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。     

产酶溶杆菌OH11菌株α-水解蛋白酶基因的克隆与表达

α-水解蛋白酶是产酶溶杆菌OH11菌株分泌的一种胞外丝氨酸蛋白酶。利用PCR方法从OH11菌株中克隆到该基因。同源性比较其推测产物与产酶溶杆菌ATCC29478菌株和ATCC29487菌株的α-水解蛋白酶有90%以上的序列一致性。基因经NdeⅠ和XhoⅠ双酶切后连接到含T7启动子的高表达载体pET30a( )上构建重组质粒pαLP,并转化宿主菌BL21(DE3)获得BLαLP表达菌株。经IPTG诱导后发现BLαLP菌株产生一相对分子量约为44kD的蛋白。研究表明,该蛋白能将蛋白质水解,在脱脂奶粉培养基上形成水解圈,并对立枯丝核菌菌丝的生长有抑制作用。     

产酶溶杆菌OH11菌株摇瓶发酵条件研究

采用单因素试验法研究了温度和转速等因子对产酶溶杆菌OH11液体发酵的影响.结果表明温度以30℃为宜,转速以210r/min为宜.通过正交试验在摇瓶中以LB为基础培养基对发酵培养基进行了优化.优化后的培养基中活菌数在48h时可达到4.5×109cfh/ml,明显高于原基础培养基的结果;通过正交试验对其他发酵条件的优化结果表明,装液量40ml/250ml、发酵时间72h、接种量108cfu/ml和初始pH值7.5为最适条件.     

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。     

产酶溶杆菌OH11菌株胞外酶调控相关基因ctp的克隆及功能的初步分析

利用mariner转座子对产酶溶杆菌Lysobacter enzymogenes OH11进行转座诱变,构建菌株OH11的突变体文库.筛选到1株4种胞外酶(蛋白酶、纤维素酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)产生均减少的突变株D-11.通过亚克隆,鉴定转座子的插入位点,涉及1个羧基末端蛋白酶(carboxy-terminal protease)编码基因ctp.通过同源重组的方法对该基因进行敲除,对缺失突变体Δctp表型分析发现:(1)Δctp与野生型OH11在营养丰富型(2YT)与营养缺陷型(MMX)培养基中生长速率基本一致;(2)Δctp降低了蛋白酶、纤维素酶和β-1,3-葡聚糖酶的产生,但不影响几丁质酶的产生;(3)Δctp生物膜的产生量明显减少.研究还表明,突变体基本不改变其对油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani和辣椒疫霉病菌Phytophthora capsici的拮抗能力.互补菌株均恢复了野生型的相关功能.     

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。     

产酶溶杆菌OH11双精氨酸转运系统关键基因tatC的功能分析

本研究采用同源重组的方法对产酶溶杆菌Lysobacterenzymogenes OH11中双精氨酸转运系统关键基因tatC进行缺失突变,通过对突变体表型及表型相关基因表达分析来研究该基因在菌株OH11中的功能,重点分析该基因与产酶溶杆菌中热稳定抗真菌因子HSAF生物合成的关系。研究结果表明,基因tatC的突变显著提高了HSAF生物合成的产量,以及HSAF生物合成的关键基因pks／nrps转录水平;改变了菌株OHll的细胞形态,使细胞从棍棒状变为椭圆状;并降低了菌株OH11生物膜的形成和滑动能力以及在营养缺陷型（10％TSB）培养基中的生长速率,但不改变其在营养丰富培养基（100％TSB）中的生长速率。此外,与野生型OH11相比,基因tatC突变株不改变其蛋白酶、纤维素酶、β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的产生水平以及其对瓜果腐霉Pythiumapanidermamm、立枯丝核菌Rhizoctoniasolani和禾谷镰刀菌Fusariumgraminearum的拮抗能力。     

产酶溶杆菌OH11中LysR和GntR家族基因的功能分析

产酶溶杆菌Lysobacter enzymogenes OH11可以通过蹭行运动(Twitching motility)接近并附着在病原真菌和卵菌上,进而分泌各种胞外酶和次级代谢产物抑制病原菌的生长,其中热稳定抗真菌因子(heat-stable antifungal factor,HSAF)是一种新型的抗真菌代谢物,具...     

