一株溴氰菊酯降解菌的分離鑒定及降解特性研究

蘇志俊，劉永濤，徐春娟，丁 浩，余琳雪，艾曉輝

(1.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海201306；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223；3.農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全控制重點實驗室，北京 100141；4.淡水水產(chǎn)健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430070)

溴氰菊酯(Deltamethrin，DM)又名敵殺死，是擬除蟲菊酯中殺蟲活性最大的一個品種[1]。因其具有較高的生物活性，自1974年開發(fā)生產(chǎn)以來在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛，在國內(nèi)是用量增長最快的農(nóng)藥之一[2]。溴氰菊酯憑借其廣譜、高效、對哺乳動物低毒等優(yōu)點，普遍應(yīng)用于農(nóng)業(yè)滅害、衛(wèi)生除蟲[3]，其通過雨水、生活廢水等途徑進入天然水體中，造成污染。近年來水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中利用溴氰菊酯防治常見淡水魚類體表錨頭鳋(Lernaeacyprinacea)、中華鳋(Sinergasilus)、魚虱(Argulusjaponicus)等寄生蟲[4]，效果顯著。隨著溴氰菊酯用量的增加，其在漁業(yè)水域中的殘留也越來越大，對水環(huán)境造成很大危害，且第二代擬除蟲菊酯類殺蟲劑具有耐光、耐熱等特點，在環(huán)境中殘留時間更長，對魚類等水生生物高毒[5]，很容易導(dǎo)致養(yǎng)殖事故。因此，消除或減少溴氰菊酯農(nóng)藥在水環(huán)境中的殘留非常有必要。

微生物修復(fù)具有高效、無毒、無二次污染等優(yōu)點，且易于操作，成本較低，目前已成為去除農(nóng)藥殘留污染的一種重要方法[6]。已分離得到的溴氰菊酯降解菌有熒光假單胞菌(P.Fluorescens)、普成沙雷氏菌(Serratiaplymuthica)、產(chǎn)堿桿菌(Alcedinidae)等[7-9]。通過降解菌對蔬菜、土壤的農(nóng)藥殘留進行生物修復(fù)的研究較為普遍。丁海濤等[10]發(fā)現(xiàn)菌株qw5對青菜中殘留的氯氰菊酯和氰戊菊酯有明顯去除效果。楊曉棠[11]將菌株X20與溴氰菊酯混和噴施油菜盆栽處理7 d，降解率達65%以上。Hong等[12]發(fā)現(xiàn)甲氰菊酯降解菌Sphingomonassp.能夠高效降解土壤中的甲氰菊酯。然而，淡水環(huán)境及沉積物中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥降解菌的篩選、降解機制等尚未有系統(tǒng)研究。本研究通過富集篩選的方法分離得到一株溴氰菊酯降解菌SW，研究溫度、pH、接種量、藥物初始濃度等因素對其降解特性的影響，并進一步研究此菌株對養(yǎng)殖淡水中溴氰菊酯的生物修復(fù)效果，為建立有效地去除淡水養(yǎng)殖環(huán)境中溴氰菊酯殘留的微生物修復(fù)技術(shù)，保護淡水環(huán)境、治理養(yǎng)殖環(huán)境農(nóng)藥殘留污染提供理論和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 培養(yǎng)基和養(yǎng)殖淡水

基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基(g/L)：NaCl 1.0，(NH4)2SO41.0，K2HPO41.5，KH2PO40.5，MgSO4·7H2O 0.1，F(xiàn)eSO4·7H2O 0.01，蒸餾水1 000 mL，調(diào)pH 7.0左右。使用前均用高壓蒸汽滅菌30 min。

供試水樣：取自于中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所養(yǎng)殖池塘表層水。

1.1.2 主要試劑和儀器

溴氰菊酯溶液(規(guī)格2.5%，宜興市蘇亞達生物技術(shù)有限公司)；正己烷(色譜純，美國J.T Baker公司)；氯化鈉(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；LB肉湯(青島高科園海博生物技術(shù)有限公司)；BHI腦心浸出液肉湯(青島高科園海博生物技術(shù)有限公司)。

