五氯硝基苯降解菌的分离、鉴定及其土壤修复效应

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五氯硝基苯(Pentachloronitrobenzene,PCNB)是一种有机氯保护性杀菌剂,主要用于农作物苗期病害及土壤传染病害防治。五氯硝基苯的化学性质稳定,在土壤中半衰期为78.5天,具有疏水亲脂性,可通过食物链富集,对生物具有致癌、致畸、致突变的“三致效应”,且会干扰人体内分泌系统,在多个国家已禁止使用。然而在我国中草药种植过程中,为了防治植物病害的发生,五氯硝基苯仍在大量施用,导致五氯硝基苯在土壤中大量残留。本研究针对云南文山地区三七种植土壤的污染问题,实地调查了三七种植土壤中农药残留与重金属污染状况及其对土壤生物活性的影响,分离筛选了降解五氯硝基苯的微生物资源,并分析了降解菌对五氯硝基苯污染土壤的修复作用,为中药材种植土壤污染控制与治理提供科学依据。主要研究结果如下:  (1)调查结果分析发现,三七种植基地土壤受到重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、 Ni、Pb、Zn等不同程度的复合污染,As、Cd污染最为突出,并且随着三七种植年限的增加,土壤重金属Cr、Cu存在富集现象。土壤中残留的主要农药为五氯硝基苯和毒死蜱。随着三七种植年限的增加,土壤微生物碳源利用能力逐渐增强,微生物群落物种均一度发生改变,土壤脱氢酶及脲酶活性呈先上升后下降的趋势,土壤污染物中As、Ni对土壤生物活性起主要抑制作用。  (2)从PCNB污染土壤中分离筛选到一株能降解PCNB的细菌菌株,通过形态学、生理生化以及分子生物学鉴定,该菌株为亲铜菌属(Cupriavidus sp.),革兰氏阴性菌,编号为YNS-85。该菌在PCNB浓度为40mg/L的无机盐液体培养基中生长7d后,其PCNB降解率为79.4%。影响因子实验表明,YNS-85菌株对pH和PCNB初始浓度的影响不敏感,As对它的抑制作用最强,添加酵母粉和蛋白胨有利于提高YNS-85的降解能力。从YNS-85菌株对PCNB代谢产物的降解能力来看,可以推断该菌降解PCNB的途径为五氯苯胺途径。  (3)降解菌YNS-85全基因组测序结果发现,其基因组中含有基因narE、G、I、H,cpo,E3.8.1.2,dmpB等,可编码硝酸还原酶、脱卤素酶、邻苯二酚2,3-双加氧酶,可将PCNB完全代谢为二氧化碳和水。此外还发现存在基因andAc、hsaC可编码联苯2,3-双加氧酶,关于该菌株中其它方面的功能基因,还有待进一步预测与分析。  (4) YNS-85菌株接种于PCNB污染土壤中,培养30d后PCNB的降解率为56.9%,添加秸秆有机物料明显促进了PCNB的降解,而且提高了土壤微生物活性。可见,YNS-85菌株对PCNB污染土壤具有一定的修复潜力。
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