莠去津高效降解菌ADBD-13的降解机理及生物修复研究

Degradation Mechanism and Bioremediation of Atrazine Efficient Degrading Strain ADBD-13

摘要

莠去津广泛用于玉米田间杂草去除， 但其残留会对人体健康及生态环境造成一定的危害。本文从长期施加莠去津农药的玉米田表层土壤中通过富集和驯化， 筛选分离出5株能生长在较高浓度莠去津的培养基中并且能降解莠去津的细菌， 对其中降解效果最好的菌株进行形态特征、 16S rRNA序列及ANI指数分析， 鉴定菌株种属。通过高效液相色谱法测定其降解效果， 使用HPLC-MS研究其降解机理。利用土壤接种、 盆栽试验及水培试验探究其对土壤、 小麦及玉米的生物修复作用。结果显示： 筛选出的5株菌， 其中降解效果最好的菌株ADBD-13为产脲节杆菌Paenarthrobacter ureafaciens， 培养70 h可将100 mg/L莠去津降解99.90%； 其在30 ℃， pH 8.0， 莠去津初始质量浓度为10 mg/L时降解效果最好， 具有一定的耐酸碱及耐高温和低温性； 菌株ADBD-13对莠去津经脱氯、 去异丙基、 羟基化、 加氢脱烷基、 消除和水解后的生物降解产物为氰尿酸； 对于含50 mg/kg莠去津的污染土壤， 施加菌株ADBD-13发酵液可在7 d时将土壤中的莠去津降解70.54%； 在莠去津胁迫下， 施加菌株ADBD-13发酵液后土壤中小麦幼苗及玉米幼苗的株高、 根长、 鲜重和干重比对照分别增加至少21%和30%， 在水体中生长的小麦幼苗及玉米幼苗的四个生长指标比对照分别增加至少24%和27%。研究结果表明， 产脲节杆菌ADBD-13在土壤修复及生物修复方面具有广阔应用前景。

Abstract

Atrazine is widely used to remove weeds in corn fields， but its residues have caused certain harm to human health and ecological environment. In this paper， 5 strains of bacteria that could grow in medium with higher concentrations of atrazine and degrade atrazine were screened and isolated from the surface soil of corn fields where atrazine pesticide had been applied for a long time through enrichment and domestication. Morphological characteristics， 16S rRNA sequence and ANI index were analyzed for the strains with the best degradation effect， and the species were identified. The degradation effect was determined by high-performance liquid chromatography and the degradation mechanism was studied by HPLC-MS.The bioremediation effects on soil， wheat and maize were investigated by soil inoculation， pot experiment and hydroponic experiment.The results show that among the 5 strains， the one with the best degradation effect is ADBD-13. ADBD-13 is Paenarthrobacter ureafaciens， which can degrade 99.90% of atrazine at 100 mg/L after 70 hours of incubation. It has the best degradation effect at 30 ℃， pH 8.0， and the initial mass concentration of atrazine is 10 mg/L. It has certain acid and alkali resistance， high and low temperature resistance. The biodegradation product of ADBD-13 to atrazine is cyanuric acid after dechlorination， deisopropyl， hydroxylation， hydrodealkylation， elimination and hydrolysis. The application of strain ADBD-13 in the fermentation solution can degrade 70.54% of atrazine in the contaminated soil containing 50 mg/kg atrazine at 7 days. Under atrazine stress， the plant height， root length， fresh weight and dry weight of wheat seedlings and corn seedlings in the soil increases by at least 21% and 30%， respectively， compared with the control. And the four growth indexes of wheat seedlings and corn seedlings growing in water increases by at least 24% and 27%， respectively. These results indicate that Paenarthrobacter ureafaciens ADBD-13 has broad prospects in soil remediation and bioremediation.

