《Journal of Hazardous Materials》：Biodegradation of triadimefon by
Stenotrophomonas sp. Y56 and its bioaugmentation in agricultural soil
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摘要三唑酮（TF）是一种广泛使用的三唑类杀菌剂，以其高结构稳定性和环境持久性为特征，对土壤系统构成持久的生态风险。微生物是环境中TF降解的主要驱动力；然而，TF降解菌株及其生物强化应用仍知之甚少。本研究从活性污泥中分离出一株新型TF降解菌——Stenotrophomonas
摘要
三唑酮（TF）是一种广泛使用的三唑类杀菌剂，以其高结构稳定性和环境持久性为特征，对土壤系统构成持久的生态风险。微生物是环境中TF降解的主要驱动力；然而，TF降解菌株及其生物强化应用仍知之甚少。本研究从活性污泥中分离出一株新型TF降解菌——Stenotrophomonas sp. Y56。在最适条件（pH 7.0–8.0、37–42 ℃，添加0.6%醋酸盐和0.6%蛋白胨）下，菌株Y56对20 mg/L TF的降解效率在24 h内达到76%。菌株Y56通过羰基还原途径降解TF，生成三唑酮醇。在含1 mg/kg TF的农业土壤中，菌株Y56使TF的降解半衰期（T1/2）缩短至3.9–5.0 d，比自然土壤中的半衰期（17.2–21.4 d）缩短3.4–5.5倍。菌株Y56缓解了TF对土壤群落结构的破坏，成功定殖于土壤中，并促进了细菌群落内部的相互作用。本研究为TF的环境生物化学提供了关键见解，并为TF污染场地的生物强化提供了有前景的策略。
引言
三唑酮（TF），即1-(4-氯苯氧基)-3,3-二甲基-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)丁-2-酮，是一种广谱三唑类杀菌剂，被广泛用于控制小麦、玉米、蔬菜和水果等多种作物中的病原真菌[1]。由于其高化学稳定性、迁移性强和强吸附能力，TF容易在土壤和水体环境中积累[2]、[3]。在水生态系统中检测到的TF浓度范围为0.18–12.0 μg/L[4]、[5]，在种植果树的土壤中为9.8–193.7 μg/kg[6]。此外，在蔬菜中也检测到了TF残留，其平均残留峰值达到0.89 μg/kg[7]。毒理学研究表明，TF暴露可诱导氧化应激、破坏内分泌系统并影响生殖[8]。此外，TF残留改变了土壤微生物群落结构，且这些影响具有持续性[9]。因此，环境中TF的去除已受到广泛关注，TF去除技术的研究刻不容缓。
与吸附和光解等传统修复技术相比[10]、[11]，微生物修复被认为是一种经济、可持续且环保的替代方案[12]。迄今为止，已报道多种微生物可利用三唑类杀菌剂作为碳源进行降解，从而降低这些化合物在污染环境中的毒性。例如，Sphingomonas sp. NJUST37已被证明可在102 h内在废水中完全降解100 mg/L的三环唑[13]。从活性污泥中分离的Sphingomonas sp. AJ-1，在7天内分别可降解76.0%、100.0%和64.8%的Rac-、(S)-和(R)-噻呋酰胺（10 mg/L）[14]。然而，关于TF生物降解的研究仍然稀少，仅有Enterobacter hormaechei TY18被报道可降解TF[12]。TF生物降解的效率高度依赖于环境参数，包括碳氮源、温度、pH值等。Singh等人表明，TF在非淹水土壤中转化为三唑酮醇（TN），在淹水土壤中转化为二醇衍生物（1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-3,3-二甲基丁-2-酮-1,4-二醇），且35 ℃下TF的降解速率显著快于27 ℃[15]。类似地，将温度从5 ℃升高到18 ℃可使土壤中TF的降解速率提高3倍，而将土壤含水量从60%降至8%则抑制了该过程[16]。