纤维素降解复合菌系的产酶条件优化

为研究可降解秸秆纤维素的菌株及复合菌系的最佳产酶条件,以两株优势真菌CW3-1和CW5-1为对象,采用相对酶活法探究最佳产酶条件,并在此基础上利用4因子3水平正交试验法优化复合菌系的产酶条件.研究发现,供试菌株的最适碳源为蔗糖,最适氮源为NH4Cl,最适温度为20℃,加入Fe2+可有效提高其产酶效率;复合菌系产酶组合的...     

一种固定化酶对氰戊菊酯的降解特性

用海藻酸钙凝胶将 Alcaligenes sp.YF11菌提取的降解酶制成固定化酶。测定了固定化酶对氰戊菊酯的降解特性 ,测得最适 p H为 8.0 ,最适温度为 35℃ ,Km为 55.0 nmol/ml。 2 5℃时 ,流速为 4 ml/min,固定化酶柱对 3.1- 2 0 0 mg/L的氰戊菊酯的去除率为 6 1.3% - 90 %     

蜡状芽孢杆菌对烟嘧磺隆的降解及降解产物2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的环境生物毒性

为明确蜡状芽孢杆菌对烟嘧磺隆的降解及母体和降解产物对环境生物的毒性,采用超高效液相色谱-质谱 (UPLC-TQD) 联用法分析了蜡状芽孢杆菌对烟嘧磺隆的降解产物,同时参照“化学农药环境安全评价试验准则”方法,分别测定了烟嘧磺隆和主要降解产物2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶对斑马鱼、大型溞和斜生栅列藻3种水生生物的急性毒性。结果表明:经蜡状芽孢杆菌降解后,共检测到4种烟嘧磺隆的降解产物,分别为2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶 ( Ⅰ )、2-[N-(氨基甲基) 氨磺酰基]-N,N-二甲基烟酰胺 ( Ⅱ )、2-[1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基) 脲基]-N,N-二甲基烟酰胺 ( Ⅲ ) 和N-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-氨基甲酰基)-1-(甲基亚氨基) 甲磺酰胺 ( Ⅳ ),其中2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶 ( Ⅰ ) 为主要降解产物,由此推测蜡状芽孢杆菌对烟嘧磺隆的降解主要是通过使其磺酰脲桥上C—N键、C—S键以及吡啶环断裂而实现的。毒性测定结果显示:烟嘧磺隆及主要降解产物 Ⅰ 对斑马鱼的96 h-LC₅₀值分别为16.95和 > 100.0 mg/L,其急性毒性等级均为“低毒”;两者对斜生栅列藻的72 h-ErC₅₀值分别为8.070和142.7 mg/L,均为“低毒”;对大型溞的48 h-EC₅₀值分别为9.190和51.95 mg/L,分别为“中毒”和“低毒”。研究表明,烟嘧磺隆经蜡状芽孢杆菌降解后,其主要降解产物对3种水生生物的毒性均明显降低。     

玉米田反枝苋对烟嘧磺隆的抗性水平及靶标抗性分子机理

为明确玉米田主要杂草反枝苋对烟嘧磺隆的抗性水平及靶标抗性分子机理,采用整株水平测定法检测了黑龙江省玉米田反枝苋对烟嘧磺隆的抗性水平,通过靶标酶离体活性测定,分析了抗性和敏感种群反枝苋乙酰乳酸合成酶 (ALS) 对烟嘧磺隆的敏感性,并通过靶标ALS基因克隆测序进行了序列比对分析。结果显示:黑龙江省反枝苋疑似抗性种群 (HLJ-R) 对烟嘧磺隆已产生较高水平抗性,其抗性倍数达13.7;酶活性测定结果表明:烟嘧磺隆对HLJ-R种群ALS活性的抑制中浓度 (IC₅₀) 值是对敏感种群 (TA-S) IC₅₀值的43.9倍;与TA-S种群相比,HLJ-R种群ALS基因205位丙氨酸突变为缬氨酸,574位色氨酸突变为亮氨酸。研究表明,黑龙江省玉米田反枝苋对烟嘧磺隆已产生较高水平抗性,且靶标ALS基因的突变可能是其抗性产生的主要原因之一。     