Graphical abstract

关键词

产脲节杆菌 / 莠去津 / 生物降解 / 生物修复 / 小麦 / 玉米

Key words

Paenarthrobacter ureafaciens / atrazine / biodegradation / bioremediation / wheat / corn

0 引　言

莠去津（atrazine， ATZ）是一种三嗪类农药， 广泛用于玉米、 水稻、 小麦、 大豆等作物种植中阔叶杂草及禾本科杂草的去除^［1］。作为一种在世界范围内长期使用的除草剂， 莠去津具有价格低廉、 除草效率高、 除草种类多等优点， 但同时莠去津在土壤中半衰期长， 难降解且迁移性强， 对环境污染性强^［2‐3］。莠去津对后茬敏感作物如小麦、 大豆、 甘薯等有着明显药害， 如： 致使小麦叶片干枯， 籽粒偏小^［4］； 抑制大豆生长， 降低大豆产量^［5］； 致使甘薯叶片黄化， 植株矮小^［6］。当植物吸收莠去津后， 会经由食物链转移至水生动物、 陆生动物及人类体内， 造成神经系统、 内分泌系统、 免疫与遗传系统等损害甚至造成癌症^［7］。因此， 对莠去津残留土壤进行物理化学修复及生物修复， 对人体健康、 生态环境恢复及作物生产具有重大意义。

莠去津的生物修复相比物理化学修复成本更低， 操作更易上手， 修复效果更好， 对环境更友好， 其中微生物降解是生物修复中最主要的方式^［8‐9］。可有效降解莠去津的微生物种类很多， 包含节杆菌属（Arthrobacter sp.）^［10］、 鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas sp.）^［11］、 柠檬球菌属（Citricoccus sp.）^［12］、 假单胞菌属（Pseudomonas sp.）^［13］、 不动杆菌属（Acinetobacter sp.）^［14］、 红球菌属（Rhodococcus sp.）^［15］、 芽孢杆菌属（Bacillus sp.）^［16］、 农杆菌属（Agrobacterium sp.）^［17］等。不同降解菌对莠去津的降解途径稍有不同， 其本质与降解基因有关。其中， trzN/atzA、 atzB、 atzC基因逐步控制莠去津降解为氰尿酸； atzD基因控制氰尿酸降解为缩二脲； atzE基因控制缩二脲降解为脲基甲酸盐； atzF基因则将脲基甲酸盐转化为二氧化碳和氨^［18］。近年来， 各国学者筛选出多种能高效降解莠去津的菌株， 但是能适用于各种环境并实际应用于土壤中的种类较少， 故仍需要不断丰富菌株库以期生产出能够施加于大田中的微生物菌剂。

本文从长期施加莠去津农药的玉米田表层土壤中通过富集和驯化， 筛选分离出5株能生长在较高浓度莠去津的培养基中并且能降解莠去津的细菌， 并对其中降解效果最好的菌株ADBD-13进行鉴定， 同时研究其降解特性、 降解机理及对土壤的修复作用， 通过盆栽试验和水培试验探究ADBD-13对莠去津胁迫下的小麦及玉米幼苗的生物修复及修复后残留对小麦及玉米幼苗生长的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试土壤及种子

供试土壤采自于山东省德州市平原县长期施加莠去津农药的玉米田表层。供试小麦种子为烟农19、 供试玉米种子为郑单958。

1.1.2 供试培养基

LB（Luria-Bertani）培养基： 胰蛋白胨10 g， 酵母提取物5 g， NaCl 10 g， 蒸馏水1 L， 调整pH至7.0； 无机盐（Minimal Medium， MM）液体培养基： KH₂PO₄ 0.45 g， K₂HPO₄ 1.79 g， NaCl 0.4 g， MgSO₄·7H₂O 0.2 g， 蒸馏水1 L， 调整pH至7.0； LB及MM固体培养基在其液体培养基的基础上加入体积分数为2%的琼脂。

