细菌阿特拉津氯水解酶基因的功能及其应用

简要介绍了能降解除草剂阿特拉津的细菌的种类和它们的生物降解途径、阿特拉津氯水解酶的功能和定向进化的研究进展,以及阿特拉津氯水解酶基因atzA在污染土壤生物修复和转基因植物研究中的应用。     

鲫鱼对除草剂阿特拉津的生物富集效应研究

采用半静态水质接触染毒法,研究鲫鱼(Carassiusauratus)肝脏、肾脏和肌肉对不同质量浓度(0、0.1、0.5、1.0、5.0和10.0mg·L-4)阿特拉津的富集效应.结果表明,阿特拉津在鱼体中的富集速度较快;在试验所选浓度下,鲫鱼肝脏、肾脏和肌肉均在染毒后19d即对阿特拉津达到富集稳态,但各个器官对阿特拉津的富集能力都较低.阿特拉津在肝脏、肾脏和肌肉中的富集系数均随着染毒浓度的增加而变小,呈现显著的负相关关系;其在肝脏、肾脏和肌肉中的最大和最小富集系数分别出现在最低(0.1 mg·L-1)和最高(10.0mg·L-1)浓度组,最大富集系数分别为:13.08、11.00和6.02,最小富集系数分别为:5.22、4.37和2.94.而且,当阿特拉津暴露浓度相同时,鲫鱼不同组织器官对阿特拉津的富集能力存在差异,表现为:肝脏>肾脏>肌肉.     

表达细菌阿特拉津氯水解酶基因的转基因烟草对土壤中阿特拉津的生物降解

植物修复(Phytoremediation)技术是消除或减少土壤环境中有机污染物的重要手段.本研究采用植物转基因技术对土壤中除草剂阿特拉津的降解进行了探索.通过农杆菌介导将阿特拉津氯水解酶基因ADl-atzA转入烟草中,获得了转基因植株.T1代植株在浇灌了20 mg·L-1阿特拉津溶液的模拟污染土壤条件下生长45 d,抗性植株的RT-PCR结果证实叶片中阿特拉津氯水解酶基因得到正常转录,液相色谱质谱分析在叶片中检出阿特拉津的水解产物羟基阿特拉津.结果表明,用转基因植物修复阿特拉滓污染土壤是值得进一步探索的途径.     

土壤中阿特拉津吸附行为的研究进展

阿特拉津(Atrzine)是典型的环境激素类污染物,在土壤中残留期长,且具有淋溶性,可对水生生态环境造成威胁,因而作为一种全球性的污染物而备受关注.土壤中阿特拉津的迁移、转化和降解与其在土壤中的吸附行为密切相关.影响土壤中阿特拉津吸附行为的因素有很多,综述了有机质、土壤矿物、pH值、离子强度和温度等土壤理化性质对阿特拉津吸附行为的影响,及其吸附数学模型和吸附机理研究进展,并对进一步的研究工作进行了展望.     

七种本土植物对土壤中镉的富集效果比较研究

针对河南省新乡市王村镇及其周边地区镉污染现状,选取7种长势较好的本土植物,对其镉富集特征和修复效果进行了对比分析。结果表明,草本植物的镉耐受能力整体高于灌木或乔木,但紫薇(Lagerstroemia indica L.)表现出较高的富集能力和转移系数;狗尾草[Setaria viridis(L.)Beauv.]根中镉含量达82.5 mg/kg,根部富集系数为3.149;苋菜(Amaranthus tricolor L.)各部分镉含量、转移系数和富集系数在7种植物中均处于优势地位。综合分析认为,苋菜、狗尾草和紫薇可作为该区域Cd高富集植物来净化土壤。     

