CN101748086B - 一种防止流沙表面活化的胶德克斯氏菌及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶德克斯氏菌(Derxiagummosa)CGMCC.No.3507以及在防止流沙表面活化中应用。通过采用胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No.3507经发酵获得的制剂，培养基组分按照g/L计，包括KH 2PO 40.1-0.3，MgSO 4·H 2O 0.1-0.3，NaCl 0.2-0.5，CaCO 3 0.3-0.5，酵母膏0.2-0.5，葡萄糖5-10，用自来水配制，pH7.0-7.2，培养温度25-35℃，培养时间24-36小时，将菌剂喷洒于流沙表面，可防止流沙表面活化并对孢子植物齿肋赤藓的萌发起到一定的促进作用，具有重要的应用前景。
Description
发明领域
本发明涉及生物结皮固定流动沙漠的技术领域，具体的说，本发明涉及一种防止流沙表面活化的细菌及其应用的技术领域。
背景技术
沙漠在一些国家和地区正在威胁着人类的生存和发展，沙漠进程成为人们当今最关注的环境之一，沙尘已成为全球性的新的环境杀手，在我国沙尘不仅仅限于西北地区，内地城市也成为沙尘光顾的新地。因此防沙治沙刻不容缓。
土壤表面结皮是世界范围内地表广泛存在的自然现象，包括物理结皮和生物结皮两大类型。虽然纯物理或化学过程能够使沙土表面形成一层机械结皮，但是没有生物因素参与的结皮是不具有生态学意义的，且纯化学和物理结皮具有明显的脆弱性和不稳定性，极易被破坏(Fuller，1974；Scott，1982)。生物结皮(biological soil crusts)是在沙漠藻类拓殖作用下由活的微小生物及其代谢产物(胞外多糖)与沙粒组成，是土壤颗粒与有机物紧密结合在土壤表层形成的一种壳状体，是沙漠地区最具特色的微自然景观，遍布于沙漠或荒漠地区。生物结皮作为干旱荒漠地区特殊环境的产物，是由细菌、真菌、蓝绿藻、地衣和苔藓植物与土壤形成的有机复合体。它的形成使土壤表面在物理、化学和生物学特性上均明显不同于松散沙土，具有较强的抗风蚀功能和重要的生态及地学效应，也是干旱荒漠地区植被演替的重要基础。生物结皮是在土壤物种和能量交换的最表层，对沙漠生态系统以及在防风固沙方面都起到调控作用，发挥着不可低估的环境效益。
土壤微生物对干旱荒漠地区极端环境具有广泛的生态适应性，许多耐旱、耐高温的微生物种类可以通过生理代谢活动改变沙土表面理化性质，在土壤形成、植物营养转化过程中发挥积极作用，有利于植物生长，从而为流动沙丘向固定、半固定沙丘转化奠定基础。深入研究、挖掘、利用土壤微生物对于利用生物技术进行防沙治沙具有重要现实意义。
经检索，已有的研究结果表明，芽孢杆菌具有粘性夹膜、或厚的果胶质外壁，能分泌大量的粘液，这些具有粘性附属物的菌体和粘液能将矿物细粒粘结，形成球状表面团聚，具有粘连沙粒的作用。但是，有关防止流沙表面活化的胶德克斯氏菌尤其是对低等孢子植物的萌发起到促进作用的细菌在国内外还未见报道。因此，探索和研究一种有效防止流沙表面活化和促进低等孢子植物萌发的微生物制剂，对于利用生物技术进行防沙治沙必将产生巨大的社会、生态效益，同时为促进我国的科技发展，为人类造福等方面都具有重要意义。
发明内容
针对国内外未见有关胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)在防止流沙表面活化并对孢子植物萌发起到促进作用的报道。本发明提供一种防止流沙表面活化的胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)及其在防止流沙表面活化中的应用。
由于新疆典型的干旱荒漠等特殊自然生态环境，蕴藏着丰富的特殊微生物。研究新疆特殊环境微生物不仅有助于扩大极端微生物资源库，也有利于新疆特殊环境微生物的开发和利用。
本发明从新疆的干旱荒漠区中取样，筛选出一株防止流沙表面活化的细菌，该菌株的菌液体培养物喷洒在流沙表面可黏连沙粒，在流沙表面结成一层细菌结皮，该结皮层可防止流沙表面活化并对孢子植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)的萌发起到一定的促进作用，有利于复合生物结皮的形成。
本发明根据新疆的地理环境的特殊性，从新疆典型的干旱荒漠区土样中进行微生物菌种的培养、分离与筛选，获得一批细菌，并从中分离筛选出编号为P-0911的一株细菌，
