一株硝酸盐依赖亚铁氧化菌株及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于新菌种筛选技术及环境微生物技术领域，特别涉及一株硝酸盐依赖亚 铁氧化菌株及其应用。
【背景技术】
[0002] 铁是沉积物、土壤等生态环境中大量存在的物质，其主要以游离态的氧化铁包裹 在土壤颗粒表面，具有较高的地球化学活性，其地球化学丰度约为5. 1 %。铁氧化物的含量 对土壤及沉积物的地球化学性质有着重要的影响。在厌氧条件下，微生物介导的铁元素的 氧化还原价态变化及铁还原菌的作用下产生溶解态Fe (II)以及含Fe (II)的矿物，如菱铁 矿、蓝铁矿和磁铁矿等；形成的Fe (II)在光合型或者硝酸盐依赖型亚铁氧化菌的作用下能 够从新被氧化为Fe (III)。铁氧化物固态-可溶态的转化对于铁的地球化学循环有着重要 的作用。
[0003] 厌氧条件下的Fe(II)氧化不仅在地球演化历史中留下了重要的地质印迹，而且 对现代环境中铁、碳和氮的地球化学循环起着重要作用，具体表现为：1)其光合型亚铁氧 化过程无论在生命起源或者是现代缺氧条件下对碳素的固定均产生了重要的作用，中性厌 氧条件下的各种光合型亚铁氧化菌利用光照作为能量来源，Fe(II)为电子供体固定C0 2;2) 中性亚铁氧化菌在现代环境中参与了各种含铁矿物的形成并促进重金属的固定，如Fe(II) 在氧化过程中的共沉淀或新生铁矿物的吸附作用均可有效固定铬、铀、砷等毒性金属；3) Fe(II)氧化过程与硝酸盐还原、厌氧反硝化及厌氧氨氧化等过程密切相关，硝酸盐依赖型 亚铁氧化菌驱动Fe (II)氧化耦合硝酸盐还原过程影响着氮元素的循环。
[0004] 厌氧条件下Fe (II)的微生物氧化在近些来才有报道，主要参与Fe (II)氧化代谢 过程的微生物有光合型微生物，硝酸盐或者高氯酸盐呼吸微生物。硝酸盐依赖性亚铁氧化 菌广泛存在各种环境中，如淡水湖、沉积物、盐湖等，并陆续被分离出来。然而，目前为止，尚 没有报道从水稻土中分离出硝酸盐依赖型亚铁氧化菌，且水稻土中硝酸盐还原耦合亚铁氧 化的机制仍不明确。
【发明内容】
[0005] 本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一株硝酸盐依赖亚铁氧 化菌株。
[0006] 本发明的另一目的在于提供所述硝酸盐依赖亚铁氧化菌株的应用。
[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一株硝酸盐依赖亚铁氧化菌株，名称为红 环菌属（Rhodocyclaceae sp.)Paddy_l，于2015年6月29日保藏于位于北京市朝阳区北辰 西路1号院3号中国科学院微生物研究所的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中 心，保藏编号为CGMCC No. 11029。
[0008] 所述的硝酸盐依赖亚铁氧化菌株的应用，在厌氧条件下可耦合硝酸盐的还原氧化 Fe (II)，可用于环境修复。
[0009] 所述的环境修复优选为土壤修复。
[0010] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：本发明提供了一株硝酸盐依赖亚 铁氧化菌株，该菌株在厌氧条件下可耦合硝酸盐的还原和Fe (II)的氧化，并微生物成矿。 土壤中铁循环与农药脱毒与降解、重金属钝化与固定、养分高效利用、温室气体排放等均具 有十分密切的关系，因此该菌株在环境修复方面具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明菌株的透射电镜照片图。
[0012] 图2是本发明菌株的16S rRNA基因系统发育树图。
[0013] 图3是本发明菌株还原硝酸盐的实验结果图；其中，图（A)是硝酸根浓度图，图 (B)是亚硝酸根浓度图。
[0014] 图4是本发明菌株亚铁氧化的实验结果图。
[0015] 图5是本发明菌株对亚铁氧化成矿的扫描电镜图。
[0016] 图6是本发明菌株对亚铁氧化成矿的X射线衍射结果图。
【具体实施方式】
[0017] 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。
[0018] 实施例1 :硝酸盐依赖亚铁氧化菌Paddy-I的富集和分离。
