一株具有菲降解功能的根表成膜细菌rs2及其应用

文档序号:9447688阅读:556来源:国知局
一株具有菲降解功能的根表成膜细菌rs2及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境多环芳控(PAHs)污染生物修复领域,设及一株具有菲降解功能 的根表成膜细菌RS2及其应用。
【背景技术】
[0002] 多环芳控(PAHs)是由2个或2个W上苯环组成的上壤环境中常见的一类持久性 有机污染物,其具有慢性毒性和致"效应,疏水性强,难于降解。环境中的PAHs可W通 过植物吸收进入植物体内,在植物器官、组织、细胞、和基因水平上对植物的正常生理活动 产生影响,引起植物体内的氧化胁迫,甚至导致细胞死亡。此外,PAHs可W通过食物链传递 进而威胁人体健康。因而,如何减低植物PAHs污染风险是当前农业环境领域研究的热点之 〇
[0003] 通过添加外源化学试剂可m周控植物对PAHs的吸收代谢和积累,从而控制植物 PAHs污染风险,但是外源化学试剂的环境安全性尚待评价。利用微生物降解有机污染物是 近几十年兴起的环境污染修复技术。该技术和传统的物理、化学方法相比,具有很多无可比 拟的优点,如处理效果好,操作简便,适合有毒有害有机污染物大面积面源污染的修复,修 复费用较低,且不产生二次污染等。在国内外,微生物修复技术已经广泛应用于环境有机污 染物的清除,而将微生物与植物联合使用通常会得到更好的修复效果,例如菌根真菌和植 物内生细菌等。但迄今为止,有关利用根表成膜细菌和植物联合修复有机污染的研究报道 很少,该研究仍亟待开拓。
[0004] 细菌生物膜是附着在载体表面或不同介质界面的高度组织化、系统化的微生物膜 性聚合物,是细菌在自然环境中普遍存在的一种生存方式。植物根表普遍存在细菌成膜作 用,根表细菌生物膜是很多根际细菌常见的一种生存方式。根表成膜细菌可W产生植物激 素,促进作物增产,提高植物对矿物质的吸收,同时能通过产生抗生素等次生代谢产物,协 助植物抵御病原菌侵害。根表细菌生物膜的特有结构如EPS可W富集根际环境的有机污染 物,而生物膜内多种细菌的协同作用W及功能基因的水平转移等机制则可W强化细菌生物 膜对有机污染物的代谢,进而加速有机污染物的降解。但迄今为止,有关利用根表成膜细菌 降解PAHs的专利研究和应用尚未见报道。

【发明内容】
阳0化]本发明的目的是针对上述技术问题,提供一种具有菲降解功能的根表成膜细菌 (W下简称功能细菌)。
[0006] 本发明的另一目的是提供该功能细菌生产的菌剂。
[0007] 本发明的又一目的是提供该功能细菌在降低植物菲污染风险中的应用。
[0008] 本发明的目的可通过W下技术方案实现:
[0009]功能细菌銷氨醇菌(S地ingobium sp. )RS2,2015年6月16日保藏于中国微生物 菌种保藏管理委员会普通微生物中屯、,菌种保藏号为CGMCC NO. 10982。
[0010] -种用所述的銷氨醇菌(S地ingobiumsp. )RS2所生产的功能细菌菌剂,是通过w 下方法生产而成:
[0011] 1)将保藏编号为CGMCCNO. 10982的銷氨醇菌RS2试管种接种于发酵培养基中,振 荡培养至对数期; 阳01引。将上述培养好的菌种按5%的接种量(V/V,W培养基体积为基准,下同)接种入 种子罐,培养至对数期;
[0013] 3)将种子液按10 %的接种量接入生产罐培养;
[0014] 4)在种子罐和生产罐的培养过程中无菌空气的通气量为1:1~1. 2,揽拌速度为 180~220转/分,培养溫度为28~30°C,全流程培养时间为55~60小时,发酵结束后菌 体数量达到10亿个/mlW上;
[0015] 其中,所述的发酵培养基,种子罐所用的培养基和生产罐所用的培养基相同,配方 均为:
[0016] 蛋白腺 10.Og? 1 - 1,酵母 5.Og?L- 1,化C1 10.Og?L- 1,抑 7. 0 - 7. 4 ;
[0017] 5)发酵完成后培养液出罐,用发酵培养基调节培养液浓度至0D600nm= 1. 0,即为 所述的降解菌剂。
[0018] 所述的保藏编号为CGMCCNO. 10982的銷氨醇菌(S地ingobiumSP.)RS2在降解菲 的应用;优选所述的銷氨醇菌(S地ingobiumsp. )RS2在降解水体,±壤^及植物体内菲的 应用。
[0019] 本发明所述的降解菌剂在降解菲中的应用;优选所述的降解菌剂在降解水体,± 壤或植物体内菲的应用。
[0020] 有益效果