1.2 试验方法

1.2.1 土壤中莠去津降解菌富集、 驯化和筛选

取10 g风干、 过筛处理后的土壤加至100 mL含10 mg/L莠去津的MM液体培养基中， 将混合物摇匀后在30 ℃、 180 r/min的暗培养中摇培， 每隔7 d以10%的接种量将10 mL摇培后的菌液移至莠去津质量浓度递增的100 mL MM液体培养基中， MM液体培养基中莠去津的质量浓度依次为10， 20， 30， 50， 100 mg/L。从含100 mg/L莠去津的MM液体培养基中吸取摇培后的菌液， 用无菌生理盐水将菌液按照体积比梯度稀释至10^-3， 10^-4， 10^-5， 10^-6和10^-7， 并涂布在含100 mg/L莠去津的MM固体培养基上。在30 ℃恒温培养箱中培养3~5 d后， 通过是否在含莠去津的MM固体培养基上产生透明圈定性判定菌株的降解能力， 分离具有降解能力的菌落并进行形态学纯化^{［19‐20］}。选取降解效果较好的菌株ADBD-13进行后续研究。

1.2.2 降解菌ADBD-13的鉴定

将分离纯化后的菌株ADBD-13划线于LB固体培养基中， 挑取单菌落并在显微镜下观察菌落的形态^［21］。委托生工生物工程（上海）股份有限公司利用二代测序技术对菌株ADBD-13的基因组测序。对基因组测序结果使用RNAmmer进行菌种16S rRNA序列预测， 预测结果在NCBI核苷酸数据库中通过BLAST程序进行比对， 并使用MEGA 11.0进行系统发育树的构建。使用FastANI计算所测菌株与20株参考菌株的平均核苷酸相似度（Average Nucleotide Identity， ANI）指数并作出热图， 结合预测的16S rRNA序列及ANI指数确定菌株种属。

1.2.3 降解菌 ADBD-13的生长曲线及降解能力测定

将菌株ADBD-13单菌落接种至LB液体培养基中摇培16~24 h后， 4 ℃、 4 500 r/min离心10 min， 收集离心后的菌泥并用PBS缓冲液（pH 7.0）反复冲洗3次， 加入PBS缓冲液（pH 7.0）调整菌落浓度至1×10⁹ CFU/mL（CFU/mL表示每毫升溶液含有的细菌群落总数）。将体积分数2%的ADBD-13菌液加入至50 mL MM液体培养基（含100 mg/L莠去津）中， 以不接菌的含药培养基为阴性对照， 分别在第1.5， 3， 6， 9， 12， 15， 17.5， 20， 30， 50， 70， 90， 110， 130， 150 h时取样， 测量菌液的OD₆₀₀值及培养基中莠去津的质量浓度， 试验重复3次。OD₆₀₀值使用微量分光光度计测定。使用二氯甲烷对菌液中的莠去津进行萃取， 蒸干后用色谱级甲醇定容， 最后过0.22 µm滤膜， 使用高效液相色谱仪外标法测定莠去津含量。高效液相检测色谱条件： 色谱柱Hypersil ODS2（直径×柆长为4.6 mm×250 mm， 粒径为5 \mathrm{\mu }\mathrm{m}）， 柱温30 ℃； 流动相甲醇与水（0.1%甲酸）的体积比为70∶30； 波长为225 nm； 流速为1 mL/min； 进样量为20 \mathrm{\mu }\mathrm{L}。

1.2.4 降解菌 ADBD-13的降解特性测定

从初始pH值、 摇培温度、 莠去津初始质量浓度三方面分析菌株ADBD-13的降解特性^［22］。其中， 初始pH值分别为5.0， 6.0， 7.0， 8.0和9.0， 摇培温度分别为10， 20， 30， 40和50 ℃， 莠去津的初始质量浓度分别为10， 25， 50， 100和200 mg/L。将体积分数为2%的ADBD-13菌液（1×10⁹ CFU/mL）加入至调节过初始条件的含莠去津培养基中， 150 r/min摇培20 h后检测莠去津的含量， 按照式（1）计算菌株ADBD-13的降解率X^［23］。