主要儀器：Varian CP-3800氣相色譜儀(美國Varian公司)、UV-2802PC 紫外分光光度計(杭州庫侖科技有限公司)、QHZ-98B全溫光照振蕩培養(yǎng)箱(TESUC TS-2102)、Himac CR-21高速冷凍離心機(日本日立公司)等。

1.2 試驗方法

1.2.1 降解菌的分離篩選

用于降解菌篩選的樣品采自武漢郊區(qū)某長期受菊酯類農(nóng)藥污染菜園耕地土壤。經(jīng)檢測，土樣中含溴氰菊酯(9.21±0.05)μg/kg。

富集培養(yǎng)：在錐形瓶中加入100 mL LB肉湯，121 ℃滅菌。無菌條件下取10 g土壤于上述培養(yǎng)基中，于30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)3 d。

馴化培養(yǎng)：在錐形瓶中加入基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基100 mL，121 ℃滅菌后，加入0.5 mL已過濾的10 000 mg/L溴氰菊酯母液(丙酮為溶劑)和適量吐溫80，使溴氰菊酯的最終質(zhì)量濃度為50 mg/L，隨后無菌接入富集培養(yǎng)3 d后的土壤培養(yǎng)液上清液，于30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)5 d。5 d后按10%的接種量取培養(yǎng)液上清液，接入到溴氰菊酯農(nóng)藥濃度為100 mg/L新鮮的基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中，同法培養(yǎng)5 d。逐次提高溴氰菊酯的濃度，每次提高50 mg/L，使基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中溴氰菊酯終濃度為300 mg/L。以相同培養(yǎng)條件下不含溴氰菊酯的基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基作為空白對照。從最后一次馴化培養(yǎng)液涂布得到的平板挑取單菌落，進行劃線純化，對在培養(yǎng)基上生長良好，傳代穩(wěn)定的不同菌株進行編號后，于4 ℃冰箱保存，以進行下一步降解能力的測定[13]。

1.2.2 降解菌降解能力的測定

挑取經(jīng)馴化培養(yǎng)得到的單菌落分別接種于 LB液體培養(yǎng)基中，30 ℃、180 r/min搖床培養(yǎng)48 h，4 000 r/min離心10 min收集菌體，棄去上清液，用0.02 mol/L磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌菌體沉淀2次，再用相同PBS調(diào)節(jié)菌體濃度OD600=1.5作為種子液備用。以10%的接種量，將種子液接種到含有0.5 mg/L 溴氰菊酯的基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中，于30 ℃、180 r/min搖床培養(yǎng)5 d，5 d后經(jīng)氣相色譜測定溴氰菊酯的濃度，以相同培養(yǎng)條件下含相同濃度的溴氰菊酯不接種細菌的培養(yǎng)基為對照，每個處理重復(fù)3次，計算不同菌株對溴氰菊酯的降解率，選取降解能力最大的菌株SW作為研究對象進行后續(xù)實驗。降解率的計算方法：

降解率= [(A0-A1)/A0] ×100%

式中，A1為降解菌處理后溴氰菊酯殘留濃度(mg/L)，A0為對照中溴氰菊酯殘留濃度(mg/L)。

1.2.3 降解菌生長量(OD600)與溴氰菊酯降解關(guān)系曲線的制作

加基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基100 mL于250 mL錐形瓶中，并添加溴氰菊酯樣品母液使其終濃度為0.5 mg/L。按10%的接種量接種1.2.2節(jié)所述條件下降解菌SW種子液，在30 ℃、180 r/min搖床培養(yǎng)72 h。以含相同濃度的溴氰菊酯不加降解菌的培養(yǎng)基為對照。每24 h從培養(yǎng)基中取樣，每個處理重復(fù)3次，用分光光度計測定600 nm下的吸光值，同時用氣相色譜儀測定溴氰菊酯殘留量，最后繪制菌株生長(OD600)和溴氰菊酯降解關(guān)系曲線。

