一株具有锰氧化性能的苏云金芽孢杆菌及其应用

本发明属于微生物，具体涉及一株具有锰氧化性能的苏云金芽孢杆菌及其应用。

背景技术：

1、有机磷农药因其成本低、种类多、药效高被广泛使用，具有致突变性、致癌性、细胞毒性、基因毒性或免疫毒性等特点。杀螟硫磷作为最有效的有机磷农药之一，由于其对农田苍蝇、蚊子和蟑螂的抑制效果良好，通常被用于防治谷物、棉花、水稻和蔬菜上的害虫，这种应用显著提高了农业生产力和质量，但农药的不当和不受控制的应用会广泛污染生态系统和农产品，严重破坏生态系统，同时可在自然水域和食品中残留，危害生命健康。丙溴磷是一种不对称有机磷杀虫剂，具触杀和胃毒作用，杀虫谱广，能防治棉花、蔬菜地有害昆虫和螨类，目前杀红蜘蛛成虫的药剂成分基本以丙溴磷为主，农药残留久，危害环境。许多有机磷农药在环境中很难被自然降解，完全去除是一个相对昂贵的过程。

2、近年来，随着医疗和畜牧养殖业的快速发展，抗生素的使用量也在逐年增多。然而，由于抗生素的不规范生产和滥用，大量的抗生素进入自然环境中，导致了大面积土壤环境污染，并对生态环境和人类健康造成了巨大的伤害。土霉素是畜禽及水产养殖中被广泛应用的一种广谱抗生素，它作为四环素类抗生素，是全球销量最大的抗生素类药物之一，大量的应用导致药品在环境中的大量残留。泰乐菌素具有抗菌性，广泛应用于畜禽养殖业，作为一种家畜专用抗生素添加剂或动物治疗制剂，用于促进动物生长以及预防或治疗动物疾病，它的广泛应用和大量生产，导致大部分的残渣未经处理就随着各种途径进入土壤及水体等环境，导致环境污染，影响生态系统平衡。

3、因此，亟待研发有效去除环境中残留的杀螟硫磷、丙溴磷、土霉素和泰乐菌素的方法，而利用微生物产生的生物锰氧化物去除有机污染物是环境友好的方法。生物锰氧化物被认为是在自然系统中生物催化氧化形成的。生物锰氧化物的产生与锰氧化菌有着密切联系。锰氧化菌诱导产生的生物锰氧化物的结晶弱，粒径小，锰氧化度高，结构中有很多空穴，因而比化学锰氧化物有更强的吸附和氧化能力，影响着环境中营养元素和污染物的迁移和转化。因此，生物锰氧化物在污染环境修复中起到重要作用。

4、苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)作为革兰氏阳性微生物，其区别于其他芽孢杆菌的明显特征是在芽孢生长期能够产生伴孢晶体，这些伴胞体对许多种类的害虫有杀虫活性，其在害虫防治中发挥了巨大的作用，是近年来研究最深入、开发最迅速、应用最广泛的微生物杀虫剂。苏云金芽孢杆菌的防虫原理是其菌株可产生内毒素(伴胞晶体)和外毒素两类毒素，使害虫停止取食，害虫均因饥饿、血液败坏和神经中毒而死，在农业上被广泛用作生物农药。目前苏云金芽孢杆菌的相关报道基本都集中于杀虫功能，尚未有关苏云金芽孢杆菌具有锰氧化性能的报道。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供一株具有锰氧化性能的苏云金芽孢杆菌及其应用。本发明从农田土壤中筛选出一株具有锰氧化性能的苏云金芽孢杆菌h38，属于bacillus thuringiensis，经试验证明该菌株能够产生生物锰氧化物，具有去除农药和抗生素的能力，可应用于水体、土壤中，以达到修复杀螟硫磷、丙溴磷、土霉素、泰乐菌素环境污染的目的。

2、具体的，本发明涉及以下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一株苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38：

4、该菌株已于2023年3月15日保存于中国典型培养物保藏中心(简称cctcc，地址为湖北省武汉市武昌珞珈山武汉大学)，其生物保藏号为：cctcc no:m 2023327。