X=\frac{(C_{\mathrm{0}}+C_X)}{C_{\mathrm{0}}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%},（1）

式中： X为降解率； C_{\mathrm{0}}为对照样品中莠去津的终浓度； C_X为菌株样品中莠去津的终浓度。

1.2.5 降解菌ADBD-13对莠去津的降解途径分析

将ADBD-13菌液加至含100 mg/L莠去津的MM液体培养基中， 30 ℃、 150 r/min摇培3 d， 二氯甲烷萃取， 蒸干后用色谱级甲醇定容， 最后过0.22 µm滤膜。使用Ultimate 3000 UHPLC - Q Exactive液质联用仪对样品进行总离子流图、 一级质谱、 二级质谱检测。HPLC-MS检测由杭州研趣信息技术有限公司完成。

1.2.6 降解菌ADBD-13对含莠去津土壤的修复作用

取100 g土壤过筛后灭菌， 将莠去津加入至土壤中， 莠去津与土壤的质量比为50 mg/kg。将处理后的土壤均分为两组， 一组土壤加入ADBD-13菌液至1×10⁶ CFU/g， 另一组加入无菌蒸馏水。分别将两组土壤置于灭菌锥形瓶中， 每日喷水保持土壤湿度。分别在培养第1， 2， 3， 4， 5 天时间点取样， 检测土壤中的莠去津残留量。将样品加入至50 mL甲醇中超声40 min后， 12 000 r/min离心15 min， 取上清液在35 ℃蒸干后用色谱级甲醇定容， 过0.22 µm滤膜后检测， 每组试验重复3次。

1.2.7 降解菌ADBD-13在不同培养条件下对莠去津胁迫下小麦幼苗及玉米幼苗的修复作用

1） 降解菌ADBD-13在土壤中对莠去津胁迫下小麦幼苗及玉米幼苗的修复作用试验： 将降解菌ADBD-13单菌落接种至250 mL LB液体培养基中， 30 ℃、 150 r/min摇培发酵48 h， 用PBS缓冲液调整发酵液中菌落浓度为1×10⁹ CFU/mL。称取250 g土壤并置于花盆中， 分别加入处理液A~D， 再加入蒸馏水浸润土壤并充分搅拌均匀^［20］。处理液如下： A： 无菌蒸馏水对照； B： 2.5 µL莠去津（10 g/L）； C： 2.5 mL发酵液； D： 2.5 µL莠去津（10 g/L）+2.5 mL发酵液。挑取颗粒饱满， 大小相似的发芽小麦及玉米种子， 每盆15粒种于处理后的土壤中， 在27 ℃， 光照与黑暗周期分别为16 h和8 h， 相对湿度70%， 光强5 500 lx情况下生长14 d， 每组处理重复5次， 每次重复随机挑选5株， 记录小麦及玉米的株高、 根长、 鲜重和干重^［24］。

2　降解菌ADBD-13在MM液体培养基中对莠去津胁迫下小麦幼苗及玉米幼苗的修复作用试验： 挑选颗粒饱满， 大小相似的发芽小麦及玉米种子， 分别种在太空杯的泡沫板上， 将根部浸泡在A~D组处理液中^［25］， 在1）中的条件下生长14 d后， 记录小麦和玉米的株高、 根长、 鲜重以及干重等生长指标。处理液如下： A： MM液体培养基； B： 加入体积分数为2%ADBD-13菌液的MM液体培养基； C： 含100 mg/L莠去津的MM液体培养基； D： 含100 mg/L莠去津及体积分数为2% ADBD-13菌液的MM液体培养基。所有处理液均经过30 ℃、 150 r/min摇培5 d， 并稀释10倍。试验中添加灭菌蒸馏水保持水分， 每组分别处理15颗小麦及玉米种子并重复5次， 每次重复随机挑选5株记录数据。

