一株吸附及强化植物提取重金属的细菌jy-04及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境无机污染物生物处理技术领域，具体涉及一株吸附及强化植物提 取重金属的细菌JY-04及其应用。
【背景技术】
[0002] 自20世纪30年代以来，工农业迅速发展，大量的污染物进入环境，引起环境质量 严重恶化，尤其是重金属污染，极为严重。由于重金属污染的范围广，持续时间长，又不易在 生物物质循环和能量交换中分解，在环境中易于蓄积，且能被土壤作物吸收，性质稳定，很 难降解，又能抑制作物生长发育，使其早衰，降低产量，并通过根系进入植物体，再通过食物 链的传递和富集，最终危害人体健康。
[0003] 重金属对生态环境及人体健康的危害具体表现如下：（1)慢性中毒：由于污水中 重金属含量很低，加之排放到环境中后受到水的稀释作用，因此排入后主要引起慢性危害， 如甲基汞污染可以引起"水俣病"、镉污染可以引起"骨痛病"等；(2)致癌作用：部分重金属 具有潜在的致癌能力，如碳基镍和铬酸盐均能引发肺癌，同时碳基镍还可引发鼻癌，砷可引 发皮肤癌、肝癌，摄入过量的铁亦可诱发肿瘤；（3)致畸作用：铅和汞可致使胎儿先天畸形；
[4] 变态反应：镍可引起机体接触性皮炎、肺炎，Ba205可引起机体迟发性呼吸器官的变态反 应，铬则会引起机体支气管哮喘，接触性皮炎，眼结膜炎等；（5)对免疫功能的影响：铅、锰 可降低机体对革兰氏阴性细菌的抵抗力，并且阻碍体内抗体的形成；铅还可减弱机体的吞 噬作用和杀菌活性，同时使唾液中溶菌酶活性降低；汞能引起肾损害。砷对免疫功能亦有损 害，过量的铁和硒也会影响机体的免疫功能；(6)虽然某些重金属是人体必需的微量元素， 如锌、锰等，但是过量的锌会引起，如恶心、腹痛、呕吐、腹泻等症状，偶尔会腹部绞痛，同时 伴有头晕、周身乏力。
[0004] 由此可见，重金属污染危害巨大，重金属污水已成为全球的重要污染源之一，如何 有效处理环境中的重金属污染已成为近几十年来环境保护领域的热点。利用传统的物理化 学修复技术去除环境中的重金属污染物的费用相对较高，容易破坏土壤生态环境，导致生 物活性下降、二次污染等问题。而生物法是一种较为新颖的处理含重金属废水和土壤的方 法，生物材料来源丰富，品种多，成本低廉；设备简单，易操作，投资小，运行费用低，吸附量 大，处理效率高，而且随着分子生物学技术手段的日益更新，微生物修复机理研宄的也越来 越深入，使得微生物修复成为最具有发展和应用前景的生物修复技术之一。
【发明内容】
[0005] 针对目前污染水体、土壤环境修复重金属污染技术中存在的不足和缺点，本发明 的首要目的在于提供一株吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述细菌在污染水体、土壤生物处理和环境污染修复 中的应用。
[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0008] -株吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04,命名为甲基营养型芽孢杆菌 (Bacillus methylotrophicus)JY-04,于2014年12月7日保藏于中国典型培养物保藏中 心（CCTCC)，地址：中国武汉市武汉大学，保藏编号为CCTCC No.M 2014635 ;
[0009] 所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04来源于广东省某地复合重金属 污染场地的表层土（〇?20cm)，经人工富集、筛选及纯化所得到；
[0010] 用于培养所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04的培养基的配方为：葡 萄糖 2g，KH2P043g，（NH4)2S04 ? 7H20 0? 5g，MgS042g，CaCl2 ? 2H20 0? 25g，FeS04 ? 7H20 0?lg，NaCl0?lg，水1L，调节pH至7.0 ;或配方为：牛肉膏6g，蛋白胨10g，NaCl10g，琼脂18g，水 1L，调节pH至7. 0 ;
[0011]所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04的培养条件为温度20?35°C， pH6. 5 ?8. 0 ;
[0012]所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04的培养条件优选为温度30°C，pH 8. 0 ；
[0013] 所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04,具有如下形态特性：
[0014] a、采用电子显微镜观察，所筛选的吸附及强化植物提取重金属的细菌菌体呈杆状 和球杆状，直径约为0? 6?1. 2 y m，周长约为1. 2?1. 8 y m ;
[0015] b、菌落的形态特征为：JY-04菌落呈不规则状，表面乳突有光泽，边缘波状，白色 湿润半透明；
[0016] 所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04 16S rDNA序列如下所示，与甲基 营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus)的同源性达100% :
[0017] AAGCTATAATGCAAGTCGAGCGGACAGATGGGAGCTTGCTCCCTGATGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTA ACACGTGGGTAACCTGCCTGTAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCGGATGGTTGTTTGAACCGC ATGGTTCAGACATAAAAGGTGGCTTCGGCTACCACTTACAGATGGACCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAA CGGCTCACCAAGGCGACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACT CCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGACGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGG TTTTCGGATCGTAAAGCTCTGTTGTTAGGGAAGAACAAGTGCCGTTCAAATAGGGCGGCACCTTGACGGTACCTAAC CAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCG TAAAGGGCTCGCAGGCGGTTTCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCCCGGCTCAACCGGGGAGGGTCATTGGAAACTGGG GAACTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTGGAATTCCACGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAGATGTGGAGGAACACCAGTG GCGAAGGCGACTCTCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGATTAGATACCCTGGT AGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTAGGGGGTTTCCGCCCCTTAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCAC TCCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGACTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGG TTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATCCTCTGACAATCCTAGAGATAGGACGTCCCCTTC GGGGGCAGAGTGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCG CAACCCTTGATCTTAGTTGCCAGCATTCAGTTGGGCACTCTAAGGTGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGG GATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGACAGAACAAAGGGCAGCGAAA CCGCGAGGTTAAGCCAATCCCACAAATCTGTTCTCAGTTCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGCTGGAA TCGCTAGTAATCGCGGATCAGCATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCACGAG AGTTTGTAACACCCGAAGTCGGTGAGGTAACCTTTAGGAGCCAGCCG；
[0018] 所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04可以应用于环境修复；
[0019] 所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04可以应用于吸附重金属离子以 及强化植物提取重金属离子；
[0020] 所述的重金属离子为Cd离子、Cu离子和Pb离子的一种或至少两种；
[0021] 所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04能够应用于在水体环境中吸附 Cd离子、Cu离子和Pb离子的一种或至少两种以及在单一或复合Cd离子、Cu离子、Pb离子 污染土壤中强化植物提取Cd离子、Cu离子和Pb离子的一种或至少两种。
[0022] 所述的植物优选为东南景天；
[0023] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0024] 甲基营养型芽抱杆菌（Bacillusmethylotrophicus)JY-04在纯培养条件下 24h后，对不同复合污染程度水体下Cd2+、Cu2+、Pb2+的吸附率分别达到56. 3%?93. 3%、 59. 0%?87. 3 %、45. 1 %?86. 7%，与其它菌株相比，该菌株具有高效的重金属吸附能 力；另外，上述细菌在纯培养24h后，投加至植物东南景天根际土壤中，60d后东南景天对 不同复合污染程度土壤下Cd2+、Cu2+、Pb2+的提取量分别达到11. 8?335. 4mg/kg、39. 8? 343. 0mg/kg、70. 4?225. 3mg/kg，与其它菌株相比，该菌株具有较强的强化植物提取重金 属的能力。
【附图说明】
[0025] 图1是甲基营养型芽抱杆菌（Bacillus methylotrophicus) JY-04的SEM形态图。
[0026] 图2是甲基营养型芽孢杆菌（Bacillusmethylotrophicus)JY-04的平板菌落形 态图。
[0027] 图3是甲基营养型芽抱杆菌（Bacillusmethylotrophicus)JY-04在水体环境中 吸附复合重金属离子效果。
[0028] 图4是甲基营养型芽孢杆菌（Bacillusmethylotrophicus)JY-04与植物东南景 天联合对土壤中复合重金属离子的修复效果。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0030] 实施例1甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus) JY-04的筛选、驯化 及分离
[0031] 本发明所述的吸附及强化植物提取重金属的细菌JY-04分离筛选自广东省某地 复合重金属污染场地的表层土（〇?20cm)。其筛选、驯化及分离方法如下：将5g土壤样品 加入装有100mL无菌水的150mL锥形瓶，150r/min震荡2h后放置30min。将富集培养基制 备成Cd2+、Cu2+、Pb2+终浓度分别为10mg/L、100mg/L、100mg/L的复合溶液，向150mL锥形瓶 中加入该复合溶液l〇〇mL，将5mL土壤上清液加入锥形瓶，30°C下以150r/min振荡培养3d， 浊度增加后，取5mL培养液转入新复合溶液中，连续多次。然后增加复合溶液中Cd2+、Cu2+、 卩132+终浓度至10011^/1、100011^/1、100011^/1，重复上述步骤。将所得菌液稀释10 4?108倍 后均匀涂布到固体培养基上，待长出菌落后，挑取生长丰满的单菌落，划线获得纯培养，并 进行菌种鉴定。上述富集培养基配制方法为：葡萄糖2g，KH2P043g，（NH4)2S04 ? 7H20 0. 5g，MgS042g，CaCl2 ?2H20 0? 25g，FeS04?7H20 0?lg，NaCl0?lg，水1L，调节pH至7. 0;固体培 养基配制方法为：牛肉膏6g，蛋白胨10g，琼脂18g，NaCl10g，水1L，调节pH至7. 0;
[0032]将纯化得到的菌落进行鉴定，鉴定结果如下：
[0033] (1)菌体的形态特性：
[0034] a、采用电子显微镜观察，所筛选的吸附及强化植物提取重金属的细菌在电子显微 镜下观察，菌体呈杆状和球杆状，直径约为〇. 6?1. 2 ym，周长约为1. 2?1. 8 ym ;如图1 所示；
[0035] b、菌落的形态特征为：JY-04菌落呈不规则状，表面乳突有光泽，边缘波状，