烟嘧磺隆降解菌株的筛选及其降解特性初探

为得到烟嘧磺隆的高效降解菌株,并了解其降解特性,从烟嘧磺隆生产厂家污水处理池中筛选得到1株可高效降解烟嘧磺隆的菌株ND1,经形态学观察及生理生化、16S rDNA鉴定,该菌株为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis。在30℃、150 r/min条件下,该菌株3 d内可将200 mg/L的烟嘧磺隆降解98%以上;进一步通过高效液相色谱-串联质谱仪(HPLC-MS/MS)检测其降解产物,发现该菌株可作用于烟嘧磺隆的磺酰脲键,使其桥键发生断裂而产生降解产物2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶和磺酰胺。     

嘧啶联吡唑甲酰胺类化合物的合成及除草活性

设计合成了一系列结构新颖的嘧啶联吡唑甲酰胺类化合物5a~5o,其结构均经过1H NM R和MS分析确证。初步生物活性测试结果表明:在有效成分150 g/hm2剂量下苗后茎叶喷雾处理时,化合物(R)-N-[1-(4-氯苯基)乙基]-3-二氟甲基-1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1H-吡唑-4-甲酰胺(5c)、N-[1-(4-氯苯基)乙基]-1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-N-甲基-3-三氟甲基-1H-吡唑-4-甲酰胺(5i)和N-[1-(4-氯苯基)乙基]-1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-3-三氟甲基-1H-吡唑-4-甲酰胺(5k)对繁缕Stellaria media的抑制率高达90%以上;而同样剂量下苗前土壤喷雾处理时,化合物N-[1-(4-氯苯基)乙基]-3-二氟甲基-1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1H-吡唑-4-甲酰胺(5b)和5c对繁缕的抑制率达100%。该类结构化合物有望作为除草先导化合物进行开发。     

烟嘧磺隆降解菌枯草芽孢杆菌YB1颗粒剂的加工及应用

YB1是从农药厂污水中分离筛选得到的一株对烟嘧磺隆具有较好降解作用的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis。为探究YB1对土壤中烟嘧磺隆的降解能力，本研究对YB1固体发酵产物进行了颗粒剂加工，并对菌株载体和保护剂进行了筛选。优化后的YB1颗粒剂的加工方法为:将YB1固体发酵产物与载体活性白土按质量比1:1混合，加入质量分数为3%的保护剂酪氨酸和5%的淀粉进行挤压造粒，所得颗粒剂的有效活菌数为8.75×108 CFU/g。以小麦为指示植物，应用室内盆栽法研究了YB1颗粒剂对土壤中烟嘧磺隆的降解效果。结果表明，1 kg土壤中添加20 g YB1颗粒剂28 d后可将土壤中1 mg/kg的烟嘧磺隆降解至对小麦无明显药害水平。研究结果表明，YB1颗粒剂对含有烟嘧磺隆残留的土壤具有一定的修复能力。     

N-(2,5-二氯苯基)-6-氯-2-(4,6-二甲氧基-2-嘧啶氧基)胺的合成及除草活性

以2,5-二氯苯胺、6-氯水杨醛和4,6-二甲氧基-2-甲砜基嘧啶为原料,设计并合成了2-嘧啶氧基-N-芳基苄胺类化合物N-(2,5-二氯苯基)-6-氯-2-(4,6-二甲氧基-2-嘧啶氧基)苄胺,其化学结构经核磁共振氢谱和质谱分析确证。室内生物测定结果显示,该化合物对单子叶杂草稗草、马唐、狗尾草以及双子叶杂草反枝苋、芥菜具有较好的芽后除草活性,在有效剂量75 g/hm2下其抑制率达到80% ~100%;对棉花安全,在有效剂量225 g/hm2下未产生明显药害,在棉花和棉田杂草反枝苋之间的选择性系数为24.93。初步表明该化合物在棉田具有一定开发应用价值。     

