摘要
灭多威，1-（甲硫基）亚乙基氨甲基氨基甲酸酯，是一种具有广谱杀虫活性的氨基甲酸酯类农药。灭多威进入生物体内之后，通过抑制乙酰胆碱酯酶，导致神经组织衰竭，达到杀虫效果。中国已经禁止在蔬菜、茶树和果树上使用灭多威。但是，在棉花等经济作物和林木上仍然可以使用灭多威。多个地区已经出现灭多威污染并且已经对人类健康产生了危害。因此，消除灭多威残留污染刻不容缓。生物降解是去除农药残留的有效措施。本研究采用富集培养法从污染土壤中筛选得到可完全降解灭多威的微生物菌群，命名为MF0904。主要研究结果如下： （1）菌群MF0904的结构分析 高通量测序结果表明，混合菌群MF0904中含有285个属的微生物，主要包括芽孢杆菌（Bacillus）、寡养单胞菌（Stenotrophomonas）、变形杆菌（Proteus）、丛毛单胞菌（Comamonas）、北京拟土地杆菌（Pseudopedobacter）、苍白杆菌（Ochrobactrum）、假黄色单胞菌（Pseudoxanthomonas）和食酸菌（Acidovorax）等。在发挥降解过程中菌属的相对丰度在不断变化。在降解灭多威过程中，潘多拉菌（Pandoraea）的相对丰度逐渐增加，在第3天时潘多拉菌相对丰度增加到最大，此时灭多威被完全降解，其后潘多拉菌相对丰度逐渐降低，推测潘多拉菌在灭多威降解过程中发挥重要作用。 （2）菌群MF0904的降解特性 菌群MF0904能够耐受800mg/L的灭多威。以灭多威为唯一碳源，混合菌群MF0904在96h内能够完全降解25mg/L的灭多威，菌群OD600浓度由最初的0.007长到最大值0.4。根据响应曲面法优化设计，菌群MF0904最佳降解条件为pH7.4和温度32.4℃，接种量为1.43mL。在此条件下，菌群MF0904发挥最佳降解效果。 （3）菌群MF0904降解灭多威的产物及途径分析 利用GC-MS技术分析菌群MF0904降解灭多威的代谢产物，这些中间产物包括N-羟基乙酰胺、乙腈、2-羟基乙腈、乙胺、乙醛、灭多威肟和1，2-二甲基二硫。其中，N-羟基乙酰胺、乙腈、2-羟基乙腈、乙胺和乙醛为首次报道灭多威代谢产物。根据这些中间产物分析，推测菌群MF0904降解灭多威的代谢途径，主要通过水解和氧化两种方式。 （4）菌群MF0904降解土壤中灭多威的效果 将菌群MF0904接种到含有25mg/kg灭多威土壤中，在模拟自然条件下，菌群MF0904可协同土著微生物降解灭多威，在72h内完全降解土壤中添加的灭多威（25mg/kg）。一级动力学分析结果表明，菌群MF0904可显著缩短土壤中灭多威的半衰期。 （5）宏基因组测序分析 宏基因组测序分析发现，在149098条测序条带中，有66.6%的序列参与新陈代谢的机制。基于测序结果，在降解菌群MF0904并没有已经报道的灭多威降解相关基因片段。本研究降解菌群MF0904可能存在新型降解机制。后续研究将进一步鉴定灭多威降解基因及其酶，揭示其降解机制。
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