基于趋化微流控芯片的除草剂降解菌的高通量筛选与降解特性的研究

项目名称： 基于趋化微流控芯片的除草剂降解菌的高通量筛选与降解特性的研究

项目编号： No.31500081

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 生物科学

项目作者： 陈栋炜

作者单位： 中国科学院微生物研究所

项目金额： 20万元

中文摘要： 咪唑啉酮类长残留除草剂的使用不仅造成土壤污染，还对后茬敏感作物造成药害。该类除草剂主要由微生物降解，但目前该类除草剂降解菌分离稀少且降解能力单一。微生物趋化可以促进污染物的生物降解，筛选对咪唑啉酮类除草剂化合物具有趋化的微生物有助于该类除草剂降解菌的发现。微流控芯片可在微米尺度上进行生物、化学、医学分离分析，具有可控、低耗、快速等优点。研究微生物趋化性的微流控技术和方法虽得到了快速发展，但大多停留在模式菌株趋化性的测试上，对环境微生物进行快速趋化筛选的技术尚待开发。本项目将首次采用层流趋化-微液滴培养分选相结合的集成微流控芯片系统，对咪唑啉酮类除草剂降解菌进行高通量筛选和培养。在此基础上，对筛选得到的降解菌株进行分类鉴定和降解特性研究。本项目的研究结果将为长残留除草剂污染土壤的生物修复提供新的微生物资源和技术支持，对提高生物修复技术的效率和扩大应用范围，提供现实的指导意义和潜在的应用价值。

中文关键词： 咪唑啉酮类除草剂；生物降解；微生物资源；趋化；微流控

英文摘要： The persistance of imidazolinone herbicides in soil contributes to pollution of groundwater and affects the growth of sensitive succeeding crops. Imidazolinone herbicides are mainly degraded by microbes, but the imidazolinone herbicides-degrading microbes are rarely isolated nowadays, and most isolated microbes can only utilize one specific imidazolinone herbicides from the list. Previous researches showed that microbial chemotaxis promotes the biodegradation of pollutants. We hyphothesize that environmental microbes that show chemotactic response to imidazolinone herbicides may be the candidate degraders for these herbicides. To test this idea, we will first introduce a microfluidic platform composed of a laminar flow part for chemotaxis sorting, and a droplet array generator for single cell degradation screening. This integrated platform will be used for high-throughput sorting of degraders in microbial consortia isolated from imidazolinone poluted sites. We expect discovery of several novel microbial isolates with broad spectrum and high-efficient degradation capability for imidazolinone herbicides. The results of this study will provide new microbial resources and technical supports for the bioremediation of herbicides-contaminated environments.

英文关键词： imidazolinone herbicides;biodegradation;microbial resource;chemotaxis;microfluidic