2,4-D农药降解菌的基因强化及固定化原位修复功能研究
结题报告
批准号:
31572036
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
宗伏霖
学科分类:
C1405.植物化学保护
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴学民、林荣华、傅桂平、吕宁、徐勇、李静、郭鑫宇、佟雨佳、项盛
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中文摘要
作为世界上第一种商品化生产的选择性除草剂,2,4-D的长期大量使用已对我国土壤和水体造成了严重污染。该类除草剂自然条件下主要依赖于微生物降解。因此,探索以微生物降解2,4-D及其降解产物,是2,4-D类除草剂产品污染治理研究的重要方向。微生物固定化技术在农药污染土壤治理中的应用处于起步阶段。本项目以2,4-D降解质粒pJP4作为可移动基因片段,运用基因强化技术构建2,4-D降解基因工程菌,并率先采用吸附、包埋和交联等固定化微生物技术对筛选出的高效2,4-D降解基因工程菌进行固定化,探索固定化最优条件,表征固定化产物的物理化学性能,进行2,4-D土壤原位修复室内模拟试验,为2,4-D的固定化微生物修复研究提供理论和技术支持,同时为我国农药污染的治理提供帮助。
英文摘要
As the first selective herbicides for commercialisation in the world, the long-term and misuse of 2,4-D has caused serious pollution on soil and water. After applied in crops, the 2,4-D series pesticides will eventually migrate to the soil or water, mainly depending on the microbial degradation. Therefore, to explore the microbial degradation of 2,4-D and its metabolites is an important direction to do research on the pollution control of 2,4-D series pesticides. Immobilized microorganism technology is in the initial stage to apply in soil improvement from pesticides pollution. Basing on establishing a method for 2,4-D residual analysis, this project aims to construct 2,4-D degrading genetic microorganism with gene bioaugmentation, which regarding a plasmid pJP4 as mobile genetic elements. Afterwards, several immobilized microorganism techniques are applied to 2,4-D degrading genetic microorganism, such as adsorption, embedding and crosslinking. Furthermore, the optimized immobilizing conditions, physical and chemical characteristics and the simulated test of different types of soil contaminated by 2,4-D will be researched. The project will provide theoretical and technical support for immobilized bioremediation research of 2,4-D, and provide help for pesticide pollution treatment in China.
2,4-D的长期大量使用对我国土壤和水体存在严重威胁,微生物的原位生物修复是解决该问题的有效途径。本项目通过长期驯化富集技术,筛选2,4-D高效降解菌,取得了如下研究结果:①目前已经筛选出55种2,4-D降解土著菌,其中有2株细菌(食异戊二烯戈登氏菌Gordonia polyisoprenivorans X14和草酸盐贪铜菌Cupriavidus oxalaticus X32)降解效果较好。菌株X32在3 d内即可将500 mg/L 2,4-D完全降解,表现出极强的降解能力。②菌株X32对2,4-D的耐受浓度最高可达3000 mg/L,优于参比菌株钩虫贪铜菌Cupriavidus necator JMP134,15-35 ℃、pH 6.5-9.5是其适宜培养条件。值得注意的是,在pH高达10.5条件下,菌株X32仍然具有降解活性,表现出较强的耐碱性。③采用包埋法将X32细胞固定化,经扫描电子显微镜观察、孔隙特征分析和红外光谱分析,制备的固定化小球结构稳定,内部疏松多孔,可重复使用次数最高可达5次,而且在重复使用时具有更强的降解能力。④通过全基因组测序,在X32的质粒上鉴定到19个与2,4-D降解相关的tfd基因,可分为3个模块,可能是X32比JMP134降解能力更强以及能够耐受更高浓度2,4-D的原因。tfdA基因和tfdB基因通过基因克隆得到验证,提出了2,4-D降解路径。通过HPLC-MS/MS分析,表明2,4-D被X32完全矿化,几乎没有有毒中间体2,4-二氯苯酚的积累。⑤在菌株X32基因组中鉴定到10个可能与耐碱性相关的基因,包括1个Na+/H+逆向转运蛋白NhaA编码基因。⑥菌株X32能够修复2,4-D污染土壤,通过16S扩增子测序分析得出Cupriavidus成为优势物种,并且能够有效缓解植物(玉米)药害。因此,本项目为苯氧羧酸类除草剂的降解提供了有力的技术支撑,可用于土壤修复,乃至工业废水的处理,具有良好的应用前景。同时,本项目还额外筛选出一株有机腈/氟噻草胺降解菌樊庆生氏红球菌Rhodococcus qingshengii X36,为后续研究奠定了基础。
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Ionic liquids as modulators of physicochemical properties and nanostructures of sodium dodecyl sulfate in aqueous solutions and potential application in pesticide microemulsions
离子液体作为十二烷基硫酸钠水溶液理化性质和纳米结构的调节剂及其在农药微乳液中的潜在应用
DOI:10.1039/c6cp04722j
发表时间:2016-11-21
期刊:PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
影响因子:3.3
作者:Li, Jing;Fan, Tengfei;Wu, Xuemin
通讯作者:Wu, Xuemin
DOI:10.1021/acs.jafc.9b05061
发表时间:2020
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry
影响因子:6.1
作者:项盛;林荣华;商洪溢;徐勇;张振华;吴学民;宗伏霖
通讯作者:宗伏霖
DOI:--
发表时间:2019
期刊:农药
影响因子:--
作者:宗伏霖;项盛;于喆;周志强
通讯作者:周志强
DOI:--
发表时间:2018
期刊:化工学报
影响因子:--
作者:王丽颖;姜震东;徐勇;陈浩浩;项盛;郭鑫宇;吴学民
通讯作者:吴学民
DOI:--
发表时间:2018
期刊:光谱学与光谱分析
影响因子:--
作者:王丽颖;徐妍;姜震东;徐勇;项盛;郭鑫宇;吴学民
通讯作者:吴学民
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