CN102080052A - 一株促进污染土壤植物修复的木霉菌株fs10-c及其微生物制剂的制备方法 - Google Patents

一株促进污染土壤植物修复的木霉菌株fs10-c及其微生物制剂的制备方法 Download PDF

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一株促进污染土壤植物修复的木霉菌株FS10-C及其微生物制剂的制备方法,木霉制剂由土壤中筛选出的木霉FS10-C株,中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,保藏编号:CGMCC NO.3970。具体制备方法为:将粉碎的苜蓿粉(过10目筛),1:1用去离子水调匀后121℃,30min灭菌处理制成灭菌基质。木霉FS10-C经PDA斜面培养,用无菌水洗孢子,配制为的孢子悬液(孢子浓度106cfu·mL-1),按照接种量为6%wt接种到灭菌基质中。28℃恒温培养,第3天起每天搅动1次,混匀计数孢子量为109cfu·g-1,制成木霉制剂。

Description

一株促进污染土壤植物修复的木霉菌株FS10-C及其微生物制剂的制备方法
 
技术领域
本发明属于微生物技术领域,尤其涉及一种用于促进污染土壤植物修复的木霉菌株及其微生物制剂的制备方法。
 
背景技术
木霉属(Trichoderma)真菌在土壤中分布广泛、生物量大,环境适应性强。目前农业上多用于促进农作物生长、诱导植物产生抗病性等。近年薇等来,亦有研究表明木霉摇瓶条件下对重金属Cu、Zn和Pb有吸附作用,且对有机污染物有一定的转化作用。木霉对营养的需求并不十分严格,可以分解利用纤维素、半纤维素、几丁质等多种多聚物作为其生长的碳源物质,也可以利用多种简单的和复杂的氮源化合物生长。但许传坤等(2004)和潘玮等(2006)的研究表明向土壤中添加额外的能源物质及其它的有机物质能降低或全部解除土壤对木霉的抑制作用。苜蓿含丰富的碳水化合物和多种矿物元素及维生素,可为木霉提供良好的营养条件。以灭菌苜蓿粉为基质,进行木霉的固体发酵,有利于在苜蓿粉中大量增殖,这点不同于一般的固体菌剂仅简单的将微生物吸附于固体基质上,其孢子含量大于109 cfu g-1。且苜蓿粉作为一种有机质与木霉孢子混合添加入土壤减轻土壤对孢子的抑制作用的同时可增加土壤肥力。
 
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一株促进污染土壤植物修复的木霉菌株FS10-C及其微生物制剂的制备方法。该制剂通过木霉产生吲哚乙酸、赤霉素等植物生长调节物质、产铁载体能力和解磷作用等改变植物营养环境,以及提高植物抗逆性等生物活性,促进植物生长,抑制病害发生和改善土壤微生态。另外具有调控重金属污染作用,对有机污染物亦有一定的转化作用。
技术方案:一株促进污染土壤植物修复的木霉菌株FS10-C,该菌株已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏,保藏日期为2010年07月01日,保藏单位名称: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: CGMCC No.3970。该株木霉为土壤中筛选而得,菌丝白色棉絮状,绿色孢子、产黄色素,经鉴定为里氏木霉(Trichoderma reesei)。
一种含有上述木霉的微生物制剂的制备方法,制备步骤为:将粉碎的过10目筛后的紫花苜蓿粉按重量比1:1与去离子水调匀后在121℃,30min灭菌处理制成灭菌基质;木霉FS10-C经PDA斜面培养,用无菌水洗孢子,配制为的孢子悬液,孢子浓度106 cfu · mL-1;将孢子悬液按照接种量为6%wt接种到灭菌基质中,28℃恒温培养,第3天起每天搅动1次,混匀计数孢子量为109 cfu · g-1,制成木霉制剂。
所述PDA斜面培养方法为:木霉FS10-C株在PDA平板活化后,接种PDA斜面,28℃恒温培养5d左右见斜面布满绿色孢子。
所述PDA培养基配制方法:称取200g马铃薯,洗净去皮切成小块,加水煮沸20~30分钟,用四层纱布过滤得土豆汁,加入20g葡萄糖和18~20g琼脂,冷却后补足水分至1000毫升。
有益效果:(1)木霉制剂制备方法简单、孢子量大:木霉菌广泛存在于土壤中,具有较强的寄生能力,能够存在与植物残体和土壤结构中。以灭菌苜蓿粉为基质,进行木霉的固体发酵,木霉可仅利用苜蓿的营养物质进行大量增殖,其孢子含量大于10cfu · g-1,可通过制剂颜色判断制剂的孢子繁殖情况。这点不同于一般的固体菌剂仅简单的将微生物吸附于固体基质上。(2)木霉制剂具多种生物活性可促进植物修复土壤污染:并且通过产生吲哚乙酸、赤霉素等植物生长调节物质、产铁载体能力和解磷作用等改变植物营养环境,以及提高植物抗逆性等生物活性,促进植物生长,抑制病害发生和改善土壤微生态。另外具有调控重金属污染作用,对有机污染物亦有一定的转化作用;(3)木霉制剂施用方法简单:木霉制剂用于土壤污染治理于可参照一般菌肥的方法施用,且苜蓿粉作为一种有机质与木霉孢子混合添加入土壤减轻了土壤对孢子的抑制作用,同时增加了土壤的肥力。
 
