利用光合细菌进行微生物修复:一种降低辛硫磷在养殖水中积累的低成本方法

摘要

[背景]中国是农业生产大国,渔林农牧占比庞大.有机农药无论在畜牧业还是水产养殖业都有广泛的应用.有机磷农药(Organophosphorus Pesticide,OP)是应用最广泛的有机农药,具有低毒和不易残留的优点.OP在水体中大量积累可通过生物富集作用间接影响人体健康,由此产生的生殖毒性不容忽视.光合细菌作为环境友好型水体有益菌,部分菌种具有降解有机农药的功能.[目的]自上海海洋大学明湖中分离纯化得到一株光合细菌(编号SPZ).探究其对辛硫磷的耐受程度及降解效果,为养殖水体中有机磷农药的生物降解提供目的菌株.[方法]利用16S rRNA基因序列分析方法对目标菌株进行种属鉴定;利用紫外分光光度法测定分离菌株SPZ和标准菌株ST在不同接种量下的OD660并测定实验周期内光合细菌在不同浓度辛硫磷中OD660的变化趋势,以示辛硫磷对光合细菌的毒性作用;利用高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)测定菌株对水体辛硫磷的降解能力;通过HPLC测定加热致死菌与活菌对水体辛硫磷的降解能力,确定菌株对辛硫磷的降解方式.[结果]16S rRNA基因序列分析表明菌株SPZ与红假单胞菌属相似度高达99％以上,与沼泽红假单胞菌ATCC 17001菌株聚为一支,置信度为100％;菌株SPZ与菌株ST的适宜接种量为10％;菌株SPZ可耐受100 mg/L的辛硫磷,当浓度超过该值后,辛硫磷对光合细菌生长产生显著的抑制作用;当光合细菌进入生长稳定期后添加辛硫磷,1d时可相对降解辛硫磷(12.97％-26.69％,20.0 mg/L;24.25％-32.85％,2.0 mg/L;16.66％-34.59％,0.2 mg/L),3d时可相对降解辛硫磷(46.63％-53.95％,20.0 mg/L;24.78％-30.34％,2.0 mg/L;31.92％-39.25％,0.2 mg/L),5d时可相对降解辛硫磷(93.65％-97.72％,20.0 mg/L;67.69％-74.41％,2.0 mg/L;10.34％-24.27％,0.2 mg/L).[结论]菌株SPZ作为一种常见光合细菌,能够有效去除水体中的辛硫磷农药,具有生物修复功能,在水产养殖和有机磷农药污染水处理中有广阔的前景.