用于降解三氯杀螨醇的新菌株S-1及其应用

专利检索2025-05-14  10


本发明属于微生物领域,具体涉及一株用于降解三氯杀螨醇的新菌株s-1及其应用。


背景技术:

1、有机氯农药具有高残留和高富集等特点,是环境中典型的持久性有机污染物。常见的有机氯农药包括六六六、三氯杀螨醇、氯丹、七氯等产品,这些化合物均在工农业生产中发挥过重大作用,但由于此类化合物能在食物链中强效富集,并被证实是环境类激素和持久性有机污染物,所以大部分已被禁止用于工农业生产中。

2、三氯杀螨醇(dicofol)的化学式为c14h9cl5o,化学名称为2,2,2-三氯-1,1-双(4-氯苯基)乙醇,分子量为370.5,俗称开乐散,其化学结构如下:

3、

4、三氯杀螨醇是一种光谱杀螨剂,杀螨效果好,其对螨类的防治原理在其对螨类的触杀和胃毒作用,对所有生长期状态下的螨虫都有95%以上的有效率,可以持续10~20d,因而被广泛用于针对水果、棉花、蔬菜等作物的螨害防治工作中。三氯杀螨醇具有持久性、生物积累、半挥发性和高毒性,会干扰哺乳动物的生殖发育,可紊乱动物正常的内分泌功能和激素水平,伤害生殖系统;且该药在自然界中分解较慢,施药1年后作物中仍有残留,由于之前的大量使用以及其自身降解周期长的原因,环境中还存在相当量的三氯杀螨醇,严重污染环境和危害人类健康,且该农药属于神经性毒剂,潜伏期长,人类通过食物链摄入该农药并在体内富集后会损害人体皮肤及神经系统、消化系统、免疫系统等,主要中毒症状为头晕、头痛、胸闷、多汗、恶心、呕吐以及接触性皮炎,严重时甚至会导致人体患上某些恶性肿瘤,危害甚重。因而如何有效去除环境中残留的三氯杀螨醇引起了本领域研究人员的关注和研究。

5、目前已知的三氯杀螨醇去除途经主要有碱解、光解和生物降解这三种,碱解过程主要分为三步,第一步为三氯杀螨醇的去质子化;第二步消除三氯甲基阴离子,三氯甲基阴离子从水溶剂中吸收一个质子产生氯仿,生成的烷氧基离子衰变为dcbp。

6、研究的比较多的光解途径是以悬浮纳米tio2为体系,紫外光照射条件下先由一个羟基取代三氯甲基,再脱去该羟基,并且氧化三氯杀螨醇上的另一个羟基,形成双(4-氯苯基)甲酮;再通过一个羟基取代苯环上的氯,形成4-氯苯基-4’-羟基苯基甲酮,或者通过脱去一个苯环上的氯形成4-氯苯基甲酮;最后通过脱去另一个苯环上的氯形成二苯甲酮。三氯杀螨醇的光解实际上是一个逐步脱氯的过程。

7、碱解和光解途经从理论上看都具备可实施性,但是无论是碱解还是光解途经,其主要还停留在实验室阶段,难以实现大规模的推广应用。

8、生物降解是指通过天然生物学活性使化合物分解的过程。在该过程中,利用生物制剂使有害废物无害化或低毒害化,从而达到生物修复的目的。应用于污染物治理的生物降解技术相比于物理、化学处理方法而言具有成本低、消耗低、效率高、作用条件温和及不产生二次污染等显著优点。生物降解主要依赖于微生物的降解作用,特别是细菌和真菌作为最原始的循环者,在自然界的物质循环中具有不可代替的作用。自然界中的微生物具有数量大、种类多、分布广、适应性强、代谢强、繁殖快等特点,在水体自净和污染物的降解转化中起着决定性的作用。在实际应用中越来越显示出微生物在解决环境问题中的巨大潜力。生物降解也将会成为去除环境中三氯杀螨醇残留的优选途经。

9、本领域技术人员也已通过富集培养技术分离得到了一些可用于降解三氯杀螨醇的有效菌株,如pseudomonas pfd13和pfd9(sarkar s,satishkumar a,premkumarr.biodegradation of dicofol by pseudomonas strains isolated from tearhizosphere microflora.[j].international journal of integrative biology,2009,5(3):164-166.),在葡萄糖存在的条件下,这两株假单胞菌属菌株对于三氯杀螨醇的降解率分别能达到70.0%和32.0%;osman等人研究结果显示,各供试菌株对三氯杀螨醇的7日降解率也非常显著,azotobacter chroococcum(褐球固氮菌),klebsilense pneumoneae(细菌肺炎克雷伯氏菌),pseudomona cepacia(洋葱假单胞菌),bacillus subtilis(枯草杆菌),trichoderma viride(绿色木霉)和t.harzianum(哈茨木霉)对100mg/l三氯杀螨醇的7日降解率分别为80%、61%、73%、68%、84%和87% l(osman k.a.,ibrahim g.h.,askar a.i.,aba alkhail a.r.a.biodegradation kinetics of dicofol by selectedmicroorganisms.pesticide biochemistry and physiology,2008,91:180-185)。上述菌株均体现出了较佳的三氯杀螨醇降解效果,但是上述降解菌的金属耐受性均未探明,存在一定的安全施用风险,且部分菌株的降解条件也不明确,并未展开代谢途经方面的研究,实用性不明。

10、另外,现有技术中提出的能有效降解三氯杀螨醇的菌种资源还是相对较少的,因而,如能从自然环境中再次分离得到一株能有效清除环境中三氯杀螨醇残留的降解菌株且阐明降解条件和途经,不仅对进一步丰富现有菌种资源具有重要意义,且无疑会对生态环境的修复治理起到至关重要的启示作用。