反枝苋乙酰乳酸合成酶与烟嘧磺隆分子结合模式分析及抗性位点预测

为研究反枝苋对乙酰乳酸合成酶 (ALS) 抑制剂的抗性机制,本研究根据反枝苋的ALS氨基酸序列,利用同源模建的方法构建了其三维结构,并采用分子对接和分子动力学模拟的方法预测了反枝苋ALS与烟嘧磺隆分子的结合模式。根据结合模式对已报道的Pro 197和Trp 574等位点突变产生抗性的原因进行了分析。结果发现:Pro 197和Trp 574等位点的残基与烟嘧磺隆分子之间存在重要的疏水作用和π-π作用等其他相互作用,或该位点的残基具有特殊结构影响着通道形状。分析表明,ALS与烟嘧磺隆之间的氢键、疏水作用等非共价相互作用以及通道形状的改变都有可能影响二者结合稳定性,从而使杂草产生抗性。基于此结论,本研究预测Val 196、Met 200、Phe 206和Lys 256突变同样可能使杂草对ALS抑制剂敏感度发生变化。本研究利用计算机模拟技术分析了ALS抗性机制,为反抗性除草剂的分子设计提供了指导。     

异色瓢虫对雪松长足大蚜的捕食作用

为明确异色瓢虫Harmonia axyridis对雪松长足大蚜Cinara cedri的捕食能力,采用捕食功能反应方法在室内测定了异色瓢虫各龄幼虫和成虫对雪松长足大蚜4龄若蚜的捕食功能反应、寻找效应、种内干扰效应及环境温度对其捕食能力的影响。结果显示:异色瓢虫各龄幼虫和成虫对雪松长足大蚜若蚜的捕食功能反应类型均属于Holling II型,成虫对雪松长足大蚜的捕食能力强于幼虫,幼虫的捕食能力随虫龄的增大而增强,1～4龄幼虫及成虫的日最大捕食量分别是11.41、41.32、61.73、140.85、188.68头;异色瓢虫1～4龄幼虫及成虫对雪松长足大蚜4龄若蚜的寻找效应随猎物密度的增加而下降,二者之间呈线性相关,相关系数为0.9758～0.9993,其中2龄幼虫的搜寻效应随猎物密度的增加,下降趋势最大,成虫则下降趋势最小;异色瓢虫成虫的捕食受到较强的种内干扰,在猎物密度和捕食空间一定的情况下,单头日平均捕食量随其自身密度的增加而降低,二者间关系符合模型A=58.8391x~(-0.3313);异色瓢虫的捕食受环境温度影响明显,在15～35℃范围内,其成虫对雪松长足大蚜的捕食量先增加后减少,25℃是异色瓢虫最适宜的捕食温度。表明异色瓢虫对雪松长足大蚜有很强的捕食能力,尤其是成虫和高龄幼虫,但应用时还需考虑温度因素的影响。     

绿僵菌与FKBP52联合使用对西花蓟马的毒力

为阐明绿僵菌与昆虫免疫抑制蛋白的增效机理,采用浸渍法测定昆虫免疫抑制蛋白FKBP52与金龟子绿僵菌Metarhizium anisopliae对西花蓟马Frankliniella occidentalis的毒力和其体内羧酸酯酶（carboxylesterase,CarE）、谷胱甘肽-S转移酶（glutathione-S transferase,GST）、酚氧化酶（phenoloxidase,PO）及几丁质酶活性的变化。结果显示,金龟子绿僵菌和FKBP52蛋白联合使用对西花蓟马的致死中时LT₅₀为7.32 d,优于绿僵菌单用（10.87 d）或FKBP52蛋白单用的（14.15 d）。金龟子绿僵菌和FKBP52蛋白联合使用9 d时,西花蓟马的累计死亡率达81.11%,显著高于绿僵菌单用（45.56%）或FKBP52蛋白单用的（36.67%）;金龟子绿僵菌和FKBP52蛋白联合使用的协同毒力指数为24.10,表现为增效作用。金龟子绿僵菌与FKBP52蛋白联合使用1 d后,西花蓟马体内CarE和PO活性小于金龟子绿僵菌单用后的活性;联合使用2 d后,西花蓟马体内几丁质酶活性小于绿僵菌单用后的活性,而CarE和GST活性均大于金龟子绿僵菌单用后的活性;联合使用3 d后,西花蓟马体内几丁质酶、CarE和PO活性均大于绿僵菌单用后的活性。表明与金龟子绿僵菌单用相比,金龟子绿僵菌和FKBP52蛋白联合使用后西花蓟马体内CarE、GST、PO和几丁质酶活性抑制或诱导效应与时间有关,这可能是两者具有增效作用的重要机制。     

