作物根—土界面磺胺類藥物消減及微生物響應(yīng)機制.pdf

1、磺胺類藥物是一類具有對氨基苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的人工合成廣譜抗菌藥，鑒于其蛋白結(jié)合率低易擴散的特點，是防治細菌感染性疾病的首選抗菌藥，也作為畜禽飼料藥物添加劑被廣泛使用，目前在我國的生產(chǎn)量和使用量都很大。但磺胺類藥物不易被分解吸收，大約有60％-90％會以原藥或代謝物的形式隨動物糞便排出體外，通過廄肥施入耕作土壤，從而影響土壤環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)安全。
　　本研究選取3種磺胺類藥物為供試藥物，建立了土壤中磺胺嘧啶(SD)、磺胺間甲氧嘧啶(SMM

2、)、磺胺甲噁唑(SMZ)和土壤微生物菌群磷脂脂肪酸的提取方法，并在此基礎(chǔ)上展開了磺胺類藥物在作物根-土界面毫米級微域的降解規(guī)律的研究，并深入探究了微生物群落對磺胺類藥物的動態(tài)響應(yīng)變化的研究得出以下結(jié)論:
　　利用批量平衡法，對3種磺胺類藥物(SD、SMM、SMZ)在對照土壤和添加根系分泌物的土壤中的降解情況及微生物群落的響應(yīng)機制進行了探究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種藥物的降解均符合一級反應(yīng)動力學(xué)方程Ct=C0eKt。且添加根系分泌物的土壤中藥

3、物的降解速率明顯大于對照土壤。3種獸藥降解速率順序為:SMZ＞SMM＞SD，降解呈先快后慢的L型曲線。根系分泌物能明顯刺激土壤中的微生物生長，微生物群落對三種藥物毒性響應(yīng)有一定差別，在SMZ脅迫下，菌群總量峰值出現(xiàn)較晚（35天時），但所有脅迫下真菌及放線菌量均大量增加，在培養(yǎng)前期出現(xiàn)了20∶4和20∶5這種對污染脅迫敏感的嗜壓嗜冷細菌，微生物群落在向減緩毒性脅迫的方向轉(zhuǎn)化。根系分泌物的存在能改善土壤環(huán)境狀況，激發(fā)微生物群落種類和數(shù)量的改

4、變，進而促進磺胺類藥物的降解，隨培養(yǎng)時間的延長，根系分泌物對磺胺類藥物消減的影響逐漸減弱。
　　通過對毫米級微域中SD降解及微生物群落多樣性研究發(fā)現(xiàn)，作物根際及非根際土壤中微生物群落間差異顯著，相比于小麥，玉米根際效應(yīng)更強烈，在SD污染脅迫下，小麥更易受到損害，玉米抗性較強，恢復(fù)力較好。在受到作物生長及根系分泌物的影響，微生物結(jié)構(gòu)在毫米級微域發(fā)生規(guī)律性的變化，對SD的降解起到?jīng)Q定性作用。單體PLFA14∶0，a15∶0，i16∶0

5、，i16∶1，a17∶0，10Me18∶0，18∶1w9c，16∶1w5c與SD的消減呈顯著正相關(guān)(p＜0.05)。不同起始濃度藥物的降解趨勢不同，越低濃度脅迫的土壤，降解越快且半衰期越短。SD在根際土壤中的降解率均大于非根際土壤。植物的種植可極大地改善土壤中SD的降解條件，植物根系與微生物的協(xié)同作用，可較為有效的促進SD的降解。單體i16∶1在小麥及玉米土壤中對SD的消減都有較大的貢獻，這一發(fā)現(xiàn)進一步證實了在受到SD污染的自然土壤中，

6、某些菌群對磺胺類藥物的降解起著重要的作用。
　　通過SD脅迫下玉米根際微生物響應(yīng)實驗，試驗結(jié)果表明，玉米根際土壤微生物總量總體上隨SD濃度增加呈先增大后減小的趨勢，在低濃度SD(1-2mg·kg-1)處理時，試驗期內(nèi)對根際微生物群落表現(xiàn)為激活作用，高濃度(5mg·kg-1)處理時，表現(xiàn)為抑制-激活-抑制，非根際土壤的PLFAs總量隨SD濃度增加而逐漸減小。根際土壤中各微生物群落生物量大小順序為:細菌＞真菌＞藍細菌＞放線菌＞甲烷氧化