根际效应对狼尾草降解土壤中阿特拉津的强化作用

采用盆栽根袋培养法,研究了根际效应在狼尾草降解土壤阿特拉津中的作用。结果表明,盆栽培养28 d后,狼尾草对土壤中阿特拉津有较好的根际强化降解效果,狼尾草根际土壤阿特拉津去除率为52.70%,非根际土壤的阿特拉津去除率为37.60%。土壤自身具有修复阿特拉津的潜能,无狼尾草处理的湛江砖红壤中阿特拉津降解以非生物降解为主,降解率为16.90%,土著微生物对阿特拉津的生物降解效果弱于非生物降解,仅为11.70%。狼尾草通过根际效应显著提高了土壤总微生物数量和活性,增加了土壤可培养细菌、真菌和放线菌的数量,尤其是土壤可培养细菌数量,提升了土壤细菌群落结构的丰富度和均匀度,进而间接强化土壤阿特拉津的生物降解。     

除草剂阿特拉津的生态风险与植物修复研究进展

除草剂阿特拉津的生态毒性及其对人类健康、农业生产及生态环境的影响受到广泛关注。针对阿特拉津的使用现状和在环境中的残留及其危害,综述了阿特拉津的性质、分布和危害,介绍了阿特拉津污染土壤的植物修复及应用方面的研究进展。

     

阿特拉津对土壤微生物类群及土壤呼吸强度的影响

通过实验室培养试验,研究了阿特拉津对土壤中3大类微生物种群动态变化的影响,结果表明:阿特拉津对细菌、放线菌的生长均有明显促进作用,对真菌生长的促进作用不明显;细菌和放线菌是阿特拉津胁迫下的优势菌群.利用密闭法测定阿特拉津对土壤呼吸的影响表明,阿特拉津对土壤呼吸有促进作用:质量分数低(0.43、0.87 μg·g-1)的阿特拉津的促进作用持续时间短;质量分数高(1.73、8.7 μg·g-1)的阿特拉津的促进作用持续时间较长.     

栽参土壤中阿特拉津降解菌株筛选及影响生物降解的因素

从多年施用阿特拉津的土壤中分离、筛选出3株长势良好的放线菌株S1、S2、S3作为供试苗。对其培养性状的研究结果表明,供试菌在20-30℃之间生长良好,适宜生长的pH范围是6．0-8．0;最适宜生长的基质中应含有可溶性淀粉和硝酸钾。向供试土壤中分别接种供试菌的单株或同数量的混合菌种结果表明,以混合菌接种并加入足够的碳源处理最有利于接种菌的生长,与其它各种处理间的差异极显著。     

除草剂阿特拉津的生态风险与植物修复研究进展

除草剂阿特拉津的生态毒性及其对人类健康、农业生产及生态环境的影响受到广泛关注。针对阿特拉津的使用现状和在环境中的残留及其危害,综述了阿特拉津的性质、分布和危害,介绍了阿特拉津污染土壤的植物修复及应用方面的研究进展。     

阿特拉津对不同肥力土壤蔗糖酶活性的影响

采用现场采集土壤样品、室内施药培养方法,研究了除草剂阿特拉津对4种长期定位施肥处理下土壤蔗糖酶活性的影响。结果表明,阿特拉津对不同肥力土壤中蔗糖酶的影响有明显差异。CK、NPK、NPK+S土壤受影响规律相似,施药初期对土壤蔗糖酶的影响较小,激活或抑制率随着处理时间延续呈现“升-降-升”的规律,第4d和第16d的激活影响最明显。NPK+M土壤蔗糖酶处理当天受到明显的激活作用,此后就受到较强的抑制作用。按处理时间比较可以看出4种土壤蔗糖酶的激活率以NPK为最高,NPK+S、CK依次次之;而NPK+M土壤蔗糖酶整体处于被抑制状态。同一处理时间下4种土壤都以阿特拉津浓度为20mg·kg-1处理时激活率最大。     

