。同时，对该菌株的生理生化特性和降解途径进行了初步探究，为下一步深入研究提供了参考。