粪产碱杆菌ZWS11菌株对烟嘧磺隆的酶促降解特性

为明确粪产碱杆菌Alcaligenes faecalis ZWS11菌株对烟嘧磺隆的酶促降解特性,采用丙酮沉淀、超声波破碎和高速离心等方法,提取制备了ZWS11菌株的胞外和胞内粗酶液以及菌体碎片悬浮液,并分别测定了其酶活力。结果表明:当V（菌体发酵液）:V（丙酮）=1:3时提取到的胞外粗酶液具有较高的酶活力;胞外粗酶液、胞内粗酶液和菌体碎片悬浮液对24.9 μmol/L烟嘧磺隆的平均降解率分别为87.4%、16.9%和17.4%,胞外粗酶液的降解能力与胞内粗酶液或菌体碎片悬浮液相比差异显著（P<0.05）,由此确定对烟嘧磺隆起降解作用的酶属于胞外酶。最适降解条件研究表明:该降解酶的酶促反应适宜温度为35℃,较适pH值为6.0,反应时间为30 min,在此条件下其对烟嘧磺隆的降解率在80%以上。此外,该降解酶在35～70℃、pH值4.0～9.0范围内均能够保持较高的酶活力,对烟嘧磺隆的降解率均在60%以上,表明该降解酶具有较好的热稳定性和酸碱稳定性。加入不同浓度十二烷基硫酸钠（SDS）和苯甲基磺酰氟（PMSF）,对该降解酶的活力表现出了不同程度的抑制作用。研究结果可为烟嘧磺隆降解酶制剂的规模化生产及被烟嘧磺隆污染土壤的生物修复提供科学依据。     

新型杀螨剂F1050优势降解菌(芽孢杆菌)的筛选及其鉴定

为探明土壤微生物对新农药F1050的降解能力,用平板稀释和富集培养法分离驯化土壤中F1050的优势降解细菌,并用合成培养基进行纯化培养,利用美国Biolog公司的细菌自动鉴定系统,初步筛选出5个菌株:ZJU.01为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,69％);ZJU.02为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium,99％);ZJU.03为腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus,86％);ZJU.04为腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus,92％);ZJU.05为球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus,99％)。F1050添加浓度为50 mg/kg的液体培养和室内土壤模拟降解试验结果表明,ZJU.02、ZJU.04 和ZJU.05三个优势降解菌株对F1050表现出了较强的降解能力,50 mg/kg F1050的降解半衰期为6.41~6.74 d,而对照的灭菌和未灭菌土壤中的半衰期分别达72.20和29.88 d;不同菌株对F1050的降解能力没有显著差异。     

可降解水体中烟嘧磺隆微生物的分离与筛选

为了筛选出可降解烟嘧磺隆的微生物,利用富集培养技术从水样中分离得到了5株能以烟嘧磺隆为唯一氮源、碳源和能源的微生物,分别编号为YF1、YB1、YB2、YB3和YB4,其中YF1为真菌,其余均为细菌。将所得菌株定量接种于含不同浓度烟嘧磺隆的培养基中,于30℃、150 r/min摇床上振荡培养5 d后,利用HPLC检测烟嘧磺隆含量,计算降解率。结果发现:这些菌株对低浓度烟嘧磺隆的降解率显著高于对高浓度烟嘧磺隆的降解率,当培养基中烟嘧磺隆的含量为2 mg/kg 时,YF1对该药剂的降解率最高,为80.31 %,其次是YB1和YB2,降解率分别为 78.18% 和73.72%,而YB3和YB4对药剂的降解率只有36.82 %和25.75 %。对3株降解率较高的菌株进行了初步鉴定,发现YF1为黑曲霉Aspergillus niger,YB1和YB2均为芽孢杆菌Bacillus sp.。     

新型N-芳基-2-((5-((4,6-二甲基嘧啶-2-基)硫甲基)-1,3,4-噻二唑-2-基)硫)乙酰胺类化合物的合成及杀菌活性

为寻找新型杂环活性化合物,通过活性亚结构拼接,以硫脲和乙酰丙酮为起始原料合成4,6-二甲基嘧啶-2-硫醇,随后经酯化、肼化、环化和缩合反应,设计并采用微波辅助合成了10个新型N-芳基-2-（（5-（（4,6-二甲基嘧啶-2-基）硫甲基）-1,3,4-噻二唑-2-基）硫）乙酰胺类化合物,其结构通过核磁共振氢谱和碳谱、红外光谱、质谱及元素分析确认。初步生物活性测试结果表明,在50 mg/L下,大部分目标化合物对植物病原真菌具有一定的抑制活性,其中化合物8h对黄瓜炭疽病菌Colletotrichum orbiculare的抑制率达77.3%。     

