芳香族氧苯氧丙酸酯（AOPPs）是选择性的出苗后除草剂，用于控制含有均质乙酰辅酶A羧化酶的一年生和多年生禾本科杂草（野燕麦、稗草、绿鬃草、普通海棠草、野小米和鹅草），对含有异质乙酰辅酶A羧化酶的阔叶杂草和双子叶植物没有活性。AOPPs是一种内部吸收的传导性除草剂，从叶片表面吸收，通过木质部和韧皮部转运到整个植物中，并在分生组织中积累，抑制脂肪酸的生物合成，导致杂草坏死。2014年，AOPP的全球销售额达到121.7亿美元，占全球除草剂市场的4.6%。
Quizalofop-p-ethyl（QPE）是一种单一R构型AOPP[5]，由日产化学工业公司于1984年开发，被宣布为除草剂商业制剂中的活性成分。预计QPE将在未来几年迅速增加，以克服草甘膦抗性杂草的广泛出现。由于性能优异，QPE被用于马铃薯、大豆、甜菜、花生、油菜、向日葵、蔬菜、棉花、亚麻等阔叶植物等作物。
QPE的广泛应用在以下几个方面导致了有害影响：混合胆汁淤积/肝细胞肝损伤；脂肪酸降解途径中基因表达的改变；对雄性大鼠的生殖毒性；内分泌紊乱和急性毒性；对泥鳅和大鳞副泥鳅的遗传毒性；对斜生四链藻和小柠檬的植物毒性；对哈茨木霉等土壤微生物的微生物毒性；QPE及其主要代谢物QPE（QP）可以被对映选择性降解，QP(LC50:26.69μg cm−2)对赤子爱胜蚓的毒性远远高于QPE(LC50:209.2μg cm−2)。根据世界卫生组织（WHO）对药物不良反应的定义（2000年）和美国环境保护署（EPA）的III类毒性（2011），QPE是一种有毒化学物质，已被欧盟禁止。一些国家对其使用设置了限制：加拿大的QPE在蔬菜上的最大残留量限制为0.06 mg/L，但QPE在中国可以不受限制地自由使用。过度使用的QPE甚至是一种原水污染物，因此消除QPE的残留对环境修复至关重要。
由于其环保的特性，利用微生物工艺修复污染场所已被证明是有效和可靠的。因此，近年来已经分离出一系列对不同AOPPs具有降解能力的微生物。从Pseudomonas，Aquamicrobium，Acinetobacter，Ochrobactrum，及Rhodococcus中鉴定出一些酯酶可以在细胞外降解QPE。其中大部分属于V、VII、VIII家族，氨基酸序列的相似性差异很大。然而，对细菌降解特性的研究还不足以用于实际的生物修复。QPE的降解只停留在前期阶段，即QPE向QPE的主要代谢物QP的转化。到目前为止，还没有研究报道过单个菌株降解QP的情况。其降解机制尚不清楚。因此，迫切需要QPE优越的降解细菌资源和完整的矿化途径。
化学品和试剂
QPE标准（纯度98.7%）、环氟丁基（纯度96.5%）、丙炔基（纯度98.2%）、非诺沙对乙基（纯度99.2%）、氟氧甲基（纯度98.2%）、氟丁基（纯度94.8%）、二氟甲基（纯度99.6%）、氟（97.9%）、氟（9%纯度99%）、纯度（纯度94.1%）购自沈阳化工研究院有限公司。喹啉(QP，>纯度95%）、（4-（6-氯喹啉-2-环氧基）苯酚(CYP，纯度95%）和喹啉（纯度95%）购自Sigma。所有标准物质的原液（1×104 mg/L）均用甲醇溶解（HPLC级）制备。
培养基
