多食鞘氨醇杆菌和粘着剑菌对己唑醇的降解研究

摘要

己唑醇是一种我国广泛使用的三唑类杀菌剂，具有广谱、高效的特点，主要用于防治水稻纹枯病、小麦白粉病和番茄灰霉病等。己唑醇在环境中具有较高的稳定性、不容易被分解，且具有发育毒性和潜在的致癌性，因此，己唑醇的存在对环境构成一定的风险。多食鞘氨醇杆菌B-3和粘着剑菌E-3为本实验室中筛选得到的己唑醇高效降解菌，前期己对多食鞘氨醇杆菌B-3进行了降解特性和降解途径的研究，而粘着剑菌E-3为新筛选出来的己唑醇降解菌，因此本文以多食鞘氨醇杆菌B-3和粘着剑菌E-3为研究对象，分别对多食鞘氨醇杆菌B-3降解己唑醇的机理、多食鞘氨醇杆菌B-3在土壤中的模拟应用以及粘着剑菌E-3对己唑醇的降解特性进行了研究，为己唑醇的生物修复提供基础数据，具体结论如下: (1)应用从头测序对多食鞘氨醇杆菌B-3的全基因组进行了全扫描测序，结果表明，多食鞘氨醇杆菌含有5523个基因，基因总长度为5394999bp，占基因组的88.26％，在基因区中，GC含量为41.11％。然后，分别对基因进行NR、COG、GO和KEGG注释，将该基因组作为转录组数据分析的参考基因组。 (2)使用RNA测序对己唑醇处理组和溶剂对照组间多食鞘氨醇杆菌B-3进行转录组测序。结果显示:在处理组与对照组之间一共有864个差异基因，其中有337个上调基因，527个下调基因。GO分析表明，差异基因主要集中在催化活性、结合蛋白、代谢过程和膜部分。KEGG分析表明，差异基因主要集中于代谢，其中主要包括碳水化合物代谢、能量代谢和氨基酸代谢。通过对差异基因的深入挖掘，发现在多食鞘氨醇杆菌B-3中，醛脱氢酶和单加氧酶显著上调表达，而多食鞘氨醇杆菌B-3可以使己唑醇氧化生成2-(2，4-dichlorophenyl)-1-(1H-1，2，4-triazol-1-yl)hexane-2,5-diol，该反应则可能由于单加氧酶的参与。同时，与有毒物质代谢和排毒相关的RND转运蛋白和ABC转运蛋白也出现了上调表达，这些基因可能与己唑醇的降解有关。 (3)研究了多食鞘氨醇杆菌B-3在土壤中对己唑醇的降解，结果表明，土壤微生物对己唑醇的降解有很大程度的影响，添加的多食鞘氨醇杆菌B-3可以与土壤中微生物协同作用，促进土壤中己唑醇的降解。在自然土中，己唑醇的降解半衰期为138.6d，添加降解菌的自然土中，己唑醇的的半衰期为77.0d;添加降解菌的灭菌土中，己唑醇的半衰期为346.5d，而在不添加降解菌的灭菌土中，己唑醇基本没有降解。 (4)在多食鞘氨醇杆菌B-3培养过程中，发现了一株对己唑醇有降解活性的粘着剑菌，是一株可以固氮和促进植物生长的根际细菌。优化了粘着剑菌E-3对己唑醇的降解条件，结果表明，在温度为30℃，pH为6.0，初始接种量为0.2g/L和己唑醇的初始浓度为50mg/L时，粘着剑菌E-3对己唑醇降解率最高，7d内降解率为74.7％，半衰期为3.6d。