该菌株已于申请日前保藏于布达佩斯条约微生物国际保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)。地址：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，邮编：100101。保藏日期是2009年12月13日，保藏号是CGMCC.No 3507。该菌株培养温度25-35℃，最适培养温度32℃；培养基组分按g/L计，生长于KH2PO4 0.1-0.3，MgSO4.H2O 0.1-0.3，NaCl 0.2-0.5，CaCO3 0.3-0.5，酵母膏0.2-0.5，葡萄糖5-10，用自来水配制，pH7.0-7.2的培养基上培养24-36小时，菌体呈杆状，1.0-1.2×3.0-5.5μm，分泌胞外黏性物质，细胞单个或排成短链。菌落呈圆形，半透明，高高隆起，直径可达1cm。利用葡萄糖，果糖，甘油、甘露醇生长旺盛，在乳糖，半乳糖，麦芽糖和淀粉中生长弱，柠檬酸盐和木糖中不生长。无芽孢，革兰氏阴性，接触酶阴性，好氧。DNA中的G+C含量为70％。根据上述形态、菌落及生理生化等特征，依照《伯杰氏系统细菌学鉴定手册》(《Bergey，s Manual ofSystematic Bacterio-logy》)第八版和《常用细菌系统鉴定手册》将P-0911菌株确定为德克斯氏菌属(Derxia)属中的胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)。
同时，本发明具体提供一种防止流沙表面活化的菌剂，通过采用胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No 3507经常规发酵方法获得的制剂，该制剂制作方法包括：
制作菌剂的液体培养基按g/L计，包括KH2PO40.1-0.3，MgSO4.H2O0.1-0.3，NaCl 0.2-0.5，CaCO3 0.3-0.5，酵母膏0.2-0.5，葡萄糖5-10，用自来水配制，pH7.0-7.2。
进一步，本发明提供一种胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No 3507在防止流沙表面活化中的应用方案。将分离纯化的胶德克斯氏菌(Derxiagummosa)CGMCC.No 3507按5mL菌悬液(取一环斜面菌种置10mL无菌水中所得菌悬液)接种于1000mL上述液体培养基中，在25-35℃振荡培养24-36小时，即成该发明菌种的液体培养物原液，按照100倍的稀释获得的菌剂喷洒于流沙表面。
通过实施本发明具体的技术内容，可以达到以下有益效果。
1、通过试验表明，本发明的胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No3507菌株，可有效地防止流沙表面活化。经过稀释100倍的胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No 3507培养的菌剂喷洒于流沙表面形成0.8-1cm细菌结皮层，有效的防治流沙表面活化。
2、可促进低等孢子植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)的萌发。将该细菌液体培养物喷洒在流沙表面一年半后，发现试验区有低等孢子植物(齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)萌发点，约8-10个/平方米，对照试验区无萌发痕迹。
具体实施方式
下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
实施例一：菌株的分离和培养
培养基组分按g/L计，包括KH2PO4 0.1-0.3，MgSO4.H2O 0.1-0.3，NaCl0.2-0.5，CaCO3 0.3-0.5，酵母膏0.2-0.5，葡萄糖5-10，用自来水配制，pH7.0-7.2。
用上述培养基组分，采用平板稀释分离法从新疆库木塔格沙漠分离纯化出1株分泌胞外粘多糖的细菌，编号为P-0911，将已纯化的该菌接种于上述培养基上，经25-35℃，培养24-36小时后4℃保存备用。
实施例二：菌株的分类鉴定
通过实施例一获得菌种的个体形态、菌落特征及生理生化特性等分析测定，依据《伯杰氏系统细菌学鉴定手册》(《Bergey，s Manual of SystematicBacterio-logy》)第八版和《常用细菌系统鉴定手册》，经微生物学分类与鉴定，本发明提供的菌种P-0911为胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)。
