CN102978142B - 一株高效降解木质素的水稻内生菌 - Google Patents

一株高效降解木质素的水稻内生菌 Download PDF

Info

Publication number
CN102978142B
CN102978142B CN201210538517.7A CN201210538517A CN102978142B CN 102978142 B CN102978142 B CN 102978142B CN 201210538517 A CN201210538517 A CN 201210538517A CN 102978142 B CN102978142 B CN 102978142B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rice
pantoea
lignin
bacterial strain
endophytic bacteria
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210538517.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102978142A (zh
Inventor
朱咏华
廖红东
熊现秋
刘选明
杨晓璐
马江山
施小伟
林建中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University
Original Assignee
Hunan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University filed Critical Hunan University
Priority to CN201210538517.7A priority Critical patent/CN102978142B/zh
Publication of CN102978142A publication Critical patent/CN102978142A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102978142B publication Critical patent/CN102978142B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一株用于高效降解木质素的水稻内生菌Pantoeasp.Sd-1，保藏号为CGMCCNo.6698。本发明水稻内生菌是一株能够在以碱木质素为唯一碳源的培养基上生长的菌株。该菌株在补充了1%葡萄糖和0.5%蛋白胨的含有3g/L碱木质素的液体培养基中，在培养4天后木质素褪色率与降解率分别达到52.38%和69.06%。在补充了1%葡萄糖和0.5%蛋白胨的含有10g/L水稻秸秆的液体培养基中，秸秆降解率最高可达54.51%。