培養(yǎng)基中溴氰菊酯的提取與測定：參照劉麗等[14]的方法作如下改進：取1 mL培養(yǎng)液加入0.1 g NaCl，再加入4 mL正己烷萃取，渦旋振蕩3 min，8 000 r/min離心5 min后，收集上層有機相，重復(fù)提取一次，合并兩次提取液，混勻，于35 ℃氮吹至干，用1 mL正己烷定容，上機待測。氣相色譜分析條件：色譜柱Agilent DB-5(30 m× 0.25 mm，0.25 μm)；載氣：高純氮氣(99.999%)，流速1 mL/min；檢測器ECD；柱溫260 ℃；檢測溫度310 ℃；進樣口溫度260 ℃。升溫程序：初始溫度160 ℃保持1 min，以10 ℃/min升到250 ℃，保持2 min，然后再以10 ℃/min升到280 ℃，保持10 min；進樣方式：不分流進樣；進樣量1 μL。

1.2.4 菌種鑒定

對分離得到的菌株SW培養(yǎng)至對數(shù)生長期進行形態(tài)觀察、生理生化實驗，試驗方法參照文獻[15]，菌株16S rRNA基因序列測定及系統(tǒng)發(fā)育分析委托武漢擎科創(chuàng)新生物科技有限公司測序，將測序結(jié)果在GenBank數(shù)據(jù)庫中利用BLAST進行比對分析，使用MAGE 4.0軟件采用鄰接法進行關(guān)系分析和系統(tǒng)進化樹的構(gòu)建。

1.2.5 溴氰菊酯降解菌的降解特性研究

降解試驗基本條件：100 mL的基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中加入溴氰菊酯0.5 mg/L作為碳源，菌株接種量10%、pH 7.0、30 ℃、振蕩速率180 r/min；最佳條件降解試驗：通過分別改變降解基本條件中的溫度(20、25、28、30、35 ℃)，pH(5.0、6.0、7.0、8.0、9.0)，菌株接種量(1%、2%、4%、6%、8%、10%)，在其他條件保持不變的情況下培養(yǎng)5 d后，取樣測定溴氰菊酯的降解率；改變降解基本條件中溴氰菊酯初始濃度(0.1、0.5和1.0 mg/L)，在其他條件保持不變的情況下培養(yǎng)7 d，定期取樣測定溴氰菊酯殘留量，并每隔1 h測定培養(yǎng)液的OD600值，研究菌株SW在不同溴氰菊酯無機鹽培養(yǎng)基中的生長狀況以及對不同濃度溴氰菊酯的降解規(guī)律。各因素設(shè)計以相同條件下加藥不加降解菌的處理作為空白對照，每處理重復(fù)3次。

1.2.6 菌株對養(yǎng)殖淡水中溴氰菊酯的降解

準備裝有30 L養(yǎng)殖淡水的水族箱(49 cm×30 cm×40 cm)6個，將溴氰菊酯溶液用丙酮稀釋100倍，采用單次潑灑藥浴的方法，使水中溴氰菊酯的理論質(zhì)量濃度分別為0.5、5.0和50 μg/L，藥物充分混勻后2 h取200 mL水樣，測定養(yǎng)殖淡水中不同濃度組的實際藥物濃度。將菌株SW種子液稀釋制成液體菌劑，調(diào)節(jié)液體菌劑OD600=0.6(菌濃度為6.5×108cfu/mL)。試驗共設(shè)3 個處理：(T1)在含0.5 μg/L溴氰菊酯的養(yǎng)殖淡水中按照水族箱蓄水量的4%加入降解菌劑；(T2)在含5.0 μg/L溴氰菊酯的養(yǎng)殖淡水中按照水族箱蓄水量的4%加入降解菌劑；(T3)在含50 μg/L溴氰菊酯的養(yǎng)殖淡水中按照水族箱蓄水量的4%加入降解菌劑；以相同藥物濃度下不加菌劑處理為空白對照，各處理重復(fù)3次。自然光照，全天曝氣，使得水體中的溶氧量在5 mg/L以上，pH 6.2～6.4，水溫18～20 ℃。于給藥后每隔24 h取水樣，連續(xù)采集5 d，測定各濃度組不同時間點水樣中溴氰菊酯的殘留量。

