一种抗重金属促植物生长的无色杆菌CZ207菌株及其用途的制作方法

文档序号:17408434发布日期:2019-04-16 22:18阅读:351来源:国知局
本发明涉及一种无色杆菌新菌株,可耐受铬、镉等多种重金属,特别涉及该菌株的植物促生作用和重金属污染环境的生物修复。
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:随着经济的发展,各行各业对重金属的需求量日益增大。工业冶金、电镀的废弃物,含重金属城市生活污水以及农业化肥、农药都成为重金属进入环境的主要渠道。重金属污染不仅降低土壤肥力,抑制土壤微生物的生长和繁殖,影响农作物的产量和品质,并且通过食物链最终会影响到动物及人类健康。传统重金属修复主要采用物理化学方法,比如沉淀法、离子交换法、吸附法、化学纯化剂及改良剂法、萃取法、电动修复法等。虽然这些方法各有优点,但也存在投资大、难以管理、对环境扰动大、易造成二次污染等缺点,所以寻找其他更好的办法迫在眉睫。重金属污染土壤的植物修复是指利用超富集植物吸收重金属离子,从而实现对重金属污染环境修复的一种新途径。超累积植物的发现拓展了重金属污染的治理的物种资源。与物理化学等传统重金属修复相比,植物修复法具有操作简单、处理效果好、无二次污染、修复成本低且能大面积推广应用等优点,具有良好的社会、生态综合效益,但是植物修复法也存在生长速度慢、修复量少、易受自然和人为因素的限制和重金属的吸收相对单一等瓶颈问题。然而,具有重金属抗性的植物根际微生物可以在一定程度上改善这一不足。这些根际微生物和植物之间建立互生共利的关系。一方面,微生物对重金属的特殊代谢作用可以增加重金属的溶解度,促进植物摄取,提高修复效率。另一方面,微生物能够分泌植物生长激素、溶解无机磷以及固氮等营养元素,具有促进植物生长量,降低有害物质残留等功能。因此,分离筛选即能抗多种重金属,又有植物促生功能的菌株,并研究其生物学特性及在植物修复重金属污染中的作用,可为微生物治理重金属污染提供优质的资源,对于重金属污染土壤的生物修复具有重要意义,也是本领域中亟需解决的课题。技术实现要素:本发明解决了
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中的问题,提供了一种抗镉、铜、铅、镍、锰等重金属的植物促生菌株,该菌株可用于重金属污染土壤的植物修复。本发明提供了一种抗重金属促植物生长的无色杆菌(Achromobactersp)CZ207菌株,该菌株的保藏编号为:CCTCCNO:M2016091,该菌株的16SrDNA序列如SEQIDNO.1所示。上述CZ207菌株能够耐受多种重金属,并能够分泌植物生长激素、溶解无机磷以及固氮等营养元素,具有促进植物生长的作用。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明,但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。菌株的分离和鉴定本实施例中从恩施自治州某铁矿厂区生长的植物根际土壤中分离得到一株植物根际微生物,将其命名为CZ207,该菌株的形态和生理生化特征为:在LB固体培养基上观察菌落呈浅黄色,菌落整齐,湿润,中央凸起;镜检观察菌株为革兰氏染色阴性,杆状,无芽孢。将CZ207菌株接种到5mlLB培养液(蛋白胨10.0g,酵母膏5.0g,NaCl10.0g,H2O1000mL),37℃、200rpm摇床培养24小时,10000rpm离心1min,收集菌体于1.5ml离心管中,采用CTAB法抽提细菌基因组。使用16SrDNA通用引物(上游引物:5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′;下游引物:5′-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3′)进行PCR扩增,扩增产物经测序后其16SrDNA序列如SEQIDNO.1所示,与GenBank已登录的16SrDNA序列进行核苷酸序列同源性比对分析,与Achromobacterinsolitus的16SrDNA序列相似性达到99.5%,将其鉴定为这个属。