技术实现思路

1、本发明的目的主要在于丰富用于降解三氯杀螨醇的菌种资源,分离得到一株可降解三氯杀螨醇的新菌株s-1,在相应条件下该菌株具有较高的三氯杀螨醇降解效率,适应性强,可为去除工农业生产过程中残留的三氯杀螨醇提供优质的菌种资源。

2、本发明的技术方案为:本发明所述的用于降解三氯杀螨醇的新菌株shinellasp.s-1,该菌株于2022年12月23日保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏地址为中国.武汉.武汉大学,保藏编号为cctcc no:m20222063,细菌s-1属于shinella属。

3、进一步地,菌株s-1的最适生长温度为30℃,该菌株属于好氧型菌株,最适生长ph=6.0,最适碳源为阿拉伯树胶粉,最适氮源为酵母粉,适宜生长nacl浓度为3-5g/l,fe3+、mn2+对菌株生长起促进作用,ni2+、cu2+、zn2+、mg2+对菌株生长起抑制作用。

4、上述新菌株s-1可应用在三氯杀螨醇的降解中,菌株s-1能在20天内有效降解30ppm的三氯杀螨醇,降解率达到86.1%。

5、进一步地,将菌株s-1的种子液接种至含10-30ppm三氯杀螨醇的用于液体培养的基础无机盐液体培养基中震荡培养20d,基础无机盐液体培养基成份为:(nh4)2so4 1.0g,kh2po4 0.5g,k2hpo4 1.5g,nacl 1.0g,mgso4 0.2g,去离子水1l。

6、进一步地,液体培养温度为30℃、基础无机盐液体培养基ph=6、培养基盐浓度为3-5g/l。

7、进一步地,培养基盐浓度为5g/l。

8、进一步地,fe3+、mn2+对菌株s-1降解三氯杀螨醇的过程有促进作用。

9、本发明的有益效果是:

10、1.本技术分离得到的新菌株shinella sp.s-1隶属于shinella属的一株新菌株,其可在好氧条件下以三氯杀螨醇作为唯一碳源进行生长和繁殖,同时将其快速高效降解,在纯培养条件下,它能将浓度为30ppm的三氯杀螨醇在20d内降解掉86.1%,为微生物资源的开发和在三氯杀螨醇残留降解方面的利用提供了新的菌种资源;

11、2.本技术分离得到一株用于降解三氯杀螨醇的新菌株shinella sp.s-1,并且探究了其对不同重金属的耐受性,结果表明fe3+、mn2+对菌株生长起促进作用,ni2+、cu2+、zn2+、mg2+对菌株生长起抑制作用,据此能提前帮助了解该菌株的环境施用风险,提升实际应用的可行性,有望在三氯杀螨醇污染区域的生物环境修复中发挥重要作用;

12、3.利用菌株s-1处理三氯杀螨醇残留,属于微生物降解手段,不会产生明显的二次污染问题,且整体治理成本低、消耗低、效率高、作用条件多样,适于大规模推广应用。


技术特征:

1.用于降解三氯杀螨醇的新菌株s-1,其特征在于,该菌株于2022年12月23日保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏地址为中国.武汉.武汉大学,保藏编号为cctcc no:m20222063,细菌s-1属于shinella属。

2.如权利要求1所述的用于降解三氯杀螨醇的新菌株s-1,其特征在于,菌株s-1的最适生长温度为30℃,该菌株属于好氧型菌株,最适生长ph=6.0,最适碳源为阿拉伯树胶粉,最适氮源为酵母粉,适宜生长nacl浓度为3-5g/l,fe3+、mn2+对菌株生长起促进作用,ni2+、cu2+、zn2+、mg2+对菌株生长起抑制作用。

3.如权利要求1-2中任一项所述的新菌株s-1在三氯杀螨醇降解中的应用,其特征在于,菌株s-1能在20天内有效降解30ppm的三氯杀螨醇,降解率达到86.1%。

4.如权利要求3所述的新菌株s-1在三氯杀螨醇降解中的应用,其特征在于,将菌株s-1的种子液接种至含10-30ppm三氯杀螨醇的用于液体培养的基础无机盐液体培养基中震荡培养20d,基础无机盐液体培养基成份为:(nh4)2so41.0g,kh2po4 0.5g,k2hpo4 1.5g,nacl1.0g,mgso4 0.2g,去离子水1l。

5.如权利要求4所述的新菌株s-1在三氯杀螨醇降解中的应用,其特征在于,液体培养温度为30℃、基础无机盐液体培养基ph=6、培养基盐浓度为3-5g/l。

6.如权利要求5所述的新菌株s-1在三氯杀螨醇降解中的应用,其特征在于,培养基盐浓度为5g/l。

7.如权利要求4所述的新菌株s-1在三氯杀螨醇降解中的应用,其特征在于,fe3+、mn2+对菌株s-1降解三氯杀螨醇的过程有促进作用。


技术总结
本发明公开了用于降解三氯杀螨醇的新菌株S‑1及其应用,该菌株于2022年12月23日保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏地址为中国.武汉.武汉大学,保藏编号为CCTCC NO:M20222063,细菌S‑1属于Shinella属。本申请首次将Shinella属菌株用于三氯杀螨醇的降解处理过程中,降解效率高,适应能力强,为环境中残留的三氯杀螨醇的清除提供优质菌种资源。

技术研发人员:杨洪杏,禹幸,王翔,孙冰清,闯绍闯,谢越
受保护的技术使用者:安徽科技学院
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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