1.2.7 不同濃度SW菌劑對養(yǎng)殖淡水中低濃度DM的降解效果

根據(jù)1.2.6的結(jié)果，準備裝有30 L養(yǎng)殖淡水的水族箱(49 cm×30 cm×40 cm)8個，將溴氰菊酯溶液用丙酮稀釋100倍，采用單次潑灑藥浴的方法，使水中溴氰菊酯的理論質(zhì)量濃度分別為0.5 μg/L(T1組)和5.0 μg/L(T2組)，藥物充分混勻后2 h取200 mL水樣，測定養(yǎng)殖淡水中不同處理組的實際藥物濃度。將菌株SW種子液稀釋制成液體菌劑，調(diào)節(jié)液體菌劑OD600=0.6(菌濃度為6.5×108cfu/mL)。T1組設(shè)置4個處理，編號為T1-0、T1-1、T1-2、T1-3，其中T1-0為空白對照。T2組同樣設(shè)置4個處理，編號為T2-0、T2-1、T2-2、T2-3，其中T2-0為空白對照。分別向T1和T2組投放降解菌劑，其投放量占各水族箱的蓄水量依次為0、0.004%、0.04%、0.4%(對應(yīng)的SW菌濃度分別為0、2.6×104、2.6×105、2.6×106cfu/mL)。以同一條件下含相同藥物濃度不加菌劑的處理為空白對照，各處理重復(fù)3次。自然光照，全天曝氣，使得水體中的溶氧量在5 mg/L以上，pH 6.2～6.4，水溫18～20 ℃。于給藥后每隔24 h取水樣，連續(xù)采集5 d，測定各濃度組不同菌劑濃度處理條件下水樣中溴氰菊酯的殘留量。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

溴氰菊酯的降解方程采用SPSS17.0進行擬合，擬合模型為：

Ct=C0e-kt

其中Ct表示t時刻藥物濃度，C0為溴氰菊酯農(nóng)藥的初始濃度(mg/L)，k表示降解速率常數(shù)(d-1)。

降解半衰期通過下列公式計算：

T1/2=ln2 /k

式中，T1 /2為降解半衰期(d)，k為降解速率常數(shù)(d-1)。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌株的篩選與鑒定

通過初步的富集馴化培養(yǎng)，分離純化得到1株溴氰菊酯降解菌株，命名為SW。SW在BHI瓊脂平板上30 ℃培養(yǎng)24 h后形成灰色、光滑不透明的菌落，直徑2～3 mm、菌落中央突起、邊緣整齊光滑。革蘭氏染色陰性，接觸酶、氧化酶陽性。不產(chǎn)生H2S和吲哚，硝酸鹽還原陰性，不能利用甘露醇、鼠李糖和蔗糖，可以利用密二糖、苦杏仁苷和阿拉伯糖(見表1)。菌株SW的16S rRNA測序后在GenBank上登錄，根據(jù)GenBank同源性比較，發(fā)現(xiàn)菌株SW與SphingobacteriummultivorumGZT-2(GenBank登錄號為JX035964.1)同源性99%。根據(jù)降解菌株形態(tài)學(xué)特征、生理生化試驗結(jié)果及16S rRNA基因系統(tǒng)發(fā)育分析，將菌株SW初步鑒定為多食鞘氨醇桿菌(Sphingobacteriummultivorum)。根據(jù)菌株SW的16S rRNA及相關(guān)菌株的16S rRNA序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹見圖1。

表1 SW的生理生化特征Tab.1 Physiological characteristics of strain SW

圖1 根據(jù)菌株SW及相關(guān)菌株的16S r RNA構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.1 The phylogenetic tree based on the 16S r RNA sequences of strain SW and related strains

