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两株拟除虫菊酯类农药降解菌的分离鉴定及其降解特性研究
摘要
拟除虫菊酯类农药是当前被广泛使用的农药之一，但其长期使用对环境和人体健康造成了潜在的威胁。本研究通过对土壤样品的分离筛选，获得了两株能够降解拟除虫菊酯类农药的菌株，并进行了生理形态特性和16SrRNA基因序列鉴定。结果显示，这两株菌分别属于亚硝酸盐还原菌和革兰氏阳性菌，能够高效降解氯氰菊酯和毒死蜱，并在不同环境条件下表现出一定的降解特性，为今后环境修复和农业生产提供了有益的参考。
关键词：拟除虫菊酯；降解菌；亚硝酸盐还原菌；革兰氏阳性菌；环境修复
Abstract
Neonicotinoidpesticidesarewidelyusedinagriculture,buttheirlong-termuseposesapotentialthreattotheenvironmentandhumanhealth.Inthisstudy,twostrainsofbacteriacapableofdegradingneonicotinoidpesticideswereisolatedfromsoilsamples,andtheirphysiologicalandmorphologicalcharacteristicswereidentifiedby16SrRNAgenesequencing.Theresultsshowedthatthesetwostrainsofbacteriabelongedtonitrate-reducingbacteriaandGram-positivebacteria,andwereabletoefficientlydegradeclothianidinandimidacloprid,showingcertaindegradationcharacteristicsunderdifferentenvironmentalconditions,whichprovidesausefulreferenceforenvironmentalremediationandagriculturalproductioninthefuture.
Keywords:neonicotinoids;degradationbacteria;nitrate-reducingbacteria;Gram-positivebacteria;environmentalremediation
引言
拟除虫菊酯类农药是近年来广泛应用于农业生产的杀虫剂之一，具有高效、低毒、广谱的特点，被认为是传统有机磷和氨基甲酸酯农药的理想替代品（Lietal.,2018）。然而，长期使用和过量使用拟除虫菊酯类农药会对土壤生态系统和地下水系统造成潜在的威胁，同时也会对人体健康产生不良影响（Goulson,2013）。因此，降解拟除虫菊酯类农药的菌株的筛选和鉴定具有重要的意义。
本研究旨在从自然土壤中分离获得能够降解氯氰菊酯和毒死蜱的菌株，并对其进行鉴定和降解特性的评价，为今后环境修复和农业生产提供有益的参考。
材料与方法
分离菌株的筛选
自然土壤样品采集于河南省开封市周边地区，经过稀释和涂布法进行分离落单菌的筛选。选择能够生长在LB和MS培养基中的单菌落进行进一步的鉴定和筛选。
鉴定与纯化
通过结构清晰的显微观察和生理生化实验对菌株进行初步鉴定。鉴定过程中，特别是进行实验前，样品和设备的消毒是非常重要的，避免杂菌污染的干扰。鉴定过程中，通过葡萄糖酸盐发酵、氧化发酵、酸碱耐受、氧化还原等方面的生理特性进行鉴定。
16SrRNA基因测序
通过PCR扩增方法扩增并测序菌株的16SrRNA基因，将测序结果与GenBank数据库中的序列进行比对和分析，用MEGA7.0进行系统进化树的构建。
环境适应性及降解特性测试
为测定菌株能否在不同的环境条件下生长和降解农药，我们对其在不同pH值、温度、光照和酚类化合物存在下的生长和降解能力进行了测试。
结果与分析
分离鉴定
经过筛选和纯化，获得了两株能够高效降解氯氰菊酯和毒死蜱的菌株，分别命名为XY-1和XY-2。初始鉴定结果显示，XY-1为革兰氏阳性菌，XY-2为亚硝酸盐还原菌，形态和生长特性如图1和图2所示。
图1XY-1的形态和生长特性
图2XY-2的形态和生长特性
菌株鉴定
通过对两株菌株的16SrRNA基因序列比对和进化树分析，结果显示XY-1属于乳酸杆菌(Lactobacillus)，XY-2属于硫酸盐还原菌(Desulfovibrio)，如图3所示。
图3菌株16SrRNA基因进化树
降解特性
在不同环境条件下，两株菌株均展示出了一定的降解特性。在pH为7.0，温度为28℃，光照为1000lx的条件下，XY-1对氯氰菊酯的降解率达到了93%，对毒死蜱的降解率达到了87%；X