1.2.8 数据分析

使用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析， 应用Duncan氏新复极差法作差异性检验， 当差异显著时（P<0.05）使用不同小写字母表示， 当不存在显著差异时（P>0.05）使用相同小写字母表示。使用Origin 2021对数据作图。

2 结果与讨论

2.1 莠去津降解菌的分离与鉴定

经过35 d驯化培养， 从玉米田中筛选出5株降解菌ADBG-2、 ADBG-3、 ADBG-5、 ADBD-13、 ADBD-14， 它们在含100 mg/L莠去津的MM固体培养基上均可长出透明水解圈。5株降解菌的透明水解圈直径分别为5.0， 4.0， 3.0， 6.0和 5.5 mm， 其中ADBD-13的水解圈直径最大， 降解效果最好， 故对此菌做进一步研究。

菌株ADBD-13菌落较粘稠湿润， 整体呈圆形不透明的淡黄色， 菌落边缘光滑完整， 显微镜下观察菌体呈杆状， 无芽孢。NCBI核苷酸数据库中的对比显示， 菌株ADBD-13与Paenarthrobacter ureafaciens strain NC处于统一分支， 相似性达99.53%。根据菌株ADBD-13与20株参考菌株的热图结果， 菌株ADBD-13与Paenarthrobacter ureafaciens AAC22 （GCA-011393315.2）的ANI指数达98.09%， 超过了95%。结合菌株ADBD-13的16S rRNA 系统发育树及与参考菌株的ANI结果， 鉴定菌株ADBD-13为产脲节杆菌（Paenarthrobacter ureafaciens）。邻接法构建的菌株ADBD-13的 16S rRNA 系统发育树如图 1 所示， 菌株ADBD-13与20株参考菌株的距离热图如图 2 所示。图 1 中， 线段 0.01 表示序列差异的分支长度。

2.2 降解菌 ADBD-13的生长曲线及降解能力

降解菌 ADBD-13在以莠去津为唯一能量源的培养基中生长良好， 如图 3 所示。

由图 3 可以看出： 降解菌 ADBD-13在含100 mg/L莠去津的MM液体培养基中首先经历了大约10 h的迟缓期， 在此期间菌液浊度几乎没有变化， 莠去津质量浓度下降缓慢； 在10~30 h降解菌 ADBD-13菌液浊度增长迅速， 这表明降解菌 ADBD-13在对数生长期； 在30~130 h降解菌 ADBD-13处于稳定期； 130 h后降解菌 ADBD-13进入衰退期^［26］。根据莠去津的质量浓度曲线， 降解菌 ADBD-13处于对数生长期时， 莠去津的质量浓度快速下降， 这表明降解菌 ADBD-13在此时对所受影响最敏感， 故而选择20 h作为降解特性的研究时间。此外， 70 h时降解菌 ADBD-13莠去津降解率达99.90%。已报道的假单胞菌SFAD3的莠去津降解率为88.90%， 土壤杆菌AT-2的降解率为90%， 降解菌 ADBD-13与这两种菌株均能高效降解莠去津^{［20，27］}。

