全自动生长曲线分析仪

Isolation and Identification of Two Prometryn-Degrading Strains and Pan-Genome Comparative Genomic Analysis

两株扑草净降解菌的分离鉴定与泛基因组比较分析

来源：Preprints 2025, doi:10.20944/preprints202501.0819.v1

摘要

本研究从长期受扑草净污染的土壤中分离驯化得到两株能以扑草净为唯一碳氮源生长的降解菌T6-2与T7-2，经形态、生理生化与16S rRNA鉴定分别为枯草芽孢杆菌枯草亚种与缺陷短波单胞菌。优化培养条件后，T6-2在pH7、接种量5%时72h对75mg/L扑草净降解率达70.63%，T7-2在pH8、接种量10%时72h对50mg/L扑草净降解率达73.03%。种子安全性实验证实两株菌可有效缓解扑草净对玉米的毒害。泛基因组与共线性分析显示两株菌共有3543个基因，分别含5500与7709个特有基因，预测出aceE、aceF、pdh、alkB、cypD-E等共同降解相关基因，为扑草净污染土壤生物修复提供菌种资源与理论基础。

关键词

扑草净；降解菌；枯草芽孢杆菌；缺陷短波单胞菌；泛基因组；生物修复

研究目的

从污染土壤中分离高效降解扑草净的微生物菌株，明确其分类、最适生长条件、降解能力与功能基因，为农田扑草净残留污染的生物修复提供可用菌株与分子机制依据。

研究思路

采用富集驯化法从污染土壤分离以扑草净为唯一碳氮源的菌株；通过形态、生理生化与16S rRNA进行菌种鉴定；利用Bioscreen测定不同pH、接种量、浓度下的生长曲线确定最适条件；HPLC检测降解率；种子萌发实验验证修复效果；全基因组测序与泛基因组分析挖掘降解相关基因与代谢通路。

研究亮点

1 首次报道枯草芽孢杆菌枯草亚种与缺陷短波单胞菌对扑草净具有高效降解能力。

2 系统优化降解条件并给出可直接应用的最适培养参数。

3 结合泛基因组与共线性分析，精准预测两株菌的共有与特有降解基因。

4 完成种子安全性验证，具备实际农田修复应用潜力。

可延伸的方向

1 对预测的关键降解基因进行敲除、回补与异源表达验证功能。

2 解析扑草净的完整降解途径与中间产物。

3 构建高效降解工程菌并开展田间土壤修复实验。

4 研究菌株与其他降解菌的复合菌群协同降解效果。

5 探究菌株对其他三嗪类除草剂的广谱降解能力。

测量的数据及研究意义

1 生长曲线数据：不同扑草净浓度、pH、接种量下72h的OD600值（图1、3），确定两株菌的最适生长条件，为高效降解提供基础。

2 降解率数据：HPLC测定不同时间残留浓度，计算降解率（图2、表1），证明T6-2与T7-2具有高效降解能力。

3 种子萌发数据：玉米发芽率、芽长、根长（图4、5，表3），验证降解菌可解除扑草净对后茬作物的药害。

4 基因组功能注释数据：COG、GO、KEGG、CAZyme注释结果（图6、7、8），预测代谢通路与降解酶基因。

5 泛基因组共线性数据：共有与特有基因数量、共线性区域（图9），揭示两株菌的遗传关联与特异性降解潜力。

结论

1 成功分离鉴定两株高效扑草净降解菌：T6-2为枯草芽孢杆菌枯草亚种，T7-2为缺陷短波单胞菌。

2 T6-2最适条件为pH7、接种量5%，72h降解率70.63%；T7-2最适条件为pH8、接种量10%，72h降解率73.03%。

3 两株菌均可显著缓解扑草净对玉米种子萌发与生长的抑制作用。

4 泛基因组分析获得3543个共有基因与大量特有基因，预测出多个关键降解相关基因。

5 两株菌在扑草净污染土壤生物修复中具有良好应用前景。

使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义

使用Bioscreen全自动生长曲线分析仪高通量、自动化、高精度监测菌株在不同扑草净浓度、pH、接种量条件下72小时的OD600动态变化，获得连续、标准化的生长曲线；客观确定两株菌的最适生长条件、对数生长期与最大生物量，排除人工读数误差，为降解条件优化提供关键、定量、可重复的表型数据，是高效降解体系建立的核心实验依据。