对三种有机磷农药具有降解活性Lactobacillus plantarum的筛选及其缓解大鼠甲拌磷中毒研究

论文摘要

有机磷农药在农业、工业和公共卫生等领域应用广泛,其长期超量使用己经成为食品安全领域的严重隐患。常规的化学和物理消除农药技术并不能完全消除农药污染,而且容易造成二次污染。乳酸菌作为公认安全的微生物,已被证实可以通过自身代谢作用降解环境、食品和体内的农药残留,在消除农药污染领域展现出广阔的应用前景。本研究以121株Lactobacillus（L.）plantarum为研究对象,评价L.plantarum在体外对甲拌磷、氧化乐果和乐果的降解率,筛选得到L.plantarum P9对三种有机磷农药均具有优良的降解活性,L.plantarum P9对甲拌磷、氧化乐果和乐果的降解率分别为35.52±0.50%、14.00±2.97%和11.37±1.42%。经过人工模拟胃液、肠液和胆盐耐受性的测定,发现L.plantarum P9表现出最优的模拟胃肠液和胆盐耐受性,具有在体内应用的潜力。采用大鼠模型验证L.plantarum P9（5×109 cfu/d·只）缓解体内甲拌磷中毒的效果,将48只大鼠均分为对照组、甲拌磷组、甲拌磷+P9组（同时饲喂甲拌磷和L.plantarum P9）和P9预防组（染毒前连续4周饲喂L.plantarum P9）。通过测定大鼠血液、尿液和粪便中甲拌磷及其代谢产物的含量,以及生理生化、抗氧化和免疫性能等指标评价P9缓解甲拌磷中毒的效果,最后结合肠道菌群和血液非靶向代谢组的研究解析L.plantarum P9缓解甲拌磷中毒的机制,实验结果如下:（1）分析血液、粪便和尿液中甲拌磷及其5种代谢物的含量可知,L.plantarum P9在肠道中显著提高了甲拌磷的降解率,并促进机体对甲拌磷及其代谢物的排泄。同时,血液、尿液和组织的生理生化测定结果表明L.plantarum P9能有效改善由甲拌磷引起的大鼠肝脏、肾脏和脑组织的功能紊乱和氧化损伤,L.plantarum P9还能降低甲拌磷中毒大鼠体内的炎症,且P9预防组效果更佳。（2）大鼠肠道菌群的结果显示,L.plantarum P9甲拌磷导致肠道中马赛拟杆菌（Bacteroides massiliensis）和活泼瘤胃球菌（Ruminococcus gnavus）等有害菌含量显著（P<0.05）增多,并导致动物乳杆菌（Lactobacillus animalis）等有益菌含量显著（P<0.05）降低。L.plantarum P9干预下能够显著（P<0.05）降低活泼瘤胃球菌和恶臭丁酸单胞菌（Butyricimonas virosa）等有害菌含量,并显著（P<0.05）提升类球布劳特氏菌（Blautia coccoides）、古氏副拟杆菌（Parabacteroides goldsteinii）、灰色拟普雷沃菌（Alloprevotella rava）和罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）等多株短链脂肪酸产生菌的含量,上述在P9干预下上调的菌株可能有助于降低体内炎症。P9同时促进了有益菌的网络相关性,提升了肠道菌群稳定性。（3）血液非靶向代谢组结果显示,甲拌磷能够干扰大鼠的不饱和脂肪酸合成、饱和脂肪酸、亚麻酸和α-亚油酸等代谢通路;L.plantarum P9通过调节不饱和脂肪酸合成、甘油磷脂、色氨酸、氨酰基-tRNA的生物合成和饱和脂肪酸等代谢通路而改善甲拌磷对机体代谢的扰乱,且多种血液代谢物的产生与肠道微生物密切相关。本研究筛选出一株具有优良降解有机磷农药活性和益生特性的L.plantarum P9,L.plantarum P9在大鼠体内能有效减少甲拌磷及其代谢物残留,减轻甲拌磷对组织脏器的损伤和血液代谢的扰乱,L.plantarum P9对肠道菌群的调节是其发挥调节代谢和免疫的主要原因。综上,本论文为益生菌缓解机体农药中毒的研究奠定了基础并提供理论支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 第一章 文献综述
•   1.1 有机磷农药使用情况
•   1.2 有机磷农药在食品和环境中的残留情况
•   1.3 有机磷农药对机体的危害
•     1.3.1 体内有机磷农药残留
•     1.3.2 有机磷农药神经毒性
•     1.3.3 有机磷农药导致机体氧化应激
•     1.3.4 有机磷农药的遗传毒性
•     1.3.5 有机磷农药扰乱机体免疫
•   1.4 微生物降解有机磷农药的研究现状
•     1.4.1 降解农药的微生物种类
•     1.4.2 微生物降解农药的途径
•     1.4.3 微生物降解农药的优势和不足
•   1.5 本研究的主要内容和立题意义
• 2 第二章 对三种有机磷农药具有降解活性Lactobacillus plantarum的筛选
•   2.1 前言
•     2.1.1 几种常见的有机磷农药及其残留情况
•     2.1.2 L. plantarum在降解有机磷农药中的应用
•     2.1.3 本章的主要内容和研究意义
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 菌株来源信息
•     2.2.2 主要试剂
•     2.2.3 主要仪器
•     2.2.4 L. plantarum体外降解农药实验
•     2.2.5 培养基和胞内有机磷农药的提取方法
