[发明专利]降解氯氰菊酯的鞘氨醇单胞菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于农药污染的生物技术处理领域，具体涉及一种对氯氰菊酯农药残留具有高效降解作用的鞘氨醇单胞菌WHSC-8^T及其应用。

背景技术

拟除虫菊酯类农药是模拟天然的除虫菊酯而合成的一类杀虫剂，具有广谱高效、低毒等优点，在农业害虫和卫生害虫防治中得到广泛应用。然而，拟除虫菊酯类杀虫剂在茶叶、蔬菜等经济作物上的过高残留，带来了食品安全问题。欧盟、日本作为中国农产品出口的两个主要市场，不断对农药残留限量作出更严格的规定，使得中国农产品出口面临巨大压力。同时，拟除虫菊酯类杀虫剂对多种水生生物具有高毒性。氯氰菊酯是拟除虫菊酯类农药的一种，广泛用于防治果树、蔬菜、禾谷类、烟草等作物的鳞翅目、鞘翅目、双翅目害虫。研究表明，氯氰菊酯在水中的半衰期长达31d，对多种水生生物毒性较大，对大鼠生殖系统也有危害。

鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)可降解的农药类型较多，包括有机磷、有机氯等杀虫剂，2,4-D、甲磺隆等除草剂。假单胞菌属(Pseudomonas sp.)同样能够降解多种农药，如甲基对硫磷、甲安磷、乐果等。目前，国内报道的氯氰菊酯降解菌株主要属于产碱菌属(Alcaligenes sp.)、红球菌属(Rhodococcus sp.)和芽孢杆菌属(Bacillius sp.)。国外曾报道过氯氰菊酯的降解菌株Pseudomonas spp.和Serratia spp.，20天的降解率只有50％，国内也曾报道过鞘氨醇单胞菌Sphingomonas sp菌株XJ对氯氰菊酯的降解率为81.8％，而我们分离的菌株WHSC-8^T降解率达到91.3％以上，菌株WHSC-8^T经生物学特性及基因比对为新菌株。WHSC-8^T在应用于土壤农药污染的原位修复时，易于定殖，并发挥其对氯氰菊酯、联苯菊酯的降解功能，这是很多其他菌株无法比拟的。

鞘氨醇单胞菌降解芳香化合物的能力与其大质粒有关,质粒上的开放阅读框编码大量运输和降解芳香化合物的酶类。也有实验表明,与降解有关的基因不仅位于细菌质粒上,还位于细菌的染色体上,不同地层的鞘氨醇单胞菌其降解芳香化合物的基因位于不同的地方,地表菌株基因定位于染色体上,而地下菌株在质粒上。鞘氨醇单胞菌对芳香化合物的降解机制是依次在芳环上加氧,形成醛、酮或醇类中间体,而后开环分裂,如Sphingomonas sp.RW1降解氧芴(二苯环化合物),首先是对邻近醚键的目标位进行加氧,形成二氢二醇(不稳定的半缩醛中间体),再生成2,2,3-三羟联苯,被间位裂解,再生成水杨酸(单苯化合物),由儿茶酚间位分裂途径或龙胆酸盐途径进一步降解。另一种降解机制是其它能源存在下,通过共代谢作用进行降解。

鞘氨醇单胞菌是清理土壤中有毒物质最有效的微生物类群之一,由于其大质粒上携带了许多能降解苯系及杂环物质的酶系基因,在受有毒物质污染的土壤中,鞘氨醇单胞菌随毒物的空间分布而分布。如农田氯氰菊酯残留于土壤中,并随地表和地下水向土壤深层迁移。

本发明以生物修复(Bioremediation)为理论基础的农药残留降解菌技术为降低农产品和农业生产环境中的农药残留物提供了希望，该技术具有高效、无毒、无二次污染的特点，而且经济实用，操作简便，目前已成为去除农药残留污染的一种重要方法。分离鉴定能降解氯氰菊酯农药的细菌，对其降解特性和应用潜力进行了研究。该研究为降解菊酯类农药残留及其降解机理、克隆降解酶基因打下了基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种对氯氰菊酯农药残留具有高效降解作用的鞘氨醇单胞菌WHSC-8^T及其应用途径，该菌株于2014年11月18日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：中国.武汉.武汉大学，邮编：430072，保藏编号：CCTCC NO：M 2014575分类命名：Sphingomonas hengshuiensis WHSC-8^T。

鞘氨醇单胞菌WHSC-8^T的生长条件：温度范围20–35℃,最佳生长温度28℃，耐盐范围0–1％(w/v)，耐酸碱度范围pH 5-10，最佳为pH 7。菌落特征：28℃在NA平板上培养2天，形成淡黄色圆形菌落，直径1mm；DNA(G+C)％含量为68.72％，主要脂肪酸为C18:1ω7c(64.6％)和C16:0(12.5％)。扫描电镜结果显示菌体为短棒状，有鞭毛。

鞘氨醇单胞菌WHSC-8^T为革兰氏阴性菌，生理生化实验结果见表1。