3-苄基-5-(1-(2-氧代-1-氧杂螺[4,5]癸-3-烯-3-基) 亚乙基)-2-氨基咪唑啉-4-酮类化合物的合成及杀菌活性

为寻找高活性的杀菌化合物,在前期合成5-(1-(4-甲基-2-氧代-1-氧杂螺[4,5]癸-3-烯-3-基) 亚乙基)-2-氨基咪唑啉-4-酮类化合物的基础上进行结构修饰,在咪唑啉-4-酮的3-位引入苄基,设计并合成了一系列未见文献报道的化合物,其结构经过核磁共振氢谱 (1H NMR)、碳谱 (13C NMR) 及高分辨质谱 (HR-ESI-MS) 确证。经高效液相色谱 (HPLC) 分析显示,Z-构型中间体化合物 6 在酸性条件下会发生氮质子化开环再环化,转化为E-构型化合物 7 。离体杀菌活性测定结果表明,3-位苄基的引入改善了该类化合物的杀菌活性,其中化合物 (E)-3-苄基-5-(1-(4-甲基-2-氧代-1-氧杂螺[4,5]癸-3-烯-3-基) 亚乙基)-2-(4-甲氧基苯基) 氨基-咪唑啉-4-酮 ( 9c ) 和 (E)-3-苄基-5-(1-(4-甲基-2-氧代-1-氧杂螺[4,5]癸-3-烯-3-基) 亚乙基)-2-(4-氟苯基) 氨基-咪唑啉-4-酮 ( 9h ) 对油菜菌核病菌的EC₅₀ 值分别为14.3和21.1 mg/L。活体杀菌活性测试结果显示,在400 mg/L下化合物 9c 对于黄瓜霜霉病和小麦白粉病的防治效果分别为 80%和85%。     

扁茎黄芪植株中化学成分的分离鉴定及其抑菌活性

为综合开发利用药用植物扁茎黄芪Astragalus complanatus，对其非药用部位的化学成分及抑菌活性进行了初步研究。采用硅胶柱层析和LH-20凝胶层析技术从扁茎黄芪植株中分离鉴定了7个化合物，并测定了各化合物对8种细菌的抑菌活性。根据波谱分析结果，7个化合物分别被鉴定为β-谷甾醇 (1) 、β-sitostenone (2) 、lawsaritol A (3) 、3β-羟基-5α,8α-桥二氧麦角甾-6,22-二烯 (4) 、3′,7-二羟基-2′,4′-二甲氧基异黄烷 (5) 、D-1-O-甲基肌醇 (6) 和沙苑子苷 (7) ，所有化合物均为首次从扁茎黄芪植株中分离得到。抑菌活性测定结果表明:化合物 5 对蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus、大肠杆菌Escherichia coli、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、白菜软腐病菌Erwinia carotovora、猕猴桃溃疡病菌Pseudomonas syringaepv.actinidiae和烟草青枯病菌Ralstonia solanacearum均有不同程度的抑制作用，其中对猕猴桃溃疡病菌、烟草青枯病菌和白菜软腐病菌的最低抑制浓度(MIC)分别为37.5、18.8和75.0 μg/mL。3′,7-二羟基-2′,4′-二甲氧基异黄烷 (5) 的农用抑菌活性为首次报道。     

双唑草腈对3种水生生物的急性毒性及初级生态风险评估

为研究双唑草腈对水生生物的毒性和水体环境风险,在实验室条件下,以斜生栅藻、大型溞和斑马鱼为研究对象,分别采用OECD推荐的生长抑制法、活动抑制法、静态法和TOP-RICE模型,开展了双唑草腈的急性毒性试验和初级生态风险评估。结果表明:双唑草腈对斜生栅藻细胞增殖的72 h半数抑制效应浓度 (72 h-EC₅₀) 为1.44 × 10?2 mg/L,对大型溞活动的48 h半数抑制效应浓度 (48 h-EC₅₀) 为15.09 mg/L,对斑马鱼的96 h半数致死效应浓度 (96 h-LC₅₀) 为23.05 mg/L,根据我国《化学农药环境安全评价实验准则》中的毒性等级划分标准,相应毒性等级分别为高毒、低毒和低毒;在水生生态系统中,双唑草腈对脊椎动物和无脊椎动物的急性毒性风险商(RQ) 值小于1的分组占所有模拟场景的60%以上,超过60% 的分组对初级生产者的RQ值大于1,说明双唑草腈对大型溞和斑马鱼较为安全,对水生生态系统中脊椎动物和无脊椎动物的风险在可接受范围,但其对斜生栅藻毒性高,且对初级生产者的风险为不可接受。因此,生产中在施用双唑草腈时应避免药剂进入稻田周边水体,可通过减少农药使用量、合理调整施药时期等方法来减少双唑草腈对水生生态环境的风险,建议在早稻分蘖前期和晚稻分蘖后期使用。     