•     2.2.6 气相色谱质谱联用仪测定农药方法
•     2.2.7 模拟胃肠液实验
•     2.2.8 胆盐耐受性实验
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 气相色谱质谱联用仪测定三种农药的准确性评价
•     2.3.2 L.plantarum胞外发酵液和胞内裂解液中三种农药的检测情况
•     2.3.3 121 株L. plantarum对三种有机磷农药的降解率
•     2.3.4 L. plantarum的胃肠液耐受性结果
•   2.4 讨论
• 3 第三章 Lactobacillus plantarum P9对大鼠甲拌磷中毒缓解作用研究
•   3.1 前言
•     3.1.1 甲拌磷毒性简介
•     3.1.2 慢性有机磷农药中毒
•     3.1.3 有机磷农药中毒与肠道菌群
•     3.1.4 代谢组学在有机磷农药中毒研究中的应用
•     3.1.5 本章的主要内容和研究意义
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 动物实验技术路线图
•     3.2.2 详细实验方案
•     3.2.3 血液、尿液和粪便中甲拌磷及其代谢物测定方法
•     3.2.4 组织抗氧化测定方法
•     3.2.5 免疫和其它因子测定方法
•     3.2.6 血液和尿液生理生化测定方法
•     3.2.7 肠道菌群测定方法
•     3.2.8 血液代谢组测定方法
•     3.2.9 数据分析
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 甲拌磷中毒大鼠模型的建立
•     3.3.2 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠体重的影响
•     3.3.3 L. plantarum P9对中毒大鼠体内甲拌磷及其代谢物含量的影响
•     3.3.4 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠血液抗氧化的保护作用
•     3.3.5 L. plantarum P9降低甲拌磷中毒大鼠的体内炎症
•     3.3.6 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠肝脏的保护作用
•     3.3.7 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠肾脏的保护作用
•     3.3.8 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠脑组织的保护作用
•     3.3.9 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠肠道菌群丰度和多样性的影响
•     3.3.10 肠道菌群与生理生化指标相关性结果
•     3.3.11 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠血液代谢组的影响
•     3.3.12 不同组间差异代谢物和肠道菌群相关性分析结果
•   3.4 讨论
•     3.4.1 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠乙酰胆碱酯酶的保护作用
•     3.4.2 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠体内甲拌磷及其代谢物含量的影响
•     3.4.3 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠血液和脑组织抗氧化的保护作用
•     3.4.4 L. plantarum P9降低甲拌磷中毒大鼠体内炎症
•     3.4.5 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠肝脏的保护作用
•     3.4.6 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠肾脏的保护作用
•     3.4.7 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠肠道菌群的影响
•     3.4.8 L. plantarum P9对甲拌磷中毒大鼠血液代谢组的影响
• 4 第四章 结论、展望和创新点
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介

文章来源

类型: 博士论文

作者: 李常坤

导师: 张和平

关键词: 有机磷农药,甲拌磷,肠道菌群,代谢组

来源: 内蒙古农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业

单位: 内蒙古农业大学

分类号: TS201.3;TS201.4

DOI: 10.27229/d.cnki.gnmnu.2019.000606

总页数: 124

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