Description

一株高效降解木质素的水稻内生菌
技术领域
本发明涉及从水稻中分离获得的一株具有高效降解木质素能力的水稻内生细菌。
背景技术
资源利用以及环境问题是全球关注的两大重要主题。木质纤维素材料，如粮食作物和经济作物生产中的副产物农作物秸秆，是一种可供开发和综合利用的宝贵资源。由于结构复杂，分子量大，不含易水解的单元，木质素是公认的最难以化学和生物降解的天然高聚物之一。木质纤维素材料中，木质素与纤维素以共价键形式紧密接合，将纤维素分子包埋于其中，形成坚固的天然屏障阻碍分解纤维素，而将纤维素材料降解成单糖是进一步发酵生产燃料乙醇的基础。因此，木质素的降解是能否有效利用木质纤维素，降低生物能源生产成本的关键。造纸废水是目前最主要的环境污染源之一，其主要成份是未降解的木质素类化合物及其衍生物，这些难以降解的物质对受纳水体造成严重污染，破坏水体生态系统，直接威胁人类健康。简而言之，木质素降解困难的技术瓶颈，制约了资源再利用，同时也带来了环境污染问题。
目前，降解木质素主要采用理化处理和生物降解。理化处理能源成本较高，且易造成二次污染。筛选并利用微生物降解木质素不仅可以缓解环境污染，生产生物能源，还可以通过控制性的解聚，变废为宝, 生成有利用价值的芳香族化合物，实现资源再利用。在微生物资源中，植物内生菌作为一类与植物互利共生的微生物，分布广泛，生长环境独特，作为植物木质素生物降解的新资源开发，具有很强的目的性和选择性，但目前高效降解木质素的植物内生细菌的研究基本还是空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高效降解木质素的水稻内生菌，该水稻内生菌具有强的木质素褪色率和降解率，并能有效降解水稻秸秆，在资源再利用及环境治理等方面具有很大的潜力。
本发明提供的技术方案是：一株高效降解木质素的水稻内生细菌，其是Pantoea sp. Sd-1，保藏号为CGMCC No.6698，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。 
本发明所述水稻内生细菌已于2012年10月22日为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC所保藏（保藏地址是：北京市朝阳区北辰西路1号院3号），其保藏号为CGMCC. 6698，分类命名为泛菌Pantoea sp. ，经检测存活。     
本发明水稻内生细菌来源于水稻种子，结合菌落菌体形态特征和基于细菌16S rDNA基因序列的系统发育分析，鉴定为Pantoeasp.菌，命名为Sd-1。目前为止，国内外尚未有关于Pantoea属的菌株应用于木质素降解及水稻秸秆处理，本发明为木质素降解研究提供了一种新的微生物资源。                                              
本发明水稻内生细菌Sd-1菌株的分离、纯化和筛选过程为：将籼稻（谷梅4号）种子表面消毒干净后置于内生菌分离培养基TWYE上，27℃培养待内生菌长出再结合划线分离法在相应的固体PDA平板上进行分离，直至获得各种微生物的纯培养。将分离得到的菌株纯培养接种到以木质素为唯一碳源的固体平板筛选培养基上，放入生化培养箱中恒温静置培养，每天观察，筛选生长效果最好的菌株，即为高效降解木质素的菌株，再划线分离得到最终的纯培养菌株。                                                   
所述TWYE培养基组成为：酵母提取物0.25g, KH2PO4 0.5g, 琼脂18g, 去离子水定容至1L，调节PH值范围7.2±0.2。PDA培养基组成为：土豆200g，煮沸30min后过滤，滤液中加入10g葡萄糖，琼脂15g，去离子水定容至1L，自然PH。木质素为唯一碳源的培养基组成为：碱木质素3g，(NH4)2SO4 2g，K2HPO4 1g，MgSO4 0.2g，CaCl2 0.1g，FeSO4 0.05，MnSO4 0.02g，KH2PO4 1g，琼脂 15g，去离子水定容至1L，pH为7.0～7.4。                                           
本发明具有以下有益效果：本发明弥补了常规微生物对木质素降解率低，降解时间过长等不足。本发明所述菌株Pantoea sp. Sd-1在30℃，170r/min 的条件下培养4天后，在补充了1%葡萄糖和0.5%蛋白胨的情况下，可以使含有3g/L木质素的液体培养基的褪色率达到52.38%，木质素的降解率达到69.06%。该菌株可以有效降解水稻秸秆中的木质素，本发明提供实例表明降解率可达到54.51%。
附图说明
图1：本发明菌株的菌落形态图；                                           
图2：本发明菌株的菌体在木质素液体培养基中的生长情况；           
图3：本发明菌株对木质素的褪色及降解情况；
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
实施例1：菌株的生物学鉴定                                                  
1．菌株形态特征                                                             
（1）菌落形态特征：将单克隆菌落划线接种至PDA固体培养基中，将平板倒置于恒温培养箱，30℃培养1～3天，观察其菌落形态，菌落呈浅黄色，表面光滑、边缘圆滑，见附图1。                                                    
（2）菌体形态特征：对菌株进行革兰氏染色，利用光学显微镜观测，显示该菌株为短杆状，革兰氏阴性菌；                                                    
    2. 菌株16S rDNA分析                                                       
采用细菌基因组DNA提取试剂盒，抽提菌株基因组DNA，以菌株基因组DNA为模板，采用细菌16S rDNA通用引物（27F，1492R），扩增菌株的16S rDNA片段，将得到的细菌16S rDNA序列与NCBI中的核酸数据库进行Blast同源性比对(www.ncbi.nlm.nih.gov/Blast)，与数据库中已知细菌Pantoea 属的16S rDNA序列的相似性达到了99%，将该菌株鉴定为Pantoea属。                                                                        
3．菌株相关生理生化实验                                                    
分别对菌株纯培养物进行甲基红实验、精氨酸水解实验、脲酶实验、糖酵解、V-P实验等一系列相关生理生化实验，得出该菌株可以利用蔗糖、乳糖产酸，但不产气。氧化酶阴性，不产生H2S，不水解脲素及精氨酸，可还原硝酸盐，具有纤维素降解、不能利用柠檬酸盐等。通过对比与Pantoea属的生理生化结果基本一致，详细结果见表1。
表1. Pantoea sp. Sd-1相关生理生化实验结果
Figure 579399DEST_PATH_IMAGE001
                                                     