栽参土壤中微生物降解莠去津影响因素的研究

从多年施用莠去津的栽参土壤中分离出6株可降解莠去津的菌株,其中3株放线菌、2株细菌、1株真菌;对其在田间土壤中的定殖情况和降解效果进行了研究。结果表明,土壤经过消毒处理,有利于放线菌在土壤中定殖。高接种量（12S）与低接种量（6S）处理间差异呈极显著性（P〈0.01）;同等接种量条件下,混合菌剂处理（6S5F、5M6S）土壤中放线菌数明显高于单株菌（6S）处理。在田间生产条件下,土著微生物代谢莠去津的生物半衰期分别为76d（栽参）和55d（休闲）,土壤中莠去津消失95%所需要的时间由404d提前到132d,消失速率提高了3倍。     

几种植物对城市尾水中重金属的去除效果研究

为了筛选适合吸收城市尾水中重金属的植物品种,研究了酸模(Rumex acetosa L.)、莎草(Cyperus glomeratus L.)和空心菜(Ipomiea aquatica Forsk)3种植物对城市尾水中重金属Zn、Cu、Pb和Cd的去除效果,并以酸模为材料,研究其对人工模拟重金属Cd和Pb污染水体的适应性。结果表明:酸模、莎草、空心菜3种植物对城市尾水中Zn、Cu、Cd、Pb的去除率分别为74.33%、60.43%、45.45%、36.43%,其中酸模对重金属的去除效果最好,其次是莎草和空心菜。酸模对尾水中Zn、Cu、Cd、Pb的去除率分别达到了86.63%、90.37%、76.81%、66.67%。Cd和Pb含量分别在0.5～2.0mg/L和0.2～0.4mg/L时酸模有较好的耐性。因此,酸模更适合于城市尾水中重金属的吸收修复,且对一定质量浓度Cd和Pb表现出较好的去除效果。     

莠去津、氰草津对土壤微生物功能的影响

探讨了莠去津和氰草津对土壤微生物的呼吸作用、硝化作用、氨化作用的影响。结果表明:莠去津对土壤微生物的呼吸作用影响不明显,高浓度的氰草津(100μg/g)对土壤微生物的呼吸作用有明显抑制作用;2种药剂各处理6 d内对土壤微生物的硝化作用均有刺激作用,高浓度的莠去津(100μg/g)9 d对土壤微生物的硝化作用有抑制作用,以后所有处理影响不显著;莠去津各浓度(10μg/g、40μg/g、100μg/g)3~9 d内对土壤微生物的氨化作用有刺激作用,氰草津各浓度培养3 d内对土壤微生物的氨化作用有刺激影响,以后影响不显著。     

超声提取-吸附分离-气相色谱法测定土壤中有机磷和阿特拉津农药残留

以V(正己烷):V(丙酮)=1:1为提取剂,采用超声提取、毛细管柱气相色谱法测定了土壤中敌敌畏、甲拌磷、乐果3种有机磷及阿特拉津农药残留.结果表明:该方法的回收率为80.2%～93.9%,相对标准偏差为3.81%～8.79%,检出限为0.35～0.45μg/kg.     

生物表面活性剂皂角苷对柴油污染土壤脱附的强化作用

采用批实验研究了生物表面活性剂皂角苷(Saponin)对柴油污染土壤脱附的强化作用.应用化学热洗原理与正交试验设计,确立了柴油污染土壤脱附的最适实验条件,即助剂硅酸钠浓度为5 g·L^-1、70 ℃条件下振荡50 min.在最适条件下皂角苷与SDS复合能显著提高柴油脱附率:当SDS与皂角苷质量比为5:5,总表面活性剂的浓度为1 g·L^-1时,柴油脱附率达88.65%,比SDS-TX-100复合脱附剂提高了16.6个百分点.脱附液回用试验表明,经两次回用后,SDS-皂角苷复合脱附液仍能去除土壤中17.6%的柴油.SDS-皂角苷复合脱附剂的残留量显著低于相同浓度的SDS-TX-100复合脱附剂,且经三次淋洗后,脱附剂的残留量从2510 mg·kg^-1下降到1790 mg·kg^-1.研究结果表明,皂角苷与SDS复合后,不仅能够强化其对柴油污染土壤的脱附效果,提高污染土壤修复效率,而且由于减少了用量,显著降低了其对土壤的二次污染.     