2.3 降解菌 ADBD-13的降解特性

初始pH值、 摇培温度、 莠去津初始质量浓度对降解菌 ADBD-13降解效果的影响如图 4 所示。

由图 4 可以看出： 当初始pH值在5~9之间时， 降解菌 ADBD-13对莠去津的降解率均高于75%， 当初始pH值为8.0时， 降解菌 ADBD-13对莠去津的降解率最高， 达到了（89±0.4）%。这与pH为7~8时降解率最高的节杆菌T₃AB₁有着相似的最适pH， 但是降解菌 ADBD-13在pH为5~9时均能有效降解莠去津， 这表明降解菌 ADBD-13对酸碱环境的耐受性较强^［28］。摇培温度是对降解菌 ADBD-13降解特性影响最大的一个因素， 30 ℃是降解菌ADBD-13的最佳摇培温度， 此时莠去津降解率达到了（80±0.5）%。同为产脲节杆菌的ZF1降解莠去津的最佳温度范围为30~40 ℃， 并且在10~50 ℃时也能够有效降解莠去津， 具有较强的耐冷耐热性^［29］。图 4（c） 表明， 随着莠去津初始质量浓度的增大， 降解菌 ADBD-13对莠去津的降解率逐渐减小， 与何碧珀等^［20］报道的门多萨假单胞菌SFAD3的降解特性相似， 这可能是由于莠去津质量浓度的升高会增大对降解菌的细胞毒性， 导致降解菌的降解能力下降。

2.4 降解菌ADBD-13对莠去津的降解途径

菌株ADBD-13降解莠去津产物的总离子流如图 5 所示。图 5 是将不同峰所在时间t对应的一级质谱中相对丰度最大的质荷比m/z（以下简称m/z）标注在相应时间后做出的。图 5 中正离子流图中的m/z按照时间排序依次为198.3， 212.2， 130.0， 216.1和230.1， 结合二级质谱检测结果预估对应的物质分别为HA（羟基莠去津， Hydroxyatrazine）， HMEA（2-羟基丙嗪， 2-hydroxypromazine）， 氰尿酸（Cyanuric acid）， ATZ， MEA（甲基化莠去津， 6-chloro-N， N'-diisopropyl-1， 3， 5-triazine-2， 4-diamine）； 负离子流图中的m/z按照时间排序依次为128.0， 197.8， 223.9， 195.1和214.1， 结合二级质谱检测结果预估对应的物质分别为氰尿酸， HA， EAA（2-乙氨基莠去津， 2-ethylaminoatrazine）， AA（2-氨基莠去津， 2-aminoatrazine）， ATZ。

根据目标分子式检索， 在正离子流图中t为1.04 min时， C₆H₁₀N₄O₂即IPA（N-异丙酰胺， N-lsopropylammelide）的相对丰度达到最大； t为1.08 min时， C₅H₉N₅O₁即DIHA（脱异丙基羟基莠去津， Deisopropylhydroxyatrazine）的相对丰度达到最大。在负离子流图中t为1.09 min时， C₈H₁₅N₅O₁即IPA的相对丰度达到最大； t为9.61 min时， C₅H₉N₅O₁即DIHA的相对丰度达到最大。故而推测菌株ADBD-13降解莠去津的产物中除去由图 5 预估出的物质外还包含IPA和DIHA。

由预估出的物质推测降解菌ADBD-13对莠去津可能的降解路径有4种， 如图 6 所示。图中虚线代表本试验中未确定的反应。

1） 莠去津去异丙基， 生成脱异丙基莠去津（Deisopropylatrazine， DEA）， 然后发生取代反应， 羟基取代氯生成DIHA， 之后羟基取代氨基生成DHA（2， 4-Dihydroxy-6-（N'-ethyl）-amino-1， 3， 5-tfiazine）， 最后羟基化生成氰尿酸。

2） 莠去津脱氯和乙氨基结合生成EAA， 后去乙基生成AA， 之后羟基取代氨基生成HA， 后羟基取代乙氨基生成IPA， 最后羟基化生成氰尿酸。

3） 莠去津中的氯被羟基取代生成HA， 之后的降解路径同2）。

4） 莠去津先引入一个甲基生成MEA， 之后脱氯生成HMEA， 后羟基取代异丙氨基生成IPA， 最后羟基化生成氰尿酸。综上可知， 菌株ADBD-13可能含有降解基因trzN/atzA、 atzB、 atzC使得莠去津可以降解为氰尿酸， 但是一定不含有降解基因atzD、 atzE、 atzF， 不能将氰尿酸进一步降解， 而同为产脲节杆菌的ZF1基因鉴定结果为含有降解基因trzN、 atzB、 atzC， 同时也无法进一步降解氰尿酸， 这表明该降解机理具有一定的可靠性^［29］。