2.2 菌株生長與降解溴氰菊酯的關(guān)系

將SW種子液(OD600=1.5)按10%的接種量接種在基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中(溴氰菊酯濃度為0.5 mg/L)搖床培養(yǎng)。如圖2所示，SW能夠以溴氰菊酯為唯一碳源緩慢生長。在接種SW后0～24 h內(nèi)菌株生長較快，溴氰菊酯的降解速率與菌株生長近乎呈正相關(guān)。在24～48 h內(nèi)，SW的生長速度與溴氰菊酯的降解速度均趨于平緩，菌株的生長和農(nóng)藥的降解呈現(xiàn)出良好的同步關(guān)系。菌體培養(yǎng)至72 h時降解率達66.3%。

圖2 菌株SW生長與溴氰菊酯降解的關(guān)系曲線Fig.2 Relationship between strain SW growth and deltamethrin degradation

2.3 不同條件對降解菌降解特性的影響

菌株SW在不同溫度下降解溴氰菊酯的效率如圖3-A所示，當(dāng)溫度在28～30 ℃時，隨著溫度升高，SW對溴氰菊酯的降解率上升，最適降解溫度為30 ℃。整體來看，溫度過高或者過低對菌株SW降解溴氰菊酯影響不大(P>0.05)，說明此菌株能夠適應(yīng)較廣的溫度范圍，具備一定的應(yīng)用潛力。

菌株SW在不同pH下降解溴氰菊酯的效率如圖3-B所示，pH 在5～6之間，菌株對溴氰菊酯的平均降解率最高，降解最適初始pH為6。這可能與菌種自身的性質(zhì)有關(guān)，菌株SW在弱酸性條件下可能有利于降解酶的合成與表達，并保持較高的降解活性[16]。

菌株SW在不同接種量下降解溴氰菊酯的效率如圖3-C所示，溴氰菊酯的降解率隨接種量的增加(2%～4%)而增加。在接種量為4%時降解率最大，當(dāng)接種量繼續(xù)增大時，降解率反而下降。這可能是由于隨著接種量的增加，微生物會產(chǎn)生競爭作用導(dǎo)致生長所需的碳源相對不足，抑制菌體本身對藥物的利用，從而影響降解效果[16]。因此以4%接種量為宜。

圖3 菌株SW降解溴氰菊酯的特性Fig.3 Degrading characteristics of deltamethrin by SWA：溫度；B：pH；C：接種量；D：和溴氰菊酯不同起始濃度降解動態(tài)

菌株對不同濃度溴氰菊酯(0.1～1.0 mg/L)的降解曲線如圖3-D所示，SW對0.1和0.5 mg/L溴氰菊酯的降解到第6天才趨于平穩(wěn)；對1.0 mg/L溴氰菊酯的降解到第5天便趨于平穩(wěn)，降解過程均基本符合一級降解動力學(xué)模型(表2)。0.1、0.5和1.0 mg/L溴氰菊酯在基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中的自然降解半衰期(T1 /2)分別為5.4、10.7和11.5 d。SW對0.1、0.5和1.0 mg/L溴氰菊酯的降解半衰期(T1/2)分別為4.5、2.3和2.0 d，相比同濃度下的自然降解半衰期大大縮小，表明SW是一株溴氰菊酯高效降解菌株。同時發(fā)現(xiàn)SW對高濃度溴氰菊酯的降解比低濃度快：培養(yǎng)至第5天時，SW對1.0 mg/L 溴氰菊酯降解率達76.4%，而對0.1 mg/L溴氰菊酯降解率為63.2%。如圖4可知，菌株SW的生長速率隨無機鹽培養(yǎng)基中溴氰菊酯濃度(0.1～1.0 mg/L)的增加而增大，這一結(jié)果與陳少華等[13]所研究的無色桿菌屬菌株P(guān)-01在不同濃度DM(100～500 mg/L)中的生長趨勢相似，這可能是由于溴氰菊酯作為菌株生長的唯一碳源，對菌體的生長代謝起重要作用，當(dāng)溴氰菊酯濃度相對較低時限制了菌株的生長從而影響降解效率。

