强化植物修复土壤重金属污染的光合菌制剂及其制备方法_2

文档序号:8389185阅读:来源:国知局
钠2-5 g/L,果糖2-5g/L,九水硫化钠 0. Ι-lg/L,氯化钠0. 5-4g/L,121°C灭菌15分钟,用醋酸调PH至7. 0-7. 2,其中九水硫化钠 先配制成0. lg/mL单独灭菌。
[0010] 其中,所述的荚膜红假单胞菌种子液体培养基为:硫酸铵l_2g/L,磷酸二氢钾 0. 5-lg/L,二水氯化钙 0. 05-0. 2g/L,硫酸镁 0. 1-0. 5g/L,醋酸钠 2-5 g/L,果糖 l-3g/L,氯 化钠 l_2g/L,生物素0. 1-0. 5mg/L,121°C灭菌15分钟,用灭菌醋酸调PH至7. 0-7. 2。
[0011] 其中,所述的荚膜红假单胞菌平板固体培养基为种子液体培养基加入20 g/L的琼 脂形成的。
[0012] 其中,所述的发酵培养基:硫酸铵I. 6g/L,磷酸二氢钾0. 8g/L,二水氯化钙0. 12g/ L,硫酸镁0. 2g/L,醋酸钠4 g/L,果糖6g/L,生物素0. 3mg/L,氯化钠 lg/L,121°C灭菌15 分钟,用醋酸调PH至7. 0-7. 2。
[0013] 所述的强化植物修复土壤重金属污染的光合菌制剂的使用方法为:利用500倍光 合菌制剂稀释液浸泡即将播种在含有重金属的土壤的植物种子30分钟,待种子发芽后,每 隔30天灌根一次,每次用量为5L光合菌制剂/亩;在每次灌根后的第15天,利用1000倍 光合菌制剂稀释液叶面喷施一次,每次用量为2L光合菌制剂/亩。
[0014] 本复合光合制剂中含有的桃红荚硫菌:细胞球形,直径1. 2-3微米,一般为1. 5微 米,单个细胞通常被一层粘的荚膜包住,常见有双球形聚合体,四联体和不规则的堆,它们 通常被粘液层所包围。厌氧的光能自养菌:有果糖、甘油或有机酸时所有菌株都能在微好氧 到好氧的黑暗条件下生长。光合电子供体:硫化物,硫代硫酸盐,硫和分子氢。可光合同化 醋酸盐、果糖、延胡索酸盐、甘油、苹果酸盐、丙酮酸和琥珀酸盐。大多数菌株具有同化型硫 酸盐还原作用。桃红荚硫菌也有较大的适应范围,10-40°C、500-60001ux和PH5-9,均能适 应生长,在微好氧黑暗状态下也能生存,条件不适时,该菌的生长处于抑制状态,一旦条件 允许,又能继续生长。
[0015] 本复合光合菌肥含有荚膜红假单胞菌,光能异养,兼性好氧,能生长在有光厌氧或 黑暗微好氧到好氧。PH :5. 5-8. 5,在20-35°C生长良好。光同化的有机底物:脂肪酸到壬酸 盐、一些三羧酸循环的中间产物、果糖、葡萄糖和一些氨基酸。分子氢是生长的最好的电子 供体。荚膜红假单胞菌具有较强的固氮能力,能提高土壤氮素水平,通过其代谢活动能有效 地提高土壤中某些有机成分。同时能促进有益微生物的增殖,使共同参与土壤生态的物质 循环。此外,荚膜红假单胞菌产生的丰富的生理活性物质如脯氨酸、尿嘧啶、胞嘧啶、维生 素、辅酶Q、类胡萝卜素,胞外多糖等都能被植物直接吸收,有助于改善作物营养,激活植 物细胞的活性,促进根系发育,提高光合作用和生殖生长能力。
[0016] 本发明的紫硫光合细菌一桃红荚硫菌与紫色非硫光合细菌一荚膜红假单胞菌是 从全国各地300多处池塘底泥,河涌底泥,猪粪水处理池,污水处理厂,光合细菌样品,垃圾 处理滤池,重金属污染地中分离得到的1000多株光合细菌中筛选出来的,桃红荚硫菌对硫 化物降解效率明显,可快速促进硫元素在土壤的物质流动,并且具有较明显的固氮,促进植 物生长的作用。荚膜红假单胞菌具有较强固氮能力,且能够与该桃红荚硫菌共生共存,互相 促进生长。