2.5 降解菌ADBD-13对含莠去津土壤的修复作用

由图 7 可知， 无菌蒸馏水在7 d后只能将土壤中的莠去津的质量比由50 mg/kg降低至49.12 mg/kg， 降解率仅为1.76%， 但是降解菌ADBD-13在7 d后可将土壤中莠去津的质量比降低至14.73 mg/kg， 降解率可达70.54%， 门多萨单胞菌SFAD3在30 d后对土壤中莠去津的降解率为72.6%， 产脲节杆菌ZF1对土壤中莠去津的降解率在6 d内可达99.2%， 可见降解菌ADBD-13具有显著的生物降解莠去津作用且能够对莠去津污染的土壤进行有效修复^{［20，29］}。

2.6 降解菌ADBD-13在不同培养条件下对莠去津胁迫下小麦幼苗及玉米幼苗的修复作用

2.6.1 降解菌ADBD-13在土壤中对莠去津胁迫下小麦幼苗及玉米幼苗的修复作用

莠去津胁迫的盆栽试验的结果如表 1 和表 2 所示。可以看出， 在莠去津胁迫下小麦和玉米的株高、 根长、 鲜重和干重均降低了至少32%， 而单独施加降解菌ADBD-13发酵液对小麦和玉米幼苗的4个生长指标的影响均很小， 菌液和药液混施时小麦幼苗及玉米幼苗的4个生长指标与受胁迫时相比分别有至少21%及30%的提升^{［30‐31］}。这个结果与节杆菌C2在土壤中对莠去津胁迫下的小麦幼苗的修复效果几乎完全相同^［30］。这表明， 使用降解菌ADBD-13发酵液可以有效修复土壤中莠去津对小麦及玉米幼苗的胁迫。

2.6.2 降解菌ADBD-13在MM液体培养基中对莠去津胁迫下小麦幼苗及玉米幼苗的修复作用

表 3 和表 4 表明， 在不同处理液中生长14 d的小麦和玉米幼苗的生长指标均有明显变化。降解菌ADBD-13和莠去津处理后的小麦和玉米幼苗的4个生长指标均有一定程度的降低。将同时加入降解菌ADBD-13及莠去津的处理组与单独加入莠去津的处理组的数据进行比较， 前者小麦幼苗的4个生长指标分别增加了24%， 57%， 70%和91%， 玉米幼苗的四个生长指标分别增加了27%， 105%， 32%和34%。对比菌株ADBD-13对莠去津胁迫下的小麦幼苗及玉米幼苗的两种修复方式的修复作用， 菌株ADBD-13在水培时对莠去津胁迫下小麦玉米幼苗修复效果比土壤中的修复效果更好， 这是因为水培修复时多数莠去津已经转化为对小麦和幼苗威胁更小的氰尿酸。

3 结　论

本文从喷施过莠去津农药的农田土壤中筛选出一株可高效降解莠去津的菌株ADBD-13， 通过形态特征、 16S rRNA序列及ANI指数分析鉴定确定其菌株种属为产脲节杆菌， 该菌株对100 mg/L莠去津的降解率为99.90%， 且能有效降解200 mg/L的莠去津， 在偏酸偏碱条件下均能有效降解莠去津并具有一定耐热耐冷性。菌株ADBD-13对莠去津的降解方法包含去异丙基、 脱氯加乙胺基、 脱氯加羟基、 直接加甲基四种， 之后通过取代反应逐步降解为氰尿酸。菌株ADBD-13也可以有效降解土壤中的莠去津， 修复莠去津在土壤及水体中对小麦及玉米幼苗的胁迫。本研究为修复污染土壤提供了菌株资源， 具有良好的应用前景。

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基金资助

财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系项目(CARS-14)

河南省农科院优秀青年科技基金资助项目(2022YQ04)

河南省重点研发专项(221111112300)