《Pseudomonas sp.IM-4降解咪草煙分子機理的研究》是黃星為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Pseudomonas sp.IM-4降解咪草煙分子機理的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃星
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，除草劑咪草煙的大量使用污染農田土壤並對後茬作物造成嚴重藥害。咪草煙在土壤中的殘留動態過程與土壤微生物密切相關，了解微生物在這一過程中的作用對於受污土壤的生物修復具有重要意義。目前對咪草煙微生物降解的研究還很不充分，對許多基本的問題如微生物降解的代謝途徑、參與降解的酶等仍不清楚。申請者分離獲得了能高效降解咪草煙的假單胞菌IM-4菌株，降解譜廣，降解性狀優良。本項目以IM-4菌株為研究對象，分析其降解咪草煙的中間代謝產物、建立代謝途徑；克隆咪草煙微生物降解關鍵酶基因；表達和純化所獲得的關鍵酶基因，研究酶學特性。通過本項目的實施可以深入了解咪草煙微生物降解的分子機理，進而為咪草煙污染土壤的生物修復提供新的資源和思路。
結題摘要
在已有咪草煙降解菌Pseudomonas sp.IM-4的基礎上，繼續開展降解菌株的分離工作。從長期施用咪草煙的農田土壤中分離到以共代謝的方式降解咪草煙的菌株Bacillus sp. QC-13。從咪草煙污染的土壤中分離了Terrimonas terrae等除草劑降解菌，並鑑定為新種。研究了咪草煙微生物降解的中間產物，發現IM-4 降解咪草煙的途徑是咪唑啉酮環側鏈脫去1分子甲基，生成5-乙基-2-(4-異丙基--5-氧代-2-咪唑啉-2-基)煙酸，同時也發現羧基被甲酯化，生成5-乙基-2-(4-異丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)煙酸甲酯。鑑定了QC-13降解咪草煙的中間代謝產物，發現咪草煙脫去1分子羧基，生成2-(5-乙基吡啶-2-基)-4-異丙基-4-甲基-1氫-咪唑-5(4氫)-酮，隨後咪唑啉酮環側鏈異丙基被降解，生成2-(5-乙基吡啶-2-基)-4-甲基-1H-咪唑-5(4氫)-酮。利用轉座子插入法克隆IM-4降解咪草煙的相關基因，發現IM-4的ALS基因與降解相關。克隆了IM-4的ALS基因ilvBH，發現IM-4的ilvH的胺基酸序列與模式菌株相比較沒有差異，而IM-4的ilvB的胺基酸序列與模式菌株相比較有3個胺基酸位點的差異。IM-4在系列濃度咪草煙平板上的生長特性與ALS的酶學特性研究結果表明，ilvB基因3個胺基酸位點的差異導致了IM-4對於咪草煙產生了抗性，而該抗性的產生是IM-4降解咪草煙的前提條件。對於IM-4的ilvBH進行了表達與純化，研究了酶學特性與動力學參數。研究了咪草煙污染土壤的微生物修復作用與殘留藥害的解除，發現接種IM-4可以有效降解土壤中的咪草煙殘留，並可緩解土壤中咪草煙殘留對敏感作物玉米的藥害。