草地贪夜蛾对金银花的取食适应性

为明确新入侵农业害虫草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对药用植物金银花Lonicera japonica的潜在为害风险,采用室内饲养观察法比较取食玉米Zea mays和金银花叶片后草地贪夜蛾的种群特征,并采用室内生测法测定取食2种植物幼虫体内消化酶和解毒酶的活性。结果显示,草地贪夜蛾在金银花上能完成完整的世代发育。取食金银花叶片的草地贪夜蛾幼虫发育历期为24.08 d,显著长于取食玉米的幼虫发育历期（18.47 d）;取食金银花叶片的幼虫存活率为63.67%,较取食玉米叶片幼虫的存活率78.00%明显降低;取食金银花叶片的草地贪夜蛾雌、雄蛹重分别为197.98 mg和198.78 mg,显著大于取食玉米叶片时;取食金银花和玉米叶片的草地贪夜蛾成虫的繁殖力与寿命均无显著差异。取食金银花叶片的草地贪夜蛾5龄幼虫中肠中的淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶、谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450酶的活性均较取食玉米叶片时显著降低,但羧酸酯酶活性较取食玉米叶片时显著升高。表明草地贪夜蛾在金银花上能较好地生长发育和繁殖,这对金银花的安全生产构成潜在威胁。     

一株戴尔福特菌NF83-1的鉴定及评价

为研究拮抗菌株NF83-1的分类与生物学特性以及评价其生防能力,通过生理生化特征和16S rRNA基因序列分析对菌株NF83-1进行种属鉴定,以选择性培养基检测其分泌的多种胞外酶,以结晶紫染色法检测其生物膜的形成,采用室内平板对峙生长法测定其抑菌活性,室外盆栽法测定其对番茄立枯病的防效。结果表明,菌株NF83-1被鉴定为戴尔福特菌Delftia tsuruhatensis;菌株NF83-1能产生纤维素酶和嗜铁素,且能在管壁形成较厚的生物膜。菌株NF83-1对立枯丝核菌Rhizoctonia solani、甘蓝黑斑病菌Alternaria brassicae、油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、梨胶孢炭疽病菌Colletotrichum gloeosporioides等病原真菌,梨火疫病菌Erwinia amylovora、番茄青枯病菌Ralstonia solanacearum、水稻细菌性条斑病菌Xanthomonas oryzae pv.oryzicola等革兰氏阴性病原细菌及革兰氏阳性细菌巨大芽胞杆菌Bacillus megaterium都具有明显的抑制作用;菌株NF83-1发酵液原液和100倍稀释液对番茄立枯病的防效分别为48.78%~57.69%和26.83%~36.54%。研究表明,菌株NF83-1是一株具有较好生防应用潜力的拮抗菌株。     

粘质沙雷氏菌S-JS1与5种杀虫剂对灰飞虱的联合作用及该菌对灰飞虱相关酶活性的影响

为明确粘质沙雷氏菌Serratia marcescens S-JS1与杀虫剂对灰飞虱的联合作用,以及S-JS1对灰飞虱解毒酶和保护酶活性的影响,以灰飞虱3龄若虫为对象,采用喷雾法比较了S-JS1与5种杀虫剂 (螺虫乙酯、噻虫嗪、吡虫啉、啶虫脒和毒死蜱) 单用,以及菌、药混用对灰飞虱的杀虫活性,测定了灰飞虱取食经S-JS1处理的水稻后,虫体内羧酸酯酶 (CarE)、谷胱甘肽-S-转移酶 (GSTs)、过氧化物酶 (POD) 和超氧化物歧化酶 (SOD) 的活性变化。结果表明:粘质沙雷氏菌S-JS1分别与不同浓度杀虫剂混用,均可提高杀虫剂对灰飞虱的致死率。其中,109 cfu/mL的S-JS1与1.25 mg/L的噻虫嗪混用处理3 d,或与25 mg/L的螺虫乙酯混用处理5 d,灰飞虱的死亡率分别为65.58%和76.27%,均显著高于同浓度杀虫剂单用的处理 (噻虫嗪单用时致死率为44.24%,螺虫乙酯为49.22%),表现为增效作用 (χ2 > 3.84,实测死亡率 – 预期死亡率 > 0);其他各混用处理均为相加作用 (χ2 < 3.84)。灰飞虱取食经粘质沙雷氏菌处理的水稻苗后12和24 h,其CarE活性与对照组间无显著性差异,GSTs活性呈先降低后升高趋势,POD和SOD活性均低于对照组。研究表明,粘质沙雷氏菌S-JS1可能降低了灰飞虱对杀虫剂的抵抗力。本研究可为探索昆虫病原细菌与杀虫剂间的联合应用提供参考,为灰飞虱的有效防治提供新思路。