[0019] 富集是称取来自广东省的水稻土壤样品接种到液体分离培养基中，每升液体分离 培养基的组成是：20mM哌嗪-1,4-二乙磺酸（PIPES)缓冲液、5. 14mM NaCl、1.03mM ΚΗ2Ρ04、 2. 03mM MgCl2、0. 68mM CaCl2UO. Oml维生素溶液、10.0 ml微量元素溶液，并添加有5mM FeCl2 ·4Η20、IOmM似勵3及5mM CH3COONa (溶剂为去离子水），pH调节至7. 0,其中，维生素溶 液是每升去离子水中含2. Omg生物素、2. Omg叶酸、VB610.0 mg维生素、5. Omg硫胺素、5. Omg 核黄素、5. Omg烟酸、5. Omg泛酸|丐、0· Img维生素 B12、5. Omg对氨基苯甲酸、5. Omg硫辛酸； 微量元素溶液是每升去离子水中含I. 5g氨三乙酸、3. OgMgSO4 ·7Η20、0. 5g MnSO4 ·H2OU. Og NaCl、0.1 g FeSO4 ·7Η20、0· IgCoCl2 ·6Η20、0· Ig CaCl2、0.1 g ZnSO4 ·7Η20、0· Olg CuSO4 ·5Η20、 0· Olg KAl (SO4)2 · 12Η20、0· Olg Η3Β03、0· Olg Na2MoO4 · 2Η20。
[0020] 往已接种的富集培养液中充高纯混合气（N2AX)2= 80/20,体积比）30分钟，鼓气完 毕后盖橡胶盖加铝盖密封，置于厌氧工作站30°C静置培养。培养7天后，以10% (v/v)的 接种量转移至另一新鲜的培养基中，上述操作反复三次。最后，将培养液涂布至琼脂培养基 (20g 琼脂，5mM FeCl2 ·4Η20、IOmM NaNO3及 5mM CH3COONa)上，30°C静置于厌氧培养箱中培 养。
[0021] 筛选平板上呈褐色或者褐绿色的为可进行亚铁氧化的菌落，挑取菌落，转移至新 鲜的液体培养基中进行分离，得到菌株Paddy-I。
[0022] 菌株Paddy-I的形态特征：透射电子显微镜结果（图1)显示菌株有鞭毛，棒状，宽 约0· 3 μ m，长约2-3 μ m ;菌落为棕色，凸起，边缘呈圆形，直径约2mm。
[0023] 菌株PS-I的生理生化特征：为革兰氏阴性菌；该菌具兼性厌氧生长能力，在厌氧 条件下，能利用葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、甘油、乙醇或甲酸作为碳源，在硝酸盐环境中能够氧 化亚铁。
[0024] 菌株Paddy-I的16S rRNA基因序列特征：提取发明菌株的总DNA，以提取的DNA为 模板，以通用引物27F和1492R扩增菌的16S rRNA基因，回收扩增产物后进行测序，其16S rRNA基因的序列如下所示：
[0025] TGCAGTCGAACGGCAGCATGACCTAGCTTGCTAGGTTGATGGCGAGTGGCGAACGGGTGAGTAATGCAT CGGAACGTGCCTTTTAGTGGGGGATAACGTAGCGAAAGTTACGCTAATACCGCATATTCTCCGAGGAGGAAAGCAGG GGACCTTCGGGCCTTGCGCTAGAAGAGCGGCCGATGTCGGATTAGCTAGTTGGTGAGGTAAAGGCTCACCAAGGCAA CGATCCGTAGCGGGTCTGAGAGGATGATCCGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCA GTGGGGAATTTTGGACAATGGGCGAAAGCCTGATCCAGCCATGCCGCGTGAGTGAAGAAGGCCTTCGGGTTGTAAAG CTCTTTCGGCCGGGACGAAATCGCATTCTCTAATACAGGATGTGGATGACGGTACCGGAATAAGAAGCACCGGCTAA CTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGGTGCGAGCGTTATTCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGTGCGCAGGCG GTTGTGTAAGACAGACGTGAAATCCCCGGGCTCAACCTGGGAACTGCGTTTGTGACTGCACGGCTAGAGTACGGCAG AGGGGGGTGGAATTCCACGTGTAGCAGTGAAATG