土壤表面阿特拉津的紫外光解动力学研究

采用田间土壤，在人工光解装置箱中研究了在紫外光照射下土壤表面阿特拉津的光解行为以及影响其光解行为的因素。实验测得阿特拉津的光解速率常数为0．0953～0．1864min，光解深度为0．10～0．23mm，半衰期为3．7～7.3min。研究结果表明，土壤粒度、pH值、有机物含量、土壤湿度、腐植酸含量及表面活性剂含量均会对阿特拉津在土壤表面的光解产生影响。     

蓖麻对重金属Cd的耐性与吸收积累研究

采用60d温室盆栽试验研究了蓖麻对土壤中重金属Cd污染的耐性和积累效应。结果表示,在40mg·kg~(-1)的Cd处理浓度时,蓖麻的株高以及根、茎、叶的干物重达到最大,但是随着Cd处理浓度的增加,蓖麻生长缓慢,植株矮小,并从Cd处理浓度200mg·kg~(-1)开始出现较明显的叶片黄化等重金属中毒症状,当Cd处理浓度达到400mg·kg-1时仍能生长,表现出较强的耐性。说明低浓度的Cd对蓖麻生长有一定促进作用,高浓度的Cd抑制蓖麻的生长。蓖麻对Cd的积累主要集中在根部,积累浓度为根>茎>叶,这可能与蓖麻具有强大的根系有关。蓖麻根系对Cd的积累在土壤Cd处理浓度为200mg·kg~(-1)时显著上升,并在Cd处理浓度为360mg·kg~(-1)时最大,积累量达到4460.3mg·kg~(-1);蓖麻地上部叶和茎对Cd的积累分别在Cd处理浓度320mg·kg~(-1)和360mg·kg~(-1)时达到最大,其中茎对Cd的最大积累量达到137.1mg·kg~(-1)。蓖麻对修复Cd污染土壤有一定的潜力。     

苎麻镉耐受性及其修复镉污染土壤潜力研究

为阐明苎麻修复Cd污染土壤的可行性,应用田间微区试验,研究了苎麻对Cd的耐受能力、累积特性及其对土壤Cd污染修复的潜力.结果表明.低浓度Cd处理(添加<10 mg/kg土)能促进苎麻生长,高浓度Cd处理(添加>10 mg/kg土)则引起毒害,但添加Cd浓度达到100 mg/kg土时,苎麻仍可完成正常生理周期,原麻产量仅比对照降低27.6%.苎麻出麻率受土壤Cd污染影响较小.添加Cd量在65 mg/kg内时,随添加量的增大,苎麻对Cd的富集量增加,而富集系数在10.01～4.55范围内逐渐减小.在中低程度Cd污染土壤种植苎麻可以切断食物链,产生较好的经济和环境效益,应用前景良好,但其修复Cd污染土壤需要较长时间,应进一步选育Cd超积累苎麻品种.     

分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱联用快速检测玉米及土壤中莠去津残留

采用分散固相萃取(QuEChERS)为样品前处理方法,建立了超高效液相色谱-串联四极杆质谱快速检测玉米及土壤中莠去津残留分析方法。玉米及土壤样品经乙腈提取、乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)分散固相(DSPE)净化后,应用超高效液相色谱/电喷雾串联四极杆质谱仪多离子反应监测(MRM)定量检测,分别以碎片离子m/z216>146和m/z216>174定性,以m/z216>96进行外标法定量。结果表明,在0.005～0.5mg·kg-1添加水平范围内莠去津的平均添加回收率在77.01%～112.62%之间,相对标准偏差在2.23%～8.43%之间,对莠去津的检出限(LOD)为0.39～0.91μg·kg-1,定量检出限(LOQ)为1.33～3.02μg·kg-1。该方法灵敏度高,操作简单,定量准确,测定浓度范围宽,可用于莠去津的残留分析。