TF主要通过羟化途径转化为TN和1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-3,3-二甲基丁-2-酮-1,4-二醇，并进一步通过羟化和脱卤作用转化为1-(4-羟基苯氧基)-3,3-二甲基-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-2-丁醇-1,3-二醇[15]。尽管如此，生物强化在农业生态系统中的实际应用往往受到接种菌株存活能力差和代谢活性低的限制，这主要归因于与本地微生物群的激烈竞争以及土壤条件的波动（如pH值和有机质含量）[17]。虽然三唑降解细菌在纯培养中已展现出令人满意的三唑降解能力，但在评估其在复杂农业基质中原位定殖和动态生物强化表现方面的研究仍十分匮乏。
为填补这些空白，本研究的目的是：(i) 从活性污泥中分离并鉴定一株TF降解菌株Stenotrophomonas sp. Y56；(ii) 研究碳氮源、接种量、pH、温度和底物浓度等因素对菌株Y56降解TF的影响；(iii) 鉴定TF生物降解过程中产生的代谢物；以及(iv) 评估菌株Y56在TF污染土壤中的生物强化潜力及相关微生物群落演替。总之，本研究不仅阐明了Stenotrophomonas sp. Y56介导的三唑酮代谢命运，还为生物强化的生态兼容性提供了关键的理论见解，从而弥合了实验室分离与复杂土壤基质中实际应用之间的差距。
章节摘要
试剂与培养基
三唑酮（TF，纯度 > 98%）购自上海泰坦科技股份有限公司（中国上海）。三唑酮醇（TN，纯度 > 98%）由上海源叶生物科技有限公司提供。HPLC级乙腈和甲醇购自Sigma-Aldrich?（西班牙巴塞罗那）。乙酸（HPLC级）购自上海麦克林生化科技有限公司（中国上海）。无机盐培养基（MSM）和R2A培养基的组成见表S1。添加醋酸盐的MSM培养基
TF降解菌株的分离与鉴定
我们分离到一株TF降解菌株，并将其命名为Y56。该菌株在R2A琼脂平板上形成黄色、圆形、光滑、湿润、边缘整齐的菌落（图1A）。菌株Y56为革兰氏阴性杆菌，具有极生鞭毛，细胞大小为宽0.6–0.7 μm、长2.7–2.8 μm（图1B）。菌株Y56在16–52 °C和pH 6.0–9.0范围内均可生长，最适生长条件为37–42 °C和pH 7.0–8.0。该菌株可利用醋酸盐、丙酮酸盐、柠檬酸盐、葡萄糖、麦芽糖、乳酸盐和蔗糖作为碳源
结论
本研究分离并鉴定了一株TF降解菌株Stenotrophomonas sp. Y56。补充醋酸盐和蛋白胨可显著增强其降解效率。菌株Y56通过羰基还原途径将TF降解为TN。在土壤生物强化过程中，菌株Y56的相对丰度显著增加，表明其在复杂土壤环境中具有出色的定殖稳定性和竞争适应性。此外，引入菌株Y56增加了
环境意义
三唑酮（TF）的环境持久性对土壤系统构成持久的生态风险。虽然微生物从根本上决定了TF的环境命运，但高效的降解菌株及其生物强化潜力仍未得到充分表征。本研究通过从活性污泥中分离一株新型TF降解细菌Stenotrophomonas sp. Y56，填补了这一空白，并证明了其在土壤中的出色定殖稳定性。成功的生物强化和持续的
CRediT作者贡献声明
郭洋：撰写——初稿，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理，概念构思。魏佳辰：资源提供，数据整理。王玉晶：软件，调查研究，数据整理。马宁鸽：方法论，数据整理。刘军伟：撰写——审阅与编辑，项目管理，调查研究，资金获取，概念构思。潘丹丹：撰写——审阅与编辑，可视化。吴向伟：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本论文所述工作的已知经济利益冲突或个人关系。
致谢
本研究部分受到安徽省自然科学基金（2408085MC064和2508085MC055）、国家自然科学基金（U23A20200）、中科院合肥物质科学研究院食品营养与健康联合研究中心研究基金（2024SJY04）以及安徽省创新平台重大科技项目（编号S202305a12020008）的资助。
郭洋|王玉晶|魏佳辰|马宁鸽|潘丹丹|刘军伟|吴向伟
安徽农业大学资源与环境学院，中科院合肥物质科学研究院食品营养与健康联合研究中心，合肥，安徽，230036，中国