本发明的胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)的部分菌学特性如表1所示。其菌学特性通过法国梅里埃公司生产的VITEK32自动鉴定仪测定。
表1：菌株生理生化特性
| 测定项目 | 结果 |
| Glucouse | 阳性 |
| Mannitol | 阳性 |
| Glycerol | 阳性 |
| Fructose | 阳性 |
| 3％Sodium Chloride | 阳性 |
| Galactose | 阴性 |
| Sorbiol | 阳性 |
| Maltose | 阴性 |
| Xylose | 阴性 |
| Citrate | 阴性 |
| Lactose | 阴性 |
实施例三：菌剂的制备
将实施例一分离纯化实施例二分类鉴定的胶德克斯氏菌(Derxiagummosa)CGMCC.No 3507按5mL菌悬液(取一环斜面菌种置10mL无菌水中所得菌悬液)接种于1000mL液体培养基中，按g/L计，包括KH2PO40.1-0.3，MgSO4.H2O 0.1-0.3，NaCl 0.2-0.5，CaCO30.3-0.5，酵母膏0.2-0.5，葡萄糖5-10，用自来水配制，pH7.0-7.2，120℃灭菌30min，25-35℃培养24-36小时备用。制备获得的菌剂(液体培养物)黏度可达9100mPa.S。
实施例四：胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No 3507在防止流沙表面活化中的应用
将实施例三培养获得菌剂，稀释80-100倍喷洒在流沙表面，以喷洒等量的自来水作对照试验。将本发明的胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No3507制备的菌剂喷洒于流沙表面形成0.8-1cm细菌结皮层，可有效地防止流沙表面活化，对照试验无此效果。
实施例五：胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No 3507在促孢子植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)萌发的应用
将实施例三获得菌剂喷洒在流沙表面，以喷洒等量的自来水作对照试验。每个季度观察结皮的形成和对低等植物苔藓、蓝藻、地衣的萌发情况，并做记录。一年半后，发现试验区有低等苔藓植物(种名)萌发点，约8-10个/平方米，对照试验区无萌发痕迹。可见，本发明筛选出一株防止流沙表面活化的胶德克斯氏菌(Derxia gummosa)CGMCC.No 3507，该菌剂(菌株的菌液体培养物)喷洒在流沙表面可黏连沙粒，在流沙表面结成一层细菌结皮，该结皮层可防止流沙表面活化并对孢子植物齿肋赤藓(Syn trichiacaninervis)的萌发起到一定的促进作用，有利于复合生物结皮的形成。
Claims (4)
1.一种防止流沙表面活化的胶德克斯氏菌（Derxia gummosa） CGMCC No.3507。
2.一种包含权利要求1所述的胶德克斯氏菌（Derxia gummosa） CGMCC No. 3507的菌剂的制备方法，通过采用胶德克斯氏菌（Derxia gummosa） CGMCC No. 3507发酵获得，其特征在于，将权利要求1提供的胶德克斯氏菌（Derxia gummosa） CGMCC No. 3507按照5mL菌悬液接种于1000mL液体培养基中，制作菌剂的液体培养基按g/L计，包括 KH2PO4 0.1-0.3, MgSO4·H2O 0.1-0.3, NaCl 0.2-0.5, CaCO3 0.3-0.5,酵母膏 0.2-0.5,葡萄糖5-10, 用自来水配制，pH7.0-7.2，在25-35℃培养24-36小时，获得胶德克斯氏菌（Derxia gummosa） CGMCC No. 3507菌剂。
3.一种如权利要求1所述的胶德克斯氏菌（Derxia gummosa） CGMCC No. 3507在防止流沙表面活化中的应用。
4.一种如权利要求1所述的胶德克斯氏菌（Derxia gummosa） CGMCC No. 3507在促进低等孢子植物齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）萌发中的应用。
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