本桃红荚硫菌与荚膜红假单胞菌经过两年多的耐重金属的驯化试验,本桃红荚 硫菌其对多种重金属具有抗性,分别为As 2+200mg/L,Cd2+250mg/L,Pb2+1200mg/L,Cu 2+800mg/ L,Zn2+1000mg/L,Ni+400mg/L,Cr6+100mg/L,本桃红荚硫菌(Thiocapsa roseopersicina) 由本人保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),编号为CGMCC NO. 10344。保藏日期为2015年1月12日。保藏地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院 3号。该荚膜红假单胞菌对各重金属的抗性稍差一些,分别为:As 2+80mg/L,Cd2+50mg/L, Pb2+200mg/L,Cu2+200mg/L, Zn2+400mg/L,Ni+200mg/L,Cr6+100mg/L。
[0017] 该复合光合细菌制剂的各级培养基是经过多年的优化试验得到的,特别是其发酵 培养基,是考察了 40多种光合细菌培养基成份中筛选出来的,并充分考虑到了各个培养基 成份相互影响,采用正交试验进行多次优化培养基与培养条件,优化后培养总菌数超过50 亿/毫升,桃红荚硫菌的浓度超过25亿/毫升,荚膜红假单胞菌超过20亿/毫升,远远高 于现有桃红荚硫菌的培养浓度。
[0018] 采用上述技术方案的有益效果:本发明桃红荚硫菌种子培养基采用的半固体含硫 化钠的培养基,能尽快使期形成无氧环境,从而能够快速促进桃红荚硫菌的生长,而发酵培 养基中用硫代硫酸钠代替硫化钠,并以流加的方式加入,以减少光合菌液中的硫代硫酸钠 对荚膜红假单胞菌的抑制作用。将两种菌种接入发酵培养基的后,前期由于荚膜红假单胞 菌的前期延滞期短,在生物素等营养物质的刺激下快速繁殖,经过两至三天的生长,菌含量 已经达到较高浓度,而桃红荚硫菌经过两至三天的延滞期,在荚膜红假单胞菌的某些产物 的刺激下,特别是流加入硫代硫酸钠后,桃红荚硫菌也在后期快速繁殖起来。从而可达到两 种菌体浓度较高的复合型的光合菌制剂。这两种菌都能在微好氧到好氧的条件下进行生长 与存活,可作为叶面喷施与根灌施用都可。
[0019] 本复合光合细菌制剂通过灌根施入含重金属的土壤后,本复合光合细菌制剂中桃 红荚硫菌可通过直接作用和间接作用两种方式对重金属活性产生影响:通过其分泌的胞外 多聚物直接吸附在金属硫化物(MS)表面,通过细胞内特有的氧化酶系统直接氧化金属硫 化物,生成可溶性的硫酸盐:硫与还原硫化物被微生物氧化为硫酸,降低溶液pH值,增强了 重金属在土壤中的活性及其有效性。
[0020] 同时通过灌根施入含重金属的土壤和叶面喷施超富集重金属植物,作为菌肥,桃 红荚硫菌与荚膜红假单胞菌能促进土壤物质转化,改善土壤结构,提高土壤肥力,促进超 富集重金属植物生长。两种菌都具固氮能力,能提高土壤氮素水平,通过其代谢活动能有 效地提高土壤中某些有机成分、氨态氮,并促进有害污染物(如农药、化肥)的转化。同时 能促进有益微生物的增殖,使共同参与土壤生态的物质循环。此外,荚膜红假单胞菌产生 的丰富的生理活性物质如脯氨酸、尿嘧啶、胞嘧啶、维生素、辅酶Q、类胡萝卜素,胞外多糖等 都能被植物直接吸收,有助于改善作物营养,激活植物细胞的活性,促进根系发育,提高光 合作用和生殖生长能力。光合细菌制剂发酵液中含有多种生理活性物质,如叶绿素 A、B, 类胡萝卜素,多种维生素(尤其是B族维生素),多种植物激素(如IAA、GA3、ΑΒΑ、乙烯、细 胞分裂素)、核酸、水杨酸、多种氨基酸以及单细胞蛋白质等。这些生理活性物质具有或促进 超富集重金属植物根系生长、或促进植株叶片生长、或增加超富集重金属植物产量、或增强 超富集重金属植物对重金属的耐受力。这样本复合光合菌制剂从而能显著强化超富集重金 属植物对土壤重金属的降解作用。
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