本发明属于生物工程技术领域,尤其是涉及一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用。
背景技术:
我国是世界上最大的农药使用国之一。有机氮农药和有机磷农药是使用最为广泛的两类农药。它们在使用过程中可以通过喷洒、挥发和风蚀作用进入大气以及水体,并在长时间内有一定的残留。其中,n-基有机氮农药是一类具有高效、低毒的广谱杀虫剂,且与有机磷农药相比具有较短的分解时间,因此我国农业生产和农药市场中到了广泛的使用。
但是,n-甲基有机氮农药的残留不仅能对环境造成污染,,而且在进入恒温动物体内后能够对其生理过程产生重要的影响:如导致血浆中很多细胞的数量变化,改变肝脏坏死性和代谢能力,降低磷脂的合成和代谢,改变组织呼吸过程,抑制动物血液和某些组织胆碱酯酶,增加甲状腺活动,增加肾上腺重量,改变碱性磷酸酶、转氨酶、精氨酸酶等多种酶的活性等。此外,n-基有机氮农药的“三致”问题也受到国际社会的日益关注。
n-甲基有机氮农药与有机磷农药相比,具有性质相对活泼,稳定性相对较弱,自然降解时间相对较短等特点,所以通常不被认是一种危险品。但是,全世界每年用于农业生产西维因超过了100000吨,其残留所造成的环境污染以及生态污染是必须面对的问题。
目前,n-甲基有机氮农药的降解仅仅局限于自然降解,它们在使用过程中可以进入大气与水体,能够与oh、o3、no3等自由基或分子发生反应,而其中oh自由基对n-甲基有机氮的降解起着非常重要的作用。但是,在n-甲基有机氮农药的酶法生物降解方面仍存在较大的空白。
技术实现要素:
针对现有技术存在的上述问题,本申请提供了一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用。本发明方法所用宿主菌bacillussubtiliswb600具有较好的生物安全性,反应条件温和,步骤简单,生物降解活性高。
本发明的技术方案如下:
一种重组bacillussubtiliswb600细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用,所述重组bacillussubtiliswb600细胞为转化带有pma5-trsox基因质粒或pma5-ywbn-trsox基因质粒的重组细胞。
所述重组bacillussubtiliswb600细胞制备方法如下:将thermomicrobiumroseum肌氨酸氧化酶基因构建于pma5-trsox质粒,并转化bacillussubtiliswb600细胞中,并进行胞内表达,得到重组bacillussubtiliswb600细胞;其中,所述pma5-trsox质粒的基因序列如seqidno.1所示。
所述重组bacillussubtiliswb600细胞制备方法如下:将thermomicrobiumroseum肌氨酸氧化酶基因构建于ma5-ywbn-trsox质粒,并转化bacillussubtiliswb600细胞中,并进行内分泌表达,得到重组bacillussubtiliswb600细胞;其中,所述pma5-ywbn-trsox质粒的基因序列如seqidno.2所示。
所述重组bacillussubtiliswb600细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药的具体方法步骤如下:将所得重组bacillussubtiliswb600细胞进行发酵培养,并与n-甲基有机氮农药溶液混合,进行生物降解。
所述重组bacillussubtiliswb600细胞的酶法生物降解n-甲基有机氮农药的具体方法步骤如下:将所得重组bacillussubtiliswb600细胞进行发酵培养,得到培养液上清,并将所得培养液上清与n-甲基有机氮农药溶液混合,进行生物降解。
所述重组bacillussubtiliswb600细胞发酵的方法为:使用tb培养基,在30-50℃下,发酵36-72h。
所述生物降解的反应条件为:ph值为6-8,温度为30-50℃,时间为3-5h。
所述重组bacillussubtiliswb600细胞或培养液上清与n-甲基有机氮农药溶液的体积用量比为1:1-1:50。
所述n-甲基有机氮农药为西维因、速灭威、涕灭威、害扑威、残杀威、涕灭威、灭多威、异丙威、混杀威、牙根灵中一种或多种。
本发明有益的技术效果在于:
本发明利用培养bacillussubtiliswb600细胞,分别开展胞内或分泌性表达具有极端环境耐受性的thermomicrobiumroseum来源肌氨酸氧化酶,能够高效的将n-甲基切除,使游离的氨基暴露,且更容易被细胞转入胞内并分解,从而加快n-甲基有机氮农药的生物降解。以n-甲基有机氮农药(西维因,速灭威,涕灭威以及害扑威)(100mm)为底物,在ph值为6-8,温度为30-50℃,反应时间为3-5h的温和条件下,快速降解n-甲基有机氮农药,降解率高于95%。
附图说明
图1为本发明pma5-trsox质粒的构建,其中,trsox基因序列前端融合分泌表达信号肽ywbn序列,并通过ndei与mlui两个限制性内切酶酶切位点链接如下pma5质粒。
图2为本发明pma5-ywbn-trsox质粒的构建,其中,trsox基因序列前端融合分泌表达信号肽ywbn序列,并通过ndei与mlui两个限制性内切酶酶切位点链接如下pma5质粒。