[0021] 本发明筛选获得一株銷氨醇菌(S地ingobiumsp.)RS2(CGMCCNO. 10982),利用该 菌株制备的菌剂在实验室摇瓶培养条件下2d内对初始浓度为lOOmg?L1的菲降解率可达 95%W上。菌株RS2具有良好的成膜能力,利用绿色巧光蛋白基因(g巧)对其标记后,W浸 种方式将菌株定殖于植物根表后将植物种植于受菲污染的±壤中,发现菌株RS2可在植 物根表形成细菌生物膜,且可进入植物内部。菌株RS2在根表的定殖成膜能够有效减低植 物体的菲污染风险,在短时间内可使植物根部的菲含量降低40%,且对于植物地上部的去 除效果尤为显著,可达60%W上;同时,菲在植物体内的积累量和传导系数也有明显降低。
[0022] 本发明描述的环境修复菌剂可W用发酵工业通用发酵设备进行生产,具有生产成 本低,使用方便,去除效果好的优点,可直接用于减低PAHs污染水体,±壤^及植物体内的 菲污染风险,具有广阔的产业前景和重要的环境、经济和社会效益。本发明描述的环境修复 菌剂为在PAHs污染区生产健康的农产品提供了技术支持,同时对于保障PAHs污染环境下 的农产品安全具有重要意义。
【附图说明】
[0023] 图1菌株RS2的菌落照片和透射电镜照片
[0024]A图为菌株RS2的菌落照化B图为菌株RS2的透射电镜照片 阳02引 图2菌株RS2WlOOmg?L1菲为唯一碳源时的生长和降解曲线 阳0%] 图3菌株RS2在LB培养基中的成膜能力
[0027]图4菌株45 -RS2的巧光显微照片 阳02引图5菌株45 -RS2在紫花首猜根表的定殖成膜 [0029] 生物材料保藏信息 阳030] 功能细菌RS2,銷氨醇菌Sphingobiumsp.,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员 会普通微生物中屯、(CGMCC),地址为中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生 物研究所,保藏编号为CGMCCNO. 10982,保藏日期为2015年6月16日。
【具体实施方式】
[0031] 实施例1菌株的分离和鉴定
[0032] 采集江苏省南京市某芳控厂排污口区附近的主要代表性健康植物样品(小飞蓬、 车前草、始膜草等)。将采集的植物样品用灭菌毛刷轻轻去除植物根表泥上后,将其置于装 有5mL灭菌超纯水的离屯、管中剧烈震荡30s,W破坏根表细菌生物膜结构使细菌游离出来, 获得的细菌悬液作为根表生物膜中的细菌群落备用。 阳03引 W5%的接种量将上述获得的细菌悬液加入到lOOmL的无机盐培养基中,并添加 菲至lOOmg'L-1作为唯一碳源,于30°C,18化'min-1摇床培养7d,W5%的接种量转接到相 同的培养基中,连续转接=次后,梯度稀释富集液,取1〇4 -1〇~7稀释度的富集液各0.ImL涂 布于添加lOOmg'1/1菲的无机盐平板上,于30°C恒溫培养3d后,在紫外灯下观察,挑选菌落 周围出现明显水解圈的菌株,通过划线分离纯化得到单菌落。进一步挑取长出的单菌落接 种于含有l〇〇mg'L~i菲的无机盐液体培养基中,于30°C,180rmin摇床培养7d,验证其对 菲的降解效果。无机盐培养基配方为:NH4NO3I.Og?L- 1,KH2PO4O. 5g?L- 1,K2HPO4I. 5g?L- 1, 化Cl1.Og?L-i,M拆O4? 7&00. 2g?L-i,pH7. 0 ;固体培养基加 16g?L-i琼脂。
[0034] 降解效果的验证方法:向培养液中加入等体积色谱甲醇后,超声处理30min,使瓶 中菲全部溶解,12000rmirTi离屯、去除沉淀后取上清液用滤膜过滤(孔径0.22ym),用高效 液相色谱法测定其中的菲含量。高效液相色谱(岛津LC- 20AT,检测器型号SPD- 20A)设 定参数为:Ine;rtsil0DS-SP-C18反相色谱柱(150mmX4.6mm,5ym),流动相为甲醇:水 =90:10,流速0. 90血'min-1,柱溫40°C,紫外检测波长245皿,进样量10y1。外标法按峰 面积定量。
[0035] 从富集液中分离到一株菲降解细菌,命名为菌株RS2。菌株RS2降解菲前后的液 相色谱检测结果表明菌株RS22d内对初始浓度为lOOmg? 1/1的菲降解率大于95%。菌 株RS2在固体培养基上生长2d后,菌落为圆形、较小、外形隆起、光滑、边缘整齐、有光泽、 呈淡黄色。在透射电子显微镜下该菌呈短杆状,单鞭毛,不形成芽抱。(T,好氧生长,其生 理生化特性见表1。菌株RS2的形态和生理生化特征和Berg巧'Smanualofsystematic bacteriology上对銷氨醇菌(S地ingobiumsp.)的描述是一致的。
[0036]W菌株RS2的基因组DM为模板,用细菌16SrRNA基因序列通用引物进行PCR扩 增,得到长度为1400bp的16SrRNA基因序列(GenBank登录号为KP900972)。在畑P数据库 化ttps:
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