5、所述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38，分离自农田土壤中，具有如下特征：

6、菌落呈黄白色，形状呈圆形，表面光滑，在lb固体培养基表面略有凸起；在扫描电镜10000倍下观察，菌株呈杆状。

7、含有上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38的菌剂也属于本发明的保护范围。

8、所述菌剂中，苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38可以以被培养的活菌、发酵液或菌悬液的形式存在。

9、作为优选，苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38的菌悬液由如下方法制备而成：

10、取分离纯化的苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38在生化培养箱中活化，挑取单菌落在含mn2+的lb液体培养基中培养，35℃，150r/min条件下震荡培养10h至对数生长期，将培养的菌液离心洗涤，菌体沉淀用无菌水重悬，获得菌悬液。

11、作为优选，所述含mn2+的lb液体培养基为nacl 10.0g，蛋白胨10.0g，酵母粉5.0g，蒸馏水1000ml，mn2+10mmol/l。

12、进一步的，所述菌剂中除包含苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38外，还可包括辅料或载体基质等；如滑石、高岭土、聚乙烯醇、可溶性淀粉、麸皮、豆粕等。

13、所述菌剂的剂型可以为液剂、乳剂、悬浮剂、粉剂、颗粒剂、可湿性粉剂或水分散剂。

14、根据需要，所述菌剂中还可添加表面活性剂(如吐温20、吐温80等)、粘合剂、稳定剂(如抗氧化剂)、ph调节剂等。

15、由上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38产生的生物锰氧化物也属于本发明的保护范围。

16、作为优选，所述生物锰氧化物的制备方法如下：

17、(1)将苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38的菌悬液接种于含mn2+的k液体培养基中；

18、(2)避光培养6～10d，离心，倾去上清液，洗涤沉淀，得到生物锰氧化物。

19、作为优选，所述含mn2+的k液体培养基为蛋白胨2.0g/l，酵母膏0.5g/l，六水氯化钴0.02g/l，七水硫酸锌0.044g/l，五水硫酸铜0.01g/l，二水钼酸钠0.013g/l，氯化钠17.55g/l，氯化钾0.74g/l，七水硫酸镁12.32g/l，无水氯化钙1.11g/l，mn2+10mmol/l，hepes缓存液10mmol/l。

20、本发明的第二方面，提供上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38或含有苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38的菌剂或由上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38产生的生物锰氧化物在如下(1)-(2)至少一项中的应用：

21、(1)去除环境中残留的抗生素；

22、(2)制备用于去除环境中残留的抗生素的产品。

23、优选的，所述抗生素为土霉素和泰乐菌素中的一种或多种。

24、本发明的第三方面，提供上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38或含有苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38的菌剂或含有由上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38产生的生物锰氧化物的菌剂在如下(1)-(2)至少一项中的应用：

25、(1)去除环境中残留的有机磷农药；

26、(2)制备用于去除环境中残留的有机磷农药的产品。

27、优选的，所述有机磷农药为杀螟硫磷和丙溴磷中的一种或多种。

28、本发明的第四方面，提供上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38或含有苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38的菌剂或含有由上述苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38产生的生物锰氧化物的菌剂在如下(1)-(2)至少一项中的应用：

29、(1)修复污染环境；

30、(2)制备用于修复污染环境的产品。

31、本发明的有益效果：

32、本发明的苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38能够产生生物锰氧化物，生物锰氧化物对杀螟硫磷、丙溴磷、土霉素、泰乐菌素均有去除效果，在24h内对10mg/l杀螟硫磷、丙溴磷、土霉素的去除率分别为63.33％、51.11％、93.27％，能高效去除杀螟硫磷、丙溴磷、土霉素；在48h对10mg/l的泰乐菌素的去除率达到了20％以上，具有去除泰乐菌素的效果。

33、综上，本发明的苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)h38能产生生物锰氧化物，集水体中农药和抗生素去除、土壤修复功能于一体，是一种锰氧化菌，具有广泛的应用前景。