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氣代乙酰胺类除草剂(Chloroacetanilide herbicides)是酰胺类除草剂(Anilide herbicides)的一个重要分支,因含有氯乙酰胺基团而得名。该类除草剂因价格低廉、除草活性高、毒性相对较小等优点而被广泛、大量地使用。也正因为该类除草剂的广泛使用,造成了环境问题。研究表明,氯代乙酰胺类除草剂的长期使用会导致农作物产生药害而减产,该类除草剂残留对水生生物具有高毒性,而且对于人类具有潜在的致癌性,因此,如何消除该类除草剂残留逐渐成为研究热点。大量报道表明,环境中该类除草剂残留主要通过微生物作用降解。本研究所用菌株为实验室保藏的乙草胺降解茵Sphingomonassp.DC-6,该菌株由陈青博士从农药厂排污口污泥中分离得到。从菌种库活化菌株,并进行鉴定及降解效果测定,结果表明DC-6能够在48 h内完全降解初始浓度为50 mg/L的乙草胺。通过盆钵实验研究了乙草胺对玉米的药害以及降解菌DC-6对乙草胺药害的修复效果。结果表明,土壤中的乙草胺含量≥1.0mg/kg时,对玉米产生明显的药害。设置本试验设置了空白对照组和不同的处理组。CK:土壤中不添加乙草胺,玉米根系不接种降解菌DC-6;A:土壤中不添加乙草胺,玉米根系土壤接种降解菌DC-6;B:土壤中添加乙草胺,玉米根系土壤不接种降解菌DC-6;C:土壤中添加乙草胺,玉米根系土壤接种降解菌DC-6。结果表明,处理B组的玉米植株呈现明显药害现象,叶片卷曲、畸形,植株矮小,处理C组的玉米植株前期生长缓慢,植株矮小,但叶片未出现畸形现象,后期与未受药害的CK组及处理A组的生长情况接近,表明DC-6对于玉米的乙草胺药害具有明显修复作用。统计各组玉米的根、叶长度,发现种植后第15 d,CK组玉米的平均根叶长度分别为19.93 cm和30.54 cm,处理B组因受药害,根叶长度分别为14.73 cm和25.49cm,与CK组空白对照呈现显著差异,而处理C组在DC-6的修复作用下,平均根叶长度为17.18 cm和29.56 cm,根长虽然与CK组仍有显著差异,但明显优于处理B组,叶长已经与CK组无显著差异。通过高效液相色谱仪分析B、C两组土壤内乙草胺含量变化,结果表明,土壤中接中降解菌DC-6能够有效降解乙草胺,3d时,处理C组乙草胺的降解率为57.14%,此时处理B组土壤中乙草胺自然降解率仅为7.2%,15 d时,处理B组乙草胺降解率为35.71%,而接入降解菌DC-6,降解率达到89.29%。采用实时荧光定量PCR进行降解菌DC-6在玉米根际的定殖动态的研究。对照组和处理组设置同上一试验。结果表明,降解菌DC-6在接种至土壤中后,数量持续下降,2周后从环境中消失或含量较低而无法检測。接种第3d时,处理A组中降解菌DC-6的数量为3.39×106cfu/g干土,处理C组为2.60×106 cfu/g干土;接种第6 d时,处理C组中降解菌DC-6的数量明显多于处理A组,分析原因可能是处理C组中乙草胺的存在使得菌株数量得以增加,及至第12 d时,处理A组中降解菌DC-6的数量仅为142cfu/g干土,而处理C组为775cfu/g干土,接种后第15d,处理A组无法检测到DC-6,说明其已经从环境中消失或是含量低于荧光PCR的检出限,而此时处理C组的降解菌DC-6的含量仅为245 cfu/g干土。本研究利用Illumina公司的HiSeq PE250高通量测序平台分析玉米根际土壤中微生物群落结构的变化。在cutoff=0.03水平下,得到4821个Operational Taxonomic Units(OTUs)。利用OTUs对土壤中微生物的多样性及丰度进行分析。在门(Phylum)分类水平下,发现土壤中含有乙草胺会导致放线菌门Actinobacteria减少,厚壁菌门Firmiccutes增加,而同时接种降解菌DC-6时会缓解这种趋势。在属(Genus)分类水平上,对于优势菌属,乙草胺的存在使得鞘脂单胞菌属Sphingomonas、Kaistobacter属、假单胞菌属Pseudomonas、溶杆菌属Lysobacter、嗜酸菌属Acidovorax等数目发生下降或保持在很低含量,而在对照组和修复组中,这些优势菌属的含量并未下降或是仍保持原来相对丰度不变。通过PCA、NMDS以及Venn图分析样品间的差异,结果表明在土壤中加入乙草胺以后,不会立即对土壤中微生物群落的相似性、进化关系以及丰富度等产生明显影响,但是随着时间推移,会逐渐与空白组之间产生差异,而对于接种降解菌DC-6的处理组则会对土壤微生物结构产生明显影响,体现在菌落多样性下降、进化关系相距较远等,但是经过一段时间后,这种差别呈现一定程度的修复。