2结果与分析


2.1降解菌株的筛选与分离鉴定


从草铵膦污染的土壤中取样,经过两次稀释涂布和初步的富集培养,分离纯化得到1个草铵膦降解菌株,命名为C6。形态观察结果(图1)显示,C6菌株菌落为光滑圆形,乳白色,直径约为1.0 mm,边缘整齐不透明;在100倍显微镜下观察为透明,长杆状。

以C6菌株基因组DNA为模板、27F/1492R为引物进行PCR扩增,得到长度约为1.5 kb的扩增产物。测序结果在NCBI数据库进行blast同源比对分析,结果表明C6菌株与Delftiasp.的基因同源性最高,达96%以上。系统发育树分析结果显示,C6与戴尔福特菌属(Delftiasp.)聚在一起。综合菌落特征与16S rDNA基因序列,初步认定C6菌株为戴尔福特菌属菌株(图2)。

2.2 C6菌株对草铵膦的降解情况


C6菌株在接种量10%、含300 mg·L-1的草铵膦培养基中,30℃、150 r·min-1的条件下振荡3 d,经超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱仪测定,C6菌株对草铵膦的降解率高达69.01%。


2.3培养基体积与氮源对C6菌株生长的影响

不同培养基体积影响C6菌株的生长,如图3A所示,在25~200 mL的基础盐培养基中,C6菌株均能正常生长;在25~75 mL范围内,C6菌株的生长呈快速上升趋势,且体积为75 mL时,OD值达到最大,为0.136;当体积大于75 mL时,随着基础盐培养基体积的增大,OD值呈下降趋势,至200 mL时降至最低。


不同氮源培养基对C6菌株生长的影响如图3B所示,C6菌株分别在100 mg·L-1的硝酸钠、硝酸铵、氯化铵和硫酸铵为唯一氮源的培养基中均可以生长,但菌株的生长情况因氮源种类的不同而有差异。当氮源是硫酸铵时,C6菌株的生长处于最佳状态,OD值最大;其次是硝酸铵,而在以硝酸钠为氮源的培养基中,生长最差。


2.4草铵膦初始浓度与培养基初始pH值对C6菌株生长的影响


草铵膦初始浓度对C6菌株的影响,培养基中草铵膦浓度在10~200 mg·L-1的范围内,降解菌株C6的生长速度随浓度的增加而提高,在200 mg·L-1时达到最大值;当草铵膦初始浓度大于200 mg·L-1时,C6菌株的生长量随着草铵膦初始浓度的增加而降低。


培养基初始pH值对C6菌株的生长影响,当培养基初始pH值在4.0~8.5间,C6菌株的生长随着pH值的升高而升高;pH值为8.5时最有利于C6菌株的生长;当pH值大于8.5时,C6菌株的生长量快速下降。结果表明,过酸或过碱的培养基不适宜C6菌株的生长。


2.5培养温度与菌悬液接种量对C6菌株生长的影响


C6菌株在20~45℃的范围内均可生长,但不同温度下生长速度有明显差异。培养基温度为20~25℃时,C6菌株的生长随着温度升高而增加,25℃时达到最大值,为0.155;当温度大于25℃时,C6菌株的生长明显下降,表明C6菌株生长的最适温度为25℃。


在一定范围内,接种量的增加可以加快C6菌株的生长速率,缩短延滞期。当接种量超过15%时,C6菌株的生长下降,表明C6菌株的适宜菌株接种量为15%。


2.6 Na+与Mg2+浓度对C6菌株生长的影响


C6菌株在Na+浓度为5~100 g·L-1的培养基中均可以生长,但生长速度有明显不同。在50 g·L-1氯化钠培养基中,C6菌株生长最差,在20 g·L-1氯化钠培养基中生长最好。


C6菌株在Mg2+浓度为50~400 mg·L-1的培养基中均可以生长,但稍有差异。其中,菌株C6在200 mg·L-1氯化镁培养基中的生长最差,在100 mg·L-1氯化镁培养基中的生长最好。


3讨论


本文从长期喷洒草铵膦的香蕉果园土壤中分离出1株微生物降解菌C6菌株,经過纯化鉴定,确定其属于戴尔福特菌属。已有研究表明,戴尔福特菌属在生态环境领域的降解优势,如田爽等从长期受农药苯磺隆污染的土壤中筛选鉴定1株降解菌株B2,B2与多株戴尔福特菌属细菌的16S rDNA序列同源性达99%;陈思雨等从白洋淀重金属污染土壤中获得10个戴尔福特菌属菌株,对高浓度Pb2+和Cr(Ⅵ)具有明显抗性;赵晓燕等发现一株辛硫磷降解菌株戴尔福特菌D39,进一步分析机理证明降解活性部位主要是胞内酶。廖家龙等从活性污泥中发现群体感应淬灭高效菌株,其中戴尔福特菌株JL5能够在10 h内完全降解N-己酰高丝氨酸内酯。


目前尚未见对降解草铵膦菌株的相关报道,本文首次从草铵膦污染土壤中分离出戴尔福特菌,对未来除草剂的生物降解提供了新的微生物资源。同时,试验得出C6菌株培养最适宜条件为:培养基体积为75 mL、氮源为硫酸铵、草铵膦初始浓度200 mg·L-1、初始pH值8.5、培养温度25℃、菌悬液接种量15%、Na+浓度20 g·L-1、Mg2+浓度为100 mg·L-1。


与此同时,本文所筛选出来的C6菌株是在特定的生长环境(香蕉园)中培养的结果,而根据现代农业的发展,单一品种的农药不再能满足生产的需求,往往在生产中会混合施用不同种类的农药,多种农药的混合施用会导致土壤中农药残留部分的成分逐渐复杂,这也增加了微生物降解工作的挑战性。因此C6菌株在复杂除草剂污染环境中的降解效率等方面需要进一步的研究和探讨。



香蕉果园土壤中分离的草铵膦降解菌株生长特性(一)

香蕉果园土壤中分离的草铵膦降解菌株生长特性(二)

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