微生物代謝煙堿類殺蟲劑啶蟲脒和噻蟲啉的研究.pdf

1、微生物代謝煙堿類殺蟲劑啶蟲脒和噻蟲啉的研究
　　 本文研究了微生物對煙堿類殺蟲劑啶蟲脒(AAP)和噻蟲啉(THI)的代謝和降解作用,分析了殺蟲劑的分子結(jié)構(gòu)與微生物代謝之間的關(guān)系,并結(jié)合土壤微生物對煙堿類殺蟲劑的降解半衰期和代謝產(chǎn)物的生物活性,探討了煙堿類殺蟲劑的分子結(jié)構(gòu)-代謝.代謝產(chǎn)物生物活性.施用方式之間的關(guān)系。
　　 1.本實驗室前期研究發(fā)現(xiàn)粘質(zhì)紅酵母Rhodotorula mucilaginosa IM-2可降解A

2、AP,本文進(jìn)一步研究了R.mucilaginosa IM-2對AAP、THI、吡蟲啉(IMI)和氯噻啉(IMT)的代謝及代謝途徑。R.mucilaginosa IM-2在含蔗糖的礦物培養(yǎng)基中可降解含氰基亞胺基藥效基團的AAP和THI,降解半衰期分別為3.4和14.2天;R.Mucilaginosa IM-2不降解含硝基亞胺基藥效基團的IMI和LMT。轉(zhuǎn)化產(chǎn)物經(jīng)HPLC-MS和核磁共振(NMR)光譜分析顯示,R.mucilaginosa

3、IM-2可氧化斷裂AAP的氰基亞胺基生成中間產(chǎn)物M1-3;水合THI的氰基生成酰胺噻蟲啉(THI amide)。細(xì)胞色素P450酶抑制劑胡椒基丁醚(PBO)和黃素單加氧酶抑制劑甲硫咪唑不抑制R.Mucilaginosa IM-2對AAP和THI的降解和產(chǎn)物形成,表明單加氧酶系沒有參與AAP和THI的降解及產(chǎn)物的生成。
　　 IM1-3和THI amide對蠶豆蚜生物活性的測試表明,IM1-3沒有殺蟲活性;THIamide有相當(dāng)?shù)?/p>

4、內(nèi)吸和觸殺活性,但其觸殺活性比THI降低了38.6倍,內(nèi)吸活性比THI降低了15.6倍。R.mucilaginosa IM-2菌株代謝AAP生成IM1-3是一種生物活性喪失的過程,轉(zhuǎn)化THI生成THI amide則是一個降低生物活性的過程。R.mucilaginosa IM-2在滅菌土壤中顯示了一定的降解AAP和THI的能力,30 d實驗組的AAP減少40.0％,對照組的AAP減少了14.5％(p＜0.01),添加酵母的土壤和對照土壤均

5、未檢測到AAP的代謝產(chǎn)物。30 d實驗組的THI減少39.7％,而對照組THI減少了29.6％(p＜0.05)。添加酵母的土壤和對照土壤均檢測到THI amide的生成,但兩者沒有差異。
　　 2.研究了草酸青霉Penicillium oxalicum IM-3對四種氯代煙堿類殺蟲劑IMI,THI,NIT和AAP的降解。P.oxalicum IM-3可降解AAP和IMI,但不降解THI和NIT,14 d可降解41.6％的AAP和

6、14.1％的IMI。P.oxalicum IM-3代謝AAP可發(fā)生N-脫甲基作用生成產(chǎn)物IM2-1以及氧化斷裂氰基亞胺基藥效基團生成產(chǎn)物IM1-3。
　　 3.進(jìn)一步開展了可降解AAP和THI微生物菌種的分離和篩選工作,從快速降解THI的土壤中篩選出一株J1菌株,經(jīng)16S Rdna序列分析,J1菌株鑒定為貪噬菌屬Variovorax,Variovorax sp.J1可將THI轉(zhuǎn)化為THI amide。與R.mucilaginos

7、a IM-2水合THI生成THI amide不同,Variovorax sp.J1靜息細(xì)胞比生長細(xì)胞具有更快速的THI水合能力,60 h可降解62.5％THI,95.6％降解的THI轉(zhuǎn)變?yōu)門HI amide。Variovoraxsp.J1不需要添加蔗糖進(jìn)行共代謝。以腈水合酶基因同源基因序列和保守序列兩種方法進(jìn)行Variovorax sp.J1菌株的腈水合酶基因克隆,未獲得目的片段。將Variovorax sp.J1添加到土壤中進(jìn)行THI

8、的降解試驗,結(jié)果顯示,Variovorax sp.J1不能加速THI降解。
　　 綜上所述,本論文研究了R.mucilaginosa IM-2、P.oxalicum IM-3和Variovorax sp.J1可以降解煙堿類殺蟲劑AAP和/或THI,R.mucilaginosa IM-2可專一性水解藥效基團-氰基亞胺基,但不降解IMI和IMT的硝基亞胺基藥效基團。AAP和THI不適合土壤施用,可能主要是由于氰基亞胺基更容易被土壤微