矿物盐培养基(MSM)：1.5 gNH4NO3,0.5 gKH2PO4·12H2O,1.5 gK2HPO4,0.2 gMgSO4·7H2O,0.5 gNaCl，和1‰（v/v）微量元素溶液（TES）。TES：FeSO4·7H2O(2.0 g/L),ZnSO4(0.1 g/L),CuSO4·5H2O(0.03 g/L),MnCl·4H2O(0.03 g/L),CoCl·7H2O(0.3 g/L),Na2MoO4·2H2O(0.03 g/L)和Na2WO4·2H2O(0.02 g/L)。NaCl溶液(200 mg/mL)：20 gNaCland100 mLMSM.Luria-Bertani(LB)培养基：10 g/Lpeptone,5 g/L酵母粉和10 g/LNaCl。用氢氧化钠或盐酸（2mol/L）将所有培养基的pH值调整为7.0±0.2。所有培养基在121℃下高压灭菌20min。每升加入16g琼脂制备MSM和LB的固体培养基。
生长和降解实验
将分离株YC-XJ1在含有50 mg/L QPE和5‰甲醇的100 mL MSM培养基中生长约28 h，离心（5000 rpm，10分钟），然后用新鲜MSM洗涤3次，调节至约OD600=1.0.将细菌悬浮液接种（1%，v/v）接种到含有50 mg/L QPE和5‰甲醇的10 mL MSM中（即补充有50μL QPE储备溶液），并在30°C和180 rpm下孵育。每隔12 h孵育一次，用紫外可见分光光度计（Thermo Scientific，Massachusetts，USA）监测细菌生长，并通过HPLC测定QPE的残留浓度。每次处理分三次重复进行，并将未接种的样品设置为对照。
细菌富集及其降解QPE的能力
在本研究中，QPE（50 mg/L）在5 d内被连续富集产生的细菌培养物完全降解。从固体MSM板中分离纯化出一种好氧粉红色QPE降解细菌，该菌株被命名为YC-XJ1。图1a显示了QPE的降解和菌株YC-XJ1的生长。在pH 7.0和30°C条件下，约97%的QPE（50 mg/L）可在96 h内降解。QPE的降解速率与菌株YC-XJ1的生长曲线呈正相关。YC-XJ1在MSM平板上的菌落形态为粉红色、光滑、圆形、突出。菌株YC-XJ1是革兰氏阴性杆状细菌，其两端在显微镜下染色较深。TEM照片显示，如Fournier等所述，图1b中，杆状细菌大小为2-8μm×0.5-2μm，两端凸弯曲结构，鞭毛长而薄且空心。
BIOLOG Gen III微孔板属种鉴定结果为M.extorquens，SIM值0.682，>0.5，DIST值4.533，<5，在置信区间内。
生理生化特性表明，菌株YC-XJ1具有利福霉素耐药性，对萘啶酸、碲酸钾和四唑紫敏感。在碳源检测实验中，仅在甲酸、α-酮戊二酸和L-苹果酸中发现了阳性结果（图S2）。YC-XJ1不能利用任何糖类的结果可能是LB中不生长的原因。
利用BLAST软件对16S rRNA基因序列（1446 bp）进行比对，与M.populi BJ001的同源性为99.7%，与M.extorquens的同源性为99.5%,与M.thiocyanatum的同源性为99.3%。构建了包含23株甲基杆菌类型的系统发育树。最大似然分析结果显示（图1c），菌株YC-XJ1的最近亲缘关系分别为M.populi和M.thiocyanatum。
YC-XJ1的基因组序列与M.populi基因组的平均核苷酸同源性性为97.9%，基因组覆盖率为88.6%。因此，菌株YC-XJ1最终被鉴定为M.populi。
图1.菌株YC-XJ1的形态学和系统发育树分析。（a）菌株YC-XJ1的生长曲线和50 mg/L QPE的降解曲线。（b）透射电子显微镜下菌株YC-XJ1的。（c）基于16S rDNA序列分析的菌株YC-XJ1系统发育树。使用Kimura双参数G+I参数模型和1000次重复的bootstrap分析构建最大似然树。
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