氟磺胺草醚主要用于花生、大豆的芽前芽后使用,高效、低毒、选择性强[1],大豆田常用的25%氟磺胺草醚水剂是一种茎叶处理的除草剂,其较长的半衰期使氟磺胺草醚在连作的土壤中不断积累,甚至影响到后茬作物的正常生长,产生药害。


玉米作为氟磺胺草醚敏感作物,可用来检测氟磺胺草醚的降解能力,试验表明:10 d苗齡玉米苗的长势随氟磺胺草醚残留量的增加而下降,当残留量达到0.30 mg·kg-1时,玉米苗基本枯死,与高世杰等[15]、白杰等[16]在氟磺胺草醚的对玉米毒害作用研究相比,虽然方法有所不同,但具有相同的变化规律,可作为氟磺胺草醚降解能力的生物检测手段,在检测氟磺胺草醚的降解能力的同时,也检测出FCX2菌株及其代谢物是对玉米生长特性的综合影响,通过生物检测试验,加有FCX2菌株的处理上玉米苗的鲜重比未加菌的高出了11.36%,证明FCX2菌株及其代谢物对玉米苗的药害有显著的改善作用,使玉米苗长势得到显著恢复,这与以往仅仅通过高效液相色谱分析检测而获得氟磺胺草醚降解菌,单一追求降解率不同[8-14],利用生物检测法筛选氟磺胺草醚降解菌,充分考虑了其菌株在生长代谢过程中可能产生的大量未知的代谢成分和菌体本身对检测生物的整体效应,使所获降解菌株更具应用前景。


FCX2菌株生长特性初探


不同温度下的生长情况:按10%的接种量接入对数期FCX2菌株培养液于牛肉膏蛋白胨液体培养基内,分别放入20、25、30、35℃和40℃,150 r·min-1条件下培养,利用紫外分光光度计每隔4 h测定OD值,波长600 nm,3次重复[7-8]。


不同pH下的FCX2生长情况:用硫酸或氢氧化钠将牛肉膏蛋白胨液体培养基pH分别调成5、6、7、8和9,分别按10%接种量接入对数期FCX2菌株培养液,150 r·min-1条件下培养,并每隔4 h测定OD值,3次重复[9]。


不同N源下的FCX2的生长情况:基础无机盐液体培养基中分别加等量的牛肉膏、酵母膏和蛋白胨,pH值8,30℃,150 r·min-1条件下培养,并每隔4 h测定OD值[17-21],3次重复。


不同C源下的FCX2的生长情况:基础无机盐液体培养基中分别加等量的蔗糖、牛肉膏、可溶性淀粉和葡萄糖,pH值8,30℃,150 r·min-1条件下培养,并每隔4 h测定OD值,3次重复[11,13]。


FCX2的生长特性初探


不同初始的pH条件下,FCX2菌株生长趋势相同,即菌液均在8 h后达到最大OD值,但不同条件下的最大OD值并不相同,其中该菌最适的pH为8。图1的结果同样说明FCX2菌株在供试pH6-9范围内该菌均可达到最大产量,而在pH5的初始状态下,FCX2菌株培养液OD几乎不变,菌体生长接近停止,说明菌体无论是在产量还是在生长速率上均较低,可能是因为初始的酸性环境对菌体生长产生了抑制作用。

图1不同pH值条件下FCX2菌株的生长情况


不同温度下的培养表明:30℃的条件下,FCX2菌株无论在菌体生长速率还是在菌体最大产量上均较高,表明FCX2菌株的最适温度为30℃;而在20℃和25℃条件下,FCX2菌株菌体生长速率均很慢,且达到平稳期的时间较晚,说明温度越低FCX2生长速度越慢;当培养温度为35℃和40℃时,虽然菌液很快达到稳定期,但明显可以看出,达到稳定期时菌液的浓度是很低的,当培养温度达40℃时菌液浓度较其它温度都要低,也说明高温对此菌有一定的抑制作用。

图2不同温度条件下FCX2菌株的生长情况


不同N源的培养结果表明:牛肉膏、酵母膏和蛋白胨均可作为FCX2菌株的氮源,且蛋白胨为氮源时FCX2菌株的生长速率最快,且到稳定期时OD可达到1.463 7;酵母膏为氮源时,菌液达稳定期时OD值为1.456 1,但差别并不显著;牛肉膏为氮源时,菌液达稳定期时OD值为1.384 2,且较上述两者差异显著,而从该生长曲线同样可看出,该菌的生长速率也较慢。

图3不同氮源条件下FCX2菌株的生长情况


碳源培养试验结果表明:以葡萄糖为碳源时,FCX2菌株生长速率较快,而牛肉膏为碳源时,虽然生长速率略低于葡萄糖,但FCX2菌株在稳定期OD值却可以达到最大的1.493 1,但以淀粉为碳源时,无论生长速率还是稳定期OD值均要比前三者三种碳源低,综合考虑认为葡萄糖为最适碳源,淀粉最不适于作为FCX2的碳源。

图4不同碳源条件下FCX2菌株的生长情况


总结


尽管生物检测法有着诸多优点,但生物检测手段的干扰因素较多,比如FCX2菌株本身或其代谢成分对玉米苗生长的影响,并不能准确的反映出FCX2降解率,需要利用高效液相色谱检测,测得5 d降解率达44.86%,与大多数的已获得的氟磺胺草醚降解菌相比[8-14],这样的结果并不是很高,但其发酵液对玉米苗药害的改善明显,可用作为氟磺胺草醚降解菌。通过FCX2菌株发酵液对玉米种子萌发试验,发现其促生能力显著,亦可作为玉米促生菌来使用,但其发酵液pH为9.7,会导致玉米发芽率显著下降,应用时要注意控制使用比例或调节pH,这一点与胡凯凤等[23]的研究规律也基本保持了一致性。研究FCX2菌株生长特性发现,其最适生长温度为30℃,但无论在20℃,还是40℃都能很好的生长,表明对温度的适应能力较强;其最适pH为8,在pH5的环境几乎停止生长,但在pH6~pH9的环境是可以正常生长的,这说明FCX2菌株适于一些中性或偏碱的土壤;生长营养特性的试验表明,最适碳源为葡萄糖,这与葡萄糖为单糖便于利用也相符[17],而最适氮源为蛋白胨,是比较适合作为FCX2菌株氮的来源,为了更有效的发挥其降解功能,还需进一步的研究FCX2菌株应用的条件优化、预防菌体产碱作用对作物的影响,以便最大程度发挥其能力。


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