实施例2：菌株在木质素液体培养基中的生长特点                                
将生长至对数期的菌株按1.4 ×109 CFU的接种量接种到含有3g/L碱木质素液体培养基中，并补充1%葡糖糖和0.5%蛋白胨作为外源起始碳源、氮源，在30℃，170r/min下振荡培养，每天取样一次用紫外分光光计测定菌株的生长OD值，其结果见附图2。                                                 
实施例3：菌株对木质素褪色及降解特性                                
将生长至对数期的菌株按1.4 ×109CFU的接种量接种到含有3g/L碱木质素的液体培养基中，并补充1%葡糖糖和0.5%蛋白胨作为外源起始碳源、氮源，在30℃，170r/min下振荡培养4天，每天取样一次，将培养液经8000r/min离心15min，弃其沉淀。
将上清用1M NaOH调PH至7.6，用紫外分光光度计测其465nm处的吸光度计算褪色率，结果请见图3。
将上清用12M的HCl调PH至1-2，12000r/min离心15min，取沉淀，在50-60℃烘干48h 后称量恒重，计算其降解率，结果请见图3。
实施例4：菌株对水稻秸秆的降解
将秸秆剪成1cm左右小段，用1% NaOH浸泡24h, 用去离子水洗至pH在7.0左右，烘干，配置成10g/L的液体培养基（秸秆10g，(NH4)2SO4 2g，K2HPO4 1g，MgSO4 0.2g，CaCl2 0.1g，FeSO4 0.05，MnSO4 0.02g，KH2PO4 1g，去离子水定容至1L，pH为7.0～7.4）。
将生长至对数期的菌株按1.4 ×109 CFU的接种量接种到上述含有10g/L水稻秸秆的液体培养基中，并补充1%葡糖糖和0.5%蛋白胨作为外源起始碳源、氮源，在30℃，170r/min下振荡培养至第6天。将培养基在4000rpm离心20min，用去离子水洗涤2-3次，在50-60℃烘干48h 后称量恒重，计算其降解率为54.51%。

Claims (3)

1.一株高效降解碱木质素的水稻内生细菌，所述水稻内生细菌为Pantoea sp. Sd-1，保藏号为CGMCC No.6698。
2.如权利要求1所述的水稻内生细菌用于降解碱木质素的应用，其特征在于：将所述水稻内生细菌按1.4 ×109CFU的接种量接种到含有3g/L碱木质素并补充1%葡萄糖与0.5%蛋白胨作为起始碳、氮源的液体培养基中培养，使木质素褪色并降解。
3.如权利要求1所述的水稻内生细菌用于降解水稻秸秆的应用，其特征在于：将所述水稻内生细菌按1.4 ×109 CFU的接种量接种到含有10g/L水稻秸秆并补充1%葡萄糖与0.5%蛋白胨作为起始碳、氮源的液体培养基中培养，使水稻秸秆降解；其中所述水稻秸秆是用1% NaOH处理过的。
CN201210538517.7A 2012-12-13 2012-12-13 一株高效降解木质素的水稻内生菌 Expired - Fee Related CN102978142B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210538517.7A CN102978142B (zh) 2012-12-13 2012-12-13 一株高效降解木质素的水稻内生菌

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210538517.7A CN102978142B (zh) 2012-12-13 2012-12-13 一株高效降解木质素的水稻内生菌

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102978142A CN102978142A (zh) 2013-03-20
CN102978142B true CN102978142B (zh) 2014-02-05

Family

ID=47852484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210538517.7A Expired - Fee Related CN102978142B (zh) 2012-12-13 2012-12-13 一株高效降解木质素的水稻内生菌