图3为本发明中涉及的常用n-甲基有机氮农药。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明进行具体描述。
实施例1:
一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用,其具体应用操作方法包括如下步骤:
1)将转化入pma5-trsox质粒(seqidno.1)的bacillussubtiliswb600细胞以5%的接种量,接入5ltb培养基,温度30℃,搅拌桨转速150rpm,培养36h;同时,以转化入pma5空质粒的bacillussubtiliswb600细胞作为空白对照。
2)将上述500ml菌液离心清洗后重悬在500ml磷酸盐缓冲液内,分别与5l100mm含量的n-甲基有机氮农药西维因,速灭威,涕灭威以及害扑威混合,搅拌桨转速150rpm,ph值维持在7,反应温度维持在40℃,分别反应3h,4h以及5h,利用hplc检测残留的n-甲基-有机氮农药含量(表1)。
表1n-甲基有机氮农药降解率
实施例2:
一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用,其具体应用操作方法包括如下步骤:
1)将转化入pma5-trsox质粒(seqidno.1)的bacillussubtiliswb600细胞以5%的接种量,接入5ltb培养基,温度30℃,搅拌桨转速150rpm,培养36h;同时,以转化入pma5空质粒的bacillussubtiliswb600细胞作为空白对照。
2)将上述500ml菌液离心清洗后重悬在500ml磷酸盐缓冲液内,分别与500ml100mm含量的n-甲基有机氮农药西维因,速灭威,涕灭威以及害扑威混合,搅拌桨转速150rpm,ph值分别维持在6,7及8,反应温度维持在40℃,反应4h,利用hplc检测残留的n-甲基-有机氮农药含量(表2)。
表2n-甲基有机氮农药降解率
实施例3:
一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用,其具体应用操作方法包括如下步骤:
1)将转化入pma5-trsox质粒(seqidno.1)的bacillussubtiliswb600细胞以5%的接种量,接入5ltb培养基,温度30℃,搅拌桨转速150rpm,培养36h;同时,以转化入pma5空质粒的bacillussubtiliswb600细胞作为空白对照。
2)将上述500ml菌液离心清洗后重悬在500ml磷酸盐缓冲液内,分别与500ml100mm含量的n-甲基有机氮农药(西维因,速灭威,涕灭威以及害扑威)混合,搅拌桨转速150rpm,ph值维持在7,反应温度分别维持在30℃、40℃及50℃,反应4h,利用hplc检测残留的n-甲基-有机氮农药含量(表3)。
表3n-甲基有机氮农药降解率
实施例4:
一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用,其具体应用操作方法包括如下步骤:
1)将转化入pma5-ywbn-trsox质粒(seqidno.1)的bacillussubtiliswb600细胞以5%的接种量,接入5ltb培养基,温度40℃,搅拌桨转速150rpm,培养36h;发酵液上清trsox活性达到1500u/ml;
2)将上述500ml含有1500u/mltrsox的发酵上清液与100mm含量的n-甲基有机氮农药(西维因,速灭威,涕灭威以及害扑威)混合,搅拌桨转速150rpm,ph值维持在7,反应温度维持在40℃,反应3,4,以及5h,利用hplc检测n-甲基有机氮农药的含量(表4)。
表4n-甲基有机氮农药降解率
实施例5:
一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用,其具体应用操作方法包括如下步骤:
1)将转化入pma5-ywbn-trsox质粒(seqidno.1)的bacillussubtiliswb600细胞以5%的接种量,接入5ltb培养基,温度40℃,搅拌桨转速150rpm,培养36h;发酵液上清trsox活性达到1500u/ml;
2)将上述500ml含有1500u/mltrsox的发酵上清液与100mm含量的n-甲基有机氮农药(西维因,速灭威,涕灭威以及害扑威)混合,搅拌桨转速150rpm,ph值分别维持在6、7及8,反应温度维持在40℃,反应4h,利用hplc检测n-甲基有机氮农药的含量(表5)。
表5n-甲基有机氮农药降解率
实施例6:
一种重组枯草芽孢杆菌细胞在酶法生物降解n-甲基有机氮农药中的应用,其具体应用操作方法包括如下步骤:
1)将转化入pma5-ywbn-trsox质粒(seqidno.1)的bacillussubtiliswb600细胞以5%的接种量,接入5ltb培养基,温度40℃,搅拌桨转速150rpm,培养36h;发酵液上清trsox活性达到1500u/ml;
2)将上述500ml含有1500u/mltrsox的发酵上清液与100mm含量的n-甲基有机氮农药(西维因,速灭威,涕灭威以及害扑威)混合,搅拌桨转速150rpm,ph值维持在7,反应温度维持在30℃、40℃及50℃,反应4h,利用hplc检测n-甲基有机氮农药的含量(表6)。
表6n-甲基有机氮农药降解率
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