附图说明
图1 不同处理的菌剂产生的孢子数量。
 
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步的描述:
实施例1:菌剂的固体发酵正交实验
1.1孢子液的制取:取培养好的种子斜面,加5mL无菌水,振荡,将孢子洗脱至无菌三角瓶中,稀释至孢子浓度为106 cfu · mL-1,待用。
固体发酵实验:选取物料种类、物料量、固水比、接种量四个发酵参数,每个参数设3个水平,分别为物料种类(A):有机肥A、有机肥B、苜蓿粉;物料量(B):20g、40g、60g; 固水重量比(C):1:0.2、1:0.6、1:1;接种量(D):2%wt、6%wt、10%wt。采用正交试验法。选用L9(34)正交表,其试验因素水平见表1。有机肥A、有机肥B和紫花苜蓿粉三种有机物料,分别按照试验设计加去离子水,充分混匀后,装于直径15cm大玻璃平皿中, 121℃灭菌30min,冷却至室温后按照试验设计接种孢子悬液,混匀,于28℃无菌静止培养,定时搅拌,补水,进行发酵培养。各处理经发酵培养后,称取1mg发酵固料,放入9mL的含无菌水中洗脱和收集分生孢无菌水,充分震荡,静置,取上清液1mL,梯度稀释,用血球计数板计数孢子量(李振高等,2008)。
 
 表1正交试验因素水平
序号 A:物料种类 B:物料量(g) C: 固水比 D: 接种(%wt)
1 有机肥A 20 1:0.2 2
2 有机肥B 40 1:0.6 6
3 苜蓿粉 60 1:1 10
从三种有机物料中筛选出较为理想的发酵载体,按照上述正交试验确定的最佳条件进行菌剂制备,以供重金属污染土壤的修复效应验证。
木霉菌剂的固体发酵条件优化
表2 不同优化发酵条件下木霉菌剂孢子产量
Figure 425145DEST_PATH_IMAGE001
(注:T:各因素不同水平活菌数量之和;R:极差,因素不同水平活菌数和中最大值与最小值之差)
根据1.2中所述方法进行菌剂发酵实验,每隔3天检测一次孢子产量,到第9天发酵结束时所得结果如下表2和图1:表2是以三种有机肥料为载体的固体发酵试验结果,可以看出,以产生孢子数为试验指标,极差大小顺序为RA﹥RC﹥RD﹥RB,即物料种类是影响菌剂产生孢子的最主要因素,固水比次之,物料量相对影响较小,接种量影响最小。
在固体发酵过程中,木霉菌丝生长和孢子的产生需要大量的营养元素,以及合适的C、N、P等营养元素的比例,此外孢子的产生等需要一些微量元素的刺激,更为重要的一点是木霉具有有纤维素的强降解性,适于生长在含纤维素较高的载体培养基上。因而,物料的种类直接决定菌剂的发酵效果,由表2可知TA3﹥TA2﹥TA1,供试物料中苜蓿粉的效果最佳,其有利于孢子的产生。
真菌的生长需要大量的空气,而物料的整个发酵过程中,由于物料基本处于静止状态,传热和导气性能较差,特别是当料层过厚时发酵会不易散热,使物料中心温度过高,而且通透性较差,从而会抑制菌体的生长和孢子的产生,本试验采用广口的大玻璃培养皿作为载体支持物并定时搅拌物料,这些措施在很大程度上解决了上述问题。因而,为了得到一次发酵的最大量,对装料量的多少进行了进一步研究,由表14可知,TB1﹥TB2﹥TB3,即装料量为20g时有利于菌剂的生产。
由表2亦可知,TC3﹥TC2﹥TC1,固水重量比为C3 1:1时,利于菌体的生长。物料的含水量是影响固体发酵的主要因素之一。固体基质含水量过高或者过低都会对菌体生长产生重要影响(Pandey,2003)。TD2﹥TD1﹥TD3,最佳接种量为6%wt。
方差分析结果由上图1可以看出,固水比、物料量和接种量对孢子产生的影响不显著,处理7显著高于其它处理,考虑到规模生产的经济成本及菌剂的可用性,认为菌体发酵的最优条件为A3B1C3D2,即物料种类为苜蓿粉,物料量20g,固水重量比为1:1,接种量为6%wt。
 