三种双酰胺类杀虫剂制剂对环境非靶标生物的急性毒性

采用"OECD化学品测试准则"和"化学农药环境安全评价试验准则"方法,以赤子爱胜蚓、非洲爪蟾、斜生栅藻、大型溞、斑马鱼,意大利蜜蜂以及家蚕为受试生物,测定了20%氟虫双酰胺水分散粒剂、200g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂和200g/L溴氰虫酰胺悬浮剂3种双酰胺类杀虫剂对环境非靶标生物的急性毒性。结果表明:氟虫双酰胺、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺3种药剂对赤子爱胜蚓、非洲爪蟾、斜生栅藻和斑马鱼的急性毒性均为低毒,但对大型溞的48 h-EC_(50)值分别为1.51×10~(-2)、2.58×10~(-3)、7.63×10~(-2)mg/L,对家蚕的96h-LC_(50)值分别为6.11×10~(-2)、0.12和0.30 mg/L,均为剧毒;氟虫双酰胺和氯虫苯甲酰胺对意大利蜜蜂为低毒,但溴氰虫酰胺对其的48h经口LC_(50)值和接触LD_(50)值分别为2.90 mg/L和3.71×10~(-2)μg/bee,均为高毒。研究表明,虽然双酰胺类杀虫剂对多数非靶标生物毒性较低,但在水体环境和桑蚕区以及作物开花期仍需谨慎使用。     

新奥霉素母药对5种非靶标生物的急性毒性

测定了新奥霉素 (xinaomycin)母药对5种非靶标生物——斑马鱼Brachydanio rerio、大型溞Daphnia magna Straus、羊角月芽藻Pseudokirchneriella subcapitata、意大利工蜂Apis mellifera L.和家蚕Bombyx mori的急性毒性。结果显示:新奥霉素母药对斑马鱼96 h-LC₅₀值大于100 mg/L;对大型溞48 h-EC₅₀值为1.48 mg/L;对羊角月芽藻72 h-EyC₅₀值为8.74 mg/L,72 h-ErC₅₀值为29.2 mg/L;对意大利工蜂急性经口96 h-LD₅₀值为31.3 μg/蜂,急性接触96 h-LD₅₀值为39.9 μg/蜂;对家蚕96 h-LC₅₀值大于2.00×103 mg/L。研究表明,新奥霉素母药对斑马鱼、羊角月芽藻、蜜蜂、家蚕均为低毒,对大型溞是中等毒性。     

雷帕霉素的水解行为及对4种非靶标生物的急性毒性

雷帕霉素为大环内脂类抗生素药剂,对多种人类疾病有效,近年发现其对多种植物病原真菌也有较好的抑制活性,有望开发为微生物源农药用于植物病害的防治,而目前关于雷帕霉素的水解行为及其对非靶标生物的急性毒性还未见报道。为评价雷帕霉素的水解行为及其对非靶标生物的急性毒性,本研究通过室内模拟试验,测定了雷帕霉素在不同pH值、温度、初始浓度及光源中的水解特性,同时测定了其对家蚕、意大利工蜂、斑马鱼及赤子爱胜蚯蚓4种非靶标生物的急性毒性。水解试验结果表明:碱性环境、紫外光照及高温有利于雷帕霉素的水解。当其初始质量浓度为10 mg/L时,半衰期分别为66.63、38.93及77.00 h;初始质量浓度为50 mg/L时,半衰期分别为144.38、105.00及165.00 h。急性毒性试验结果表明:雷帕霉素对家蚕和斑马鱼的96 h-LC₅₀值分别为 386.46和3.50 mg/L (有效成分,下同);对意大利工蜂的急性经口毒性48 h-LD₅₀值为8.95 μg/bee,急性接触毒性48 h-LD₅₀值为16.79 μg/bee;对赤子爱胜蚯蚓的14 d-LC₅₀值为223. 81 mg/kg。按照 “化学农药环境安全评价准则” (GB/T 31270—2014) 的毒性等级划分标准,雷帕霉素对家蚕、斑马鱼、赤子爱胜蚯蚓的急性毒性分别为 “低毒”、“中毒” 和 “低毒”,对意大利工蜂的急性经口毒性为 “中毒”,急性接触毒性为 “低毒”。研究表明,雷帕霉素属于易降解性药剂,对家蚕、意大利工蜂、斑马鱼及赤子爱胜蚯蚓4种非靶标生物安全。     