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102978142B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104195063B (zh) * 2014-06-20 2017-02-15 湖南大学 一株香茅草产香内生细菌
CN104263682B (zh) * 2014-09-12 2017-01-11 南京农业大学 一株具有多环芳烃降解功能的植物促生内生细菌及其应用
CN104560825B (zh) * 2014-12-31 2017-10-27 中国科学院广州能源研究所 一种可在碱性条件下高效降解木质素的沙链霉菌及其应用
CN105921510A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 南京师范大学 一种多环芳烃菲污染水稻专用修复方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093973A (zh) * 2010-12-08 2011-06-15 中南大学 一株用于处理高浓度造纸黑液的菌株Pandoraea sp.B-6及应用
CN102634856A (zh) * 2012-03-26 2012-08-15 绵阳师范学院 利用微生物复合菌剂脱胶制取竹原纤维的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093973A (zh) * 2010-12-08 2011-06-15 中南大学 一株用于处理高浓度造纸黑液的菌株Pandoraea sp.B-6及应用
CN102634856A (zh) * 2012-03-26 2012-08-15 绵阳师范学院 利用微生物复合菌剂脱胶制取竹原纤维的方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
3 株细菌降解木质素的条件调控研究;张欢等;《中南大学学报(自然科学版)》;20111230;第42卷(第10期);全文 *
亚洲韧皮杆菌兼性厌氧型伴生细菌鉴定及优势菌群分析;李颜方等;《微生物学通报》;20111230;第38卷(第9期);全文 *
刘琳等.杂交水稻种子固有细菌群落多样性探究.《生物技术通报》.2009,(第1期),全文.
张欢等.3 株细菌降解木质素的条件调控研究.《中南大学学报(自然科学版)》.2011,第42卷(第10期),全文.
杂交水稻种子固有细菌群落多样性探究;刘琳等;《生物技术通报》;20091231(第1期);全文 *
李颜方等.亚洲韧皮杆菌兼性厌氧型伴生细菌鉴定及优势菌群分析.《微生物学通报》.2011,第38卷(第9期),全文.

Also Published As

Publication number Publication date
CN102978142A (zh) 2013-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8778048B2 (en) Biochemical humic acid product prepared from kitchen waste and the method of preparing the same
CN105936881B (zh) 一种用于降解褐藻酸的嗜糖芽孢杆菌及其应用方法
CN103045511B (zh) 一株具有解磷解钾功能的产纤维素酶地衣芽孢杆菌及其应用
CN101948769B (zh) 一种固体发酵生产γ-多聚谷氨酸的细菌YXY-C1及其产品
CN105441363A (zh) 一种菌株、利用其制备发酵豆粕的方法及制得的发酵豆粕
CN107365718B (zh) 巨大芽孢杆菌myb3及其在秸秆发酵饲料中的应用
CN101914478B (zh) 一种枯草芽孢杆菌及其应用
CN103602592B (zh) 一株纤维素降解真菌及其菌剂的制备和应用
CN105647832A (zh) 一株耐高温园林废弃物分解菌fhm1及其应用
CN102978142B (zh) 一株高效降解木质素的水稻内生菌
CN103159570A (zh) 一种固体微生物菌肥及其制备方法
CN114561327B (zh) 一种纤维素降解复合菌剂及其制备方法和应用
CN102634460B (zh) 米根霉rh1-5及其分离培养方法
CN101955903B (zh) 一种地衣芽孢杆菌菌株及其应用
CN105802888A (zh) 一种降解食用菌菌渣纤维素的枯草芽孢杆菌及其应用
CN104016733B (zh) 酵母废水资源化生产多功能生物有机肥
CN108865927B (zh) 低温酵解玉米秸秆的细菌菌株及其发酵培养方法和应用
CN112625948B (zh) 一株具有固氮功能的特基拉芽孢杆菌s1及其在堆肥中的应用
CN102898197A (zh) 以藻泥作为添加剂生产促生生物有机肥的工艺及产品
CN104560817B (zh) 一株产植酸酶的嗜热地衣芽孢杆菌utm102及其应用
CN101311146A (zh) 一种空间基地植物栽培基质制作方法
CN103114057B (zh) 一株高效降解纤维素的门多萨假单孢菌
CN112592862A (zh) 一种好氧发酵耐盐复合微生物菌剂的制备方法及应用
CN102191205B (zh) 能将难溶性磷酸盐转化为可溶性磷酸盐的菌株b1
CN106222107A (zh) 一株来自猪场废弃物的极端嗜热细菌

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140205

Termination date: 20171213