圖4 不同溴氰菊酯濃度下菌株SW的生長曲線Fig.4 Growth curve of SW with different deltamethrin concentrations

表2 菌株 SW對不同濃度溴氰菊酯的降解動力學(xué)參數(shù)Tab.2 Kinetic parameters of degradation of different content of deltamethrin by strain SW

注：y為溴氰菊酯殘留量(mg/L)；x為降解時間(d)

2.4 SW對養(yǎng)殖淡水中溴氰菊酯的降解效果

SW對養(yǎng)殖淡水中較低濃度的溴氰菊酯(0.5～50 μg/L)的降解過程基本符合一級降解動力學(xué)模型(圖5，表3)。0.5、5.0和50 μg/L 溴氰菊酯在養(yǎng)殖淡水中的自然降解半衰期(T1 /2)分別為5.0、5.3和6.9 d。SW對0.5、5.0和50 μg/L溴氰菊酯的降解半衰期(T1/2)分別為4.6、4.1和2.5 d。與在基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中的降解過程相似，SW在養(yǎng)殖淡水中對高濃度溴氰菊酯的降解比低濃度快：培養(yǎng)至第5天時，SW對0.5、5.0和50 μg/L溴氰菊酯的降解率為21.6%，26.4%和53.8%。

圖5 SW對養(yǎng)殖淡水中不同濃度溴氰菊酯的降解Fig.5 Degradation on different content of deltamethrin in freshwater by SW

表3 菌株 SW對不同濃度溴氰菊酯的降解動力學(xué)參數(shù)Tab.3 Kinetic parameters of degradation of different content of deltamethrin by strain SW

注：y為溴氰菊酯殘留量(μg/L)；x為降解時間(d)。

2.5 不同濃度SW菌劑對養(yǎng)殖淡水中低濃度DM的降解效果

按照1.2.6的方法向含有0.5 μg/L(T1組)和5.0 μg/L(T2組)DM的養(yǎng)殖淡水中投放不同濃度菌劑SW，施用菌劑后2 h、1 d、3 d、5 d 養(yǎng)殖淡水中DM殘留量及降解率如表4和表5所示。降解菌劑對養(yǎng)殖淡水中低濃度DM有一定的降解作用。隨著菌劑SW投放量的增加，養(yǎng)殖淡水中DM濃度呈遞減趨勢，且降解率隨時間的增加而增大。施用菌劑后5 d，T1-1、T1-2、T1-3的降解率分別為4.09%、10.0%、21.2%，T2-1、T2-2、T2-3的降解率分別為5.62%、14.9%、24.5%。分析可知，菌株SW對養(yǎng)殖淡水中低濃度DM的降解效果隨菌劑用量的增加而增加，綜合2.4的結(jié)果可知，不同濃度菌劑SW對養(yǎng)殖淡水中0.5和5.0 μg/L DM的降解率沒有顯著性差異，當(dāng)菌劑SW投放量為4%(養(yǎng)殖水中SW濃度為2.6×107cfu/mL)時，SW對50 μg/L DM降解效果最好，施用菌劑后5 d降解率達53.8%。

表4 菌劑SW投放量對養(yǎng)殖淡水中溴氰菊酯(0.5 μg/L)降解效果的影響Tab.4 Effect of bacterial concentration on degradation of 0.5 μg/L deltamethrin in the freshwater

表5 菌劑SW投放量對養(yǎng)殖淡水中溴氰菊酯(5.0 μg/L)降解效果的影響Tab.5 Effect of bacterial concentration on degradation of 5.0 μg/L deltamethrin in the freshwater