实施例2:木霉制剂对铜污染土壤上海州香薷生长和铜提取量的影响
2.1 木霉制剂制备
木霉制剂为木霉FS10-C经灭菌基质固体发酵制备而成。菌株采用PDA培养基活化,无菌水洗脱孢子,制备孢子悬液(孢子浓度106 cfu mL-1),按照接种量为6%wt接种到灭菌苜蓿粉(固水重量比1:1)中,28℃恒温培养,第3天起每天搅动1次,7天后混匀待用,计数孢子量大于109 cfu g-1
2.2 盆栽试验设计
采自南京栖霞山无污染的黄棕壤,风干研磨过2 mm 筛,外源添加不同浓度的CuSO4·5H2O,制备成Cu0(无污染)、Cu100(100mg·kg-1水平)、Cu200(200mg·kg-1水平)和Cu400(400mg·kg-1水平)4个铜浓度。同时,拌入基肥,调节土壤水分至田间持水量的60%,并老化15天。每个铜浓度的土壤均设3个处理:①种植物不加木霉制剂(空白组)、②种植物+ 灭菌苜蓿粉(灭菌基质组)、③种植物+木霉制剂(木霉制剂组)。每个处理均设3个重复,共计36盆。每盆装2.5 kg土,按土壤重量的4%将木霉制剂拌入土壤中,表层覆土平衡3日后播种。将海州香薷的种子(采自铜陵铁头山铜矿区)用75%的乙醇消毒,去离子水冲洗,待萌发后播入盆中。播种后每天补充去离子水达到田间持水量的60%,待海州香薷苗齐、苗壮后定苗。盆栽试验在中国科学院南京土壤研究所温室进行,2009年6月19日播种,10月20日收获。
试验进行中观察植物生长情况。植物收获后测量植物生物量、重金属含量和土壤微生态等指标。
2.3结果分析  
2.3.1 木霉制剂对铜污染土壤上海州香薷发育的影响
出苗25d左右,Cu400污染土壤上 空白组海州香薷幼苗出现黄化现象,木霉制剂组没有出现黄化现象,且幼苗生物量高于空白组。木霉制剂组开花提早且地上部生物量较大。
2.3.1 木霉制剂对铜污染土壤上海州香薷生物量的影响
在各铜浓度的土壤上,木霉制剂均可不同程度地提高海州香薷的生物量。Cu0、Cu100和Cu200水平时,木霉制剂组海州香薷的株高、地上部干重和根干重均高于空白组,其中株高增加了7.0%、20.0%和7.1%;地上部干重增加了59.8%、23.1%和35.9%;根干重增加了44.2%、108.5%和18.0%。
2.3.1 木霉制剂对铜污染土壤上海州香薷铜提取量的影响
Cu100和Cu400时木霉制剂组整株植物铜浓度比空白组增加34.0%和83.8%,且差异显著(p<0.05)。其中Cu400时地上部平均铜浓度要高于空白组112.0%,根平均铜浓度要高于空白组13.3%,且均差异显著(p<0.05)。Cu100根平均铜浓度要高于空白组22.4%,且差异显著(p<0.05)。而灭菌基质组的海州香薷含量显示空白的趋势,提示灭菌基质作为有机物料在一定程度上钝化了土壤铜,而木霉制剂可提高土壤铜活性,在一定程度上起到活化土壤铜的作用。
 
实施例3:通用培养法
一种含有上述木霉的微生物制剂的制备方法,制备步骤为:将粉碎的过10目筛后的紫花苜蓿粉按重量比1:1与去离子水调匀后在121℃,30min灭菌处理制成灭菌基质;木霉FS10-C经PDA斜面培养,用无菌水洗孢子,配制为的孢子悬液,孢子浓度106 cfu · mL-1;将孢子悬液按照接种量为6%wt接种到灭菌基质中,28℃恒温培养,第3天起每天搅动1次,混匀计数孢子量为109 cfu · g-1,制成木霉制剂。所述PDA斜面培养方法为:木霉FS10-C株在PDA平板活化后,接种PDA斜面,28℃恒温培养5d左右见斜面布满绿色孢子。所述PDA培养基配制方法:称取200g马铃薯,洗净去皮切成小块,加水煮沸20~30分钟,用四层纱布过滤得土豆汁,加入20g葡萄糖和18~20g琼脂,冷却后补足水分至1000毫升。

Claims (4)

1.一株促进污染土壤植物修复的木霉菌株FS10-C,该菌株已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏,保藏日期为2010年07月01日,保藏单位名称: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: CGMCC No.3970。
2.一种含有权利要求1所述木霉的微生物制剂的制备方法,其特征在于制备步骤为:将粉碎的过10目筛后的紫花苜蓿粉按重量比1:1与去离子水调匀后在121℃,30min灭菌处理制成灭菌基质;木霉FS10-C经PDA斜面培养,用无菌水洗孢子,配制为的孢子悬液,孢子浓度106 cfu · mL-1;将孢子悬液按照接种量为6%wt接种到灭菌基质中,28℃恒温培养,第3天起每天搅动1次,混匀计数孢子量为109 cfu · g-1,制成木霉制剂。
3.根据权利要求2所述的含有木霉的微生物制剂的制备方法,其特征在于所述PDA斜面培养方法为:木霉FS10-C株在PDA平板活化后,接种PDA斜面,28℃恒温培养5d左右见斜面布满绿色孢子。
4.根据权利要求2或3所述的含有木霉的微生物制剂的制备方法,其特征在于所述PDA培养基配制方法:称取200g马铃薯,洗净去皮切成小块,加水煮沸20~30分钟,用四层纱布过滤得土豆汁,加入20g葡萄糖和18~20g琼脂,冷却后补足水分至1000毫升。
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