九种除草剂对玉米田杂草的防除效果及其安全性评价

为明确9种常用除草剂对玉米田杂草的防除效果及其安全性。在福建省甜玉米制种田，采用茎叶喷雾法开展了9种除草剂在推荐剂量下的田间药效试验，并测定了除草剂对甜玉米及其后茬花椰菜和萝卜的安全性。结果表明，施药后25 d，9种除草剂的杂草株防效和鲜重防效均在92%以上；施药后50 d，27%烟 ? 硝 ? 莠去津可分散油悬浮剂[有效成分(下同) 810 g/hm2 ] 和25%硝磺 ? 莠去津可分散油悬浮剂 (750 g/hm2 ) 处理的杂草防除效果最好，以20%氯氟吡氧乙酸乳油 (180 g/hm2 ) 处理的杂草防除效果最差，杂草覆盖表现为重度。供试的9种除草剂对甜玉米生长安全，无明显药害症状，且部分药剂有明显的增产效果，其中以25%硝磺 ? 莠去津可分散油悬浮剂、20%烟嘧 ? 辛酰溴苯腈可分散油悬浮剂 (300 g/hm2 )、80%莠去津可湿性粉剂 (1 440 g/hm2 ) 和27%烟 ? 硝 ? 莠去津可分散油悬浮剂处理的玉米产量较高，与对照相比，增产率分别为21.03%、19.26%、18.74%和16.84%。10%硝磺草酮悬浮剂 (150 g/hm2 )、27%烟 ? 硝 ? 莠去津可分散油悬浮剂、33.5%硝磺 ? 异丙草胺 ? 莠去津悬浮剂 (1 005 g/hm2 ) 和30%苯唑草酮悬浮剂 (27 g/hm2 ) 处理对后茬花椰菜和萝卜均有较好的增产效果，增产率分别为18.05%和13.68%、3.37%和12.67%、15.45%和11.06%、8.21%和11.67%，但40 g/L烟嘧磺隆可分散油悬浮剂 (60 g/hm2 ) 对后茬花椰菜和萝卜的生长有抑制作用，与清水对照相比，分别减产9.74%和3.57%。研究结果可为甜玉米田杂草防除有效药剂的合理选择和应用提供科学依据。     

烟嘧磺隆降解菌株DT-4的降解特性及对高粱药害的缓解作用

土壤中烟嘧磺隆残留可对后茬作物产生不同程度药害。为解决玉米地烟嘧磺隆残留对后茬作物高粱药害问题,使用前期筛选出的烟嘧磺隆高效降解菌株绿木霉Trichoderma virens DT-4,通过高效液相色谱-质谱法检测其降解率,利用室内盆栽生测结合田间小区试验方法,确定降解菌株对土壤中烟嘧磺隆降解效果,降低烟嘧磺隆残留对高粱的药害。结果显示,烟嘧磺隆残留浓度在0.0025～0.1 ug/mL范围内,标准曲线线性良好,符合农残分析要求;PDB液体培养基中烟嘧磺隆在DT-4降解菌处理100 h的降解率高达93.00%;菌株最佳降解条件为培养温度35 ℃、pH 5、最适接种量5%、烟嘧磺隆初始质量浓度200 mg/L。盆栽试验土壤中烟嘧磺隆残留浓度为0.075 mg/kg时,加入降解菌DT-4后能够明显缓解高粱的株高、根长、鲜重、叶绿素含量、根系活力和净光合速率等生长发育指标,对高粱生长有明显的促进作用。田间小区试验中,不同剂型降解菌剂处理,高粱抽穗期效果最为显著,降解菌能够将低于60 g a.i./hm²烟嘧磺隆污染土壤的高粱修复至无明显药害水平,且降解菌剂应用效果为粉剂＞菌液。本研究表明高效降解菌株绿木霉DT-4可有效缓解烟嘧磺隆残留对后茬作物高粱的毒害作用,为玉米高粱轮作体系下烟嘧磺隆残留污染土壤的微生物修复提供科学参考。