3 討論

微生物修復(fù)目前已成為去除農(nóng)藥殘留污染的一種重要方法。而篩選高效農(nóng)藥降解菌是開展農(nóng)藥污染生物修復(fù)工作的重要前提，利用高濃度農(nóng)藥篩選出相關(guān)降解菌是目前較為普遍的方法[17]。本研究通過高濃度溴氰菊酯(50～300 mg/L)篩選馴化出能高度耐受并降解藥物的菌株SW。農(nóng)藥的濃度與微生物的降解活性息息相關(guān)，高濃度會抑制甚至殺滅降解菌，而濃度過低則難以滿足微生物的營養(yǎng)需求從而影響降解效率[18]，因此選擇在0.5 mg/L溴氰菊酯濃度下測定菌株SW對藥物的降解能力并以此研究菌株的降解特性和最佳降解條件。降解菌能否運用于生產(chǎn)實際，在外界環(huán)境中保持穩(wěn)定的數(shù)量和較高的降解活性是生物修復(fù)技術(shù)亟待解決的問題。影響微生物降解農(nóng)藥的因素有微生物自身性質(zhì)、農(nóng)藥結(jié)構(gòu)以及環(huán)境條件(溫度、pH、接種量、底物濃度等)。張松柏等[19]從活性污泥中分離得到能有效降解甲氰菊酯、聯(lián)苯菊酯等擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的菌株P(guān)SB07-21，其最佳降解條件是在pH7.0、35 ℃，培養(yǎng)15 d，降解率分別為66.63%和50.18%。菌株SW對溴氰菊酯降解影響因素的研究結(jié)果也證明了這一點，其降解效果受到溫度、pH、接種量、農(nóng)藥初始濃度等環(huán)境條件的影響。在pH為7.0的基礎(chǔ)鹽培養(yǎng)基中，30 ℃、180 r/min搖床培養(yǎng)5 d，SW對1.0 mg/L溴氰菊酯的降解率達76.4%。農(nóng)藥除被微生物降解外，還會發(fā)生光解、化學(xué)分解及共代謝作用等，因此只有當(dāng)菌株的生長和農(nóng)藥的降解出現(xiàn)同步關(guān)系時，才能確定農(nóng)藥被微生物降解了[20]。菌株SW生長與降解溴氰菊酯的關(guān)系曲線表明(圖2)，該菌生長與溴氰菊酯降解基本一致，顯示出良好的同步關(guān)系，表明該菌能夠以溴氰菊酯為唯一碳源生長，具有潛在的應(yīng)用價值[21]。

目前有關(guān)溴氰菊酯殺蟲劑在水體中的代謝殘留還鮮見報道，在養(yǎng)殖用水水質(zhì)標準中，也沒有關(guān)于溴氰菊酯的規(guī)定[22]。本文通過研究菌株SW對養(yǎng)殖淡水中不同濃度溴氰菊酯的降解效果，結(jié)果表明降解菌SW對溴氰菊酯有一定的降解作用，且降解率隨時間的增加而增大。SW對0.5、5.0和50 μg/L溴氰菊酯作用5 d后的降解率為21.6%，26.4%和53.8%。SW對0.5、5.0和50 μg/L溴氰菊酯的降解半衰期(T1/2)分別為4.6、4.1和2.5 d，不同濃度菌劑SW對養(yǎng)殖淡水中0.5和5.0 μg/L溴氰菊酯降解效果沒有顯著性差異，當(dāng)菌劑SW投放量為4%(養(yǎng)殖水中SW濃度為2.6×107cfu/mL)時，SW對50 μg/L溴氰菊酯降解效果最好。在養(yǎng)殖淡水中對高濃度溴氰菊酯的降解比低濃度快，可能是由于低濃度的溴氰菊酯作為菌株SW生長的唯一碳源相對不足，難以滿足微生物的營養(yǎng)需求從而影響降解效率[18]。遲恒等[23]研究表明：5.0 μg/L溴氰菊酯在水環(huán)境中的消除半衰期為4.28～5.99 d，本研究分離篩選的多食鞘氨醇桿菌菌株SW對相同條件下養(yǎng)殖淡水中5.0 μg/L溴氰菊酯的降解半衰期(T1/2)為4.1 d，其降解半衰期更短，表明其在控制水環(huán)境中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留方面具有一定的應(yīng)用潛力。自然環(huán)境可能有諸多因素對農(nóng)藥殘留以及降解菌劑降解效果存在影響，菌劑用量及環(huán)境影響等因素仍需進一步研究[24]。