该菌株于2016年3月7日保藏于中国典型培养物保藏中心,地址为:湖北省武汉市武昌区武汉大学,保藏编号为CCTCCNO:M2016091。菌株的性能研究下面给出本发明的无色杆菌CZ207的一些性能研宄结果:1、重金属离子对无色杆菌CZ207菌株的抑制浓度将活化的无色杆菌CZ207菌株划线按接种于含有不同浓度重金属的LB培养基平板,于37℃生化培养箱中培养3天后,观察菌体是否生长或生长情况。结果如表1,菌株CZ207能耐受多种重金属,Cd2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+的最小抑制浓度分别为1.5、7.5、10、4、6mM。表1菌株CZ207在含不同浓度重金属的LB培养基上的生长情况注:上表中-代表不生长;+代表生长2、CZ207菌株对难溶性Ca-P的活化作用处理组菌株培养于Ca3(PO4)2为唯一磷酸盐的培养基(葡萄糖10g、(NH4)2SO40.5g、KCl0.3g、NaCl0.3g、MgSO40.3g、FeSO40.03g、MnSO40.03g、Ca3(PO4)25.0g、琼脂20g、去离子水1000mL、pH值7.0-7.5。)中,设置不加菌、加菌不加Ca3(PO4)2对照,每个处理3个重复。接种1%的对数期CZ207菌液,接种后在37℃、200rpm摇床培养72小时,培养液经12000rpm离心10min,取上清液。上清液过0.22μm孔径滤膜后,钼蓝法测定速效磷浓度。结果表明:接种CZ207菌株的有效磷浓度为682.83±23.27mg/L,而无菌对照仅为3.26±0.19mg/L,处理组对Ca-P的活化能力是无菌对照的209倍。3、菌株CZ207能产吲哚乙酸(IAA)将菌株CZ207接种于LB培养液中,30℃、200rpm摇床培养2天,用LB液体培养基做对照,重复3次。培养液中加入Salkowski比色液,用分光光度计测定OD535nm,利用IAA标准曲线计算各处理的IAA含量。结果表明:菌株CZ207分泌IAA的浓度为26.39±2.57mg/L。4、菌株CZ207能产铁载体将菌株CZ207接种于LB培养液中,30℃、200rpm摇床培养3天后,用LB液体培养基做对照,重复3次。采用平板定性,用分光光度计480nm检测培养液中2,3-dihydroxybenzoicacid浓度,测定菌株的嗜铁素含量。结果表明:菌株CZ207的嗜铁素产量为0.76±0.06mg/L。5、重金属污染土壤中菌株CZ207对植物吸收铜的影响和促生作用采集铜污染土壤(有效态铜88.2mg/kg),盆栽种植紫云英。接种CZ207菌悬液,人工气候室(光照16h,黑暗8h,湿度为65)。播种60天后,收获地上部分和根部。在105℃下杀青,75℃烘干3天,称量地上部分和根部。植物样品磨碎后,用硝酸-高氯酸法消解,原子吸收分光光度计测定植株中重金属的含量。由表2可知,接种CZ207菌株后,地上部分干重和根部干重均显著提高了1.6倍和1.2倍。此外,接种CZ207处理与不接菌对照进行对比,土壤IAA含量显著提高了1.25倍;土壤有效磷含量也提高了44.19%。由表3可知,菌株能增加植物对重金属铜的富集能力,地上部分和根部Cu含量分别提高了81.91%和70.06%。表2重金属污染土壤中菌株CZ207对植物的促生作用部位接种CZ207菌株无接种对照地上部分干重(g/株)0.943±0.1710.362±0.129根部干重(g/株)0.527±0.0960.242±0.075土壤IAA(mg/kg)0.418±0.1520.186±0.033土壤有效磷(mg/kg)48.26±5.8233.47±6.19表3重金属污染土壤中菌株CZ207对植物吸收铜的影响部位接种CZ207菌株无接种对照地上部分Cu含量(mg/kg)21.52±2.5811.83±1.69根部Cu含量(mg/kg)53.28±7.5531.33±5.47当前第1页1 2 3 
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