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烟嘧磺隆是一种广泛用于玉米、小麦等作物田的磺酰脲类除草剂。由于其半衰期长(在土壤中可达75天),易在水体、土壤中残留,对水生生态系统、土壤微生物多样性甚至人体健康构成潜在威胁。传统物理化学方法降解效率低、成本高,因此,利用微生物进行生物修复成为一种环保且经济的选择。
近期,吉林农业大学植物保护学院张浩教授课题组肖宇峰博士等完成的题为“Enrichment, domestication, degradation, adaptive mechanism, and nicosulfuron bioremediation of bacteria consortium YM2”的研究在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2025年9期正式发表。
该研究从农药厂活性污泥中富集驯化得到一株高效降解烟嘧磺隆的菌群YM2。通过响应面法优化培养条件,YM2在4天内对烟嘧磺隆的降解率可达97.49%。进一步研究确定其最佳降解条件为30℃、pH 6.0、接种量1%、初始烟嘧磺隆浓度20 mg·L⁻¹,且该菌群对Cd²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等重金属离子具有一定耐受性。
机制研究表明,YM2对烟嘧磺隆的降解主要通过胞外酶完成。在降解过程中,菌群的活性氧水平、氧化应激指标(如SOD、CAT酶活性)、细胞膜通透性及细胞凋亡率均呈现先升高后降低的趋势,体现了其对烟嘧磺隆胁迫的适应性调节。此外,生物膜形成相关基因luxS、waaE、spo0A和wza的表达随烟嘧磺隆浓度和处理时间呈现动态变化,参与菌群的应激响应与环境适应。
修复实验显示,YM2可降解废水和土壤中的烟嘧磺隆,在水力停留时间12 h的模拟废水处理装置中,10天后对烟嘧磺隆的降解率达84.55%。同时,YM2对氯嘧磺隆、苯磺隆等其他磺酰脲类除草剂也表现出高效降解能力,展现出广谱降解特性。
本研究阐明了菌群YM2降解烟嘧磺隆的特性及适应机制,为烟嘧磺隆污染环境的微生物修复提供了理论依据和实用菌株资源,也为其他持久性污染物的生物修复研究提供了参考。
吉林农业大学植物保护学院张浩教授为该文章的通讯作者,肖宇峰为第一作者,吉林省农业科学院吴宪、吉林大学潘洪玉等参与了相关研究。该研究得到吉林省发展和改革委员会创新能力建设项目(20231036-3)、吉林省科技发展计划重点研发项目(20230203014SF)等项目的资助。
助。
论文信息:Yufeng Xiao, Meiqi Dong, Xian Wu, Shuang Liang, Ranhong Li, Hongyu Pan, Hao Zhang. 2025. Enrichment, domestication, degradation, adaptive mechanism, and nicosulfuron bioremediation of bacteria consortium YM2. Journal of Integrative Agriculture, 24(9): 3529-3545.
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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GMT+8, 2025-9-30 06:52
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