CN103497910A - 一种隐藏嗜酸菌nz-600及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的隐藏嗜酸菌株NZ-600是一株革兰氏阴性菌，经生理生化特征和16SrDNA结合鉴定为隐藏嗜酸菌属（Acidiphilium cryptum.）。主要生物学特性为G-，短杆状，无芽孢，无运动性。菌株NZ-600在固体培养基中培养两天后的特征是：菌落表明突起，光滑，边缘整齐，乳白色，不透明。所述的固体培养基的成分是：(NH4)2SO43g/L，K2HPO40.5g/L，KCl0.1g/L，Mg2SO4·7H2O0.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，Fe2(SO4)31g/L，葡萄糖1g/L，琼脂10g/L，pH=2.0。该菌株能够在酸性（pH=2.0），厌氧条件下，在利用有机物的过程中，将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）。
Description
技术领域
本发明涉及环境微生物技术领域，具体地，涉及一种隐藏嗜酸菌属菌株NZ-600及其应用。
背景技术
铁是地球上含量最为丰富的金属元素之一，尤其是在地层土壤、地下水、活性污泥以及各类水域沉积物等厌氧环境中丰度颇髙。因此，在地球上的物质和化学元素循环过程中，铁循环十分关键，且广泛涉及到其他多种元素的循环过程，与常见的碳、氮循环一样，显示出重要的生态地位和研究意义。微生物的异化铁还原过程是地球上出现最早的呼吸方式，也是生物进化历史上出现的最早的生物能量代谢过程。异化铁还原过程有别于将金属离子摄入胞内而造成金属还原的同化作用，是指微生物利用外界的三价铁作为电子传递链的末端电子受体，氧化有机物质，使电势在生物膜两侧形成梯度，为代谢活动提供推动力以及能量，同时还原Fe（Ⅲ）。异化铁还原可降解某些天然湿地、含水沉积物、以及土壤中的有机污染物，是自然界中分解有机质的一个重要过程，对环境微生态以及物化性质造成巨大影响。
在许多矿山、湖区等各类水域沉积物、地层土壤中存在着大量难溶性的三价铁氧化物。然而这类pH较低的强酸性环境往往对大多数我们所熟知的中性铁还原菌的生长繁殖以及还原活性产生阻抑作用。在过去的几十年里，大多数研究学者把视线集中到矿区环境中土著微生物对亚铁离子的氧化作用上，而嗜酸菌群对于Fe(III)的还原作用却少人问津。目前已有许多嗜酸菌能够将三价铁离子作为末端电子受体并以自养或者异养的方式从中获能进行生长。这可能是由于往往这种酸性的极端环境中三价铁离子存在得较为广泛，而且其化合物在低pH值条件下可溶性更高。在一些煤矿地区的酸性废水以及沉积物中，两相交界处的三价铁还原速率达到最高，并同时伴随着一些有机废物的氧化降解过程。
在中性环境下Fe（Ⅲ）的还原是天然有机化合物和人为有机化合物降解的重要过程。虽然中性环境下有许多菌可以还原Fe（Ⅲ），但酸性条件下这些菌都会受到抑制，所以研究在酸性环境下对Fe（Ⅲ）还原的细菌有着重要的理论意义和潜在的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于针对生产实践中的实际问题和需求，提供一种隐藏嗜酸菌属菌株NZ-600，能够在酸性（pH=3.0），厌氧条件下将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）。
本发明提供的隐藏嗜酸菌株NZ-600是一株革兰氏染色反应阴性菌，于2013年4月27日保藏于中国微生物菌种保存管理委员会普通微生物中心（简称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），分类命名为Acidiphilium cryptum.，保藏编号为CGMCC NO.7528，经鉴定为隐藏嗜酸菌属（Acidiphilium cryptum.）。主要生物学特性为G-，短杆状，无芽孢，无运动性。菌株NZ-600在固体培养基中培养两天后的特征是：菌落表明突起，光滑，边缘整齐，乳白色，不透明。所述的固体培养基的成分是：(NH4)2SO4 3g/L，K2HPO4 0.5g/L，KCl 0.1g/L，Mg2SO4·7H2O 0.5g/L，Ca (NO3)2 0.01g/L，Fe2(SO4)31g/L，葡萄糖1g/L，琼脂10g/L，pH=2.0 。该菌株能够在酸性（pH=2.0），厌氧条件下将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）。
本发明提供隐藏嗜酸菌株NZ-600在酸性条件下将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）的应用。
进一步地，隐藏嗜酸菌株NZ-600在酸性条件下将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）的培养基中添加葡萄糖的浓度为0.6-2g/L。
本发明所述的隐藏嗜酸菌株NZ-600，在酸性厌氧条件下不会受到抑制，能够将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ），同时利用水中的有机物，对于净化环境和解决酸性废水中Fe（Ⅲ）污染有重要意义。本发明对于保护生态环境，保护人类的身体健康具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明所述的菌株NZ-600的菌落照片；
图2为本发明所述的菌株NZ-600的结晶紫染色照片；
图3 为本发明所述的菌株NZ-600的生长曲线；
图4为菌株NZ-600在9KG固体培养基上培养15天的菌落照片；
图5为菌株NZ-600对Fe（Ⅲ）的利用曲线；
图6为不同葡萄糖浓度对菌株NZ-600进行Fe（Ⅲ）还原的影响；
图7为不同葡萄糖浓度对菌株NZ-600生长的影响。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1隐藏嗜酸菌株NZ-600的分离和鉴定
取9KG培养基100mL，配方为：(NH4)2SO4 3g/L，K2HPO4 0.5g/L，KCl 0.1g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，Ca (NO3)2 0.01g/L，Fe2(SO4)31g/L，葡萄糖1g/L，pH=2.0。加入5mL污泥（取自江西某矿坑废水），在30℃，160rpm的摇床中培养7天，取5mL转接入新的9K培养基，连续转接四次后，取富集菌液，进行梯度稀释。稀释液涂布于9KG固体培养基上，培养基配方为：(NH4)2SO4 3g/L，K2HPO4 0.5g/L，KCl 0.1g/L，Mg2SO4·7H2O 0.5g/L，Ca (NO3)2 0.01g/L，Fe2(SO4)31g/L，葡萄糖1g/L，琼脂10g/L，pH=2.0。30℃培养数天。从中挑取单菌落，划线纯化。其菌落图片见图1，经鉴定该菌为隐藏嗜酸菌属（Acidiphilium cryptum.）；命名为：NZ-600。主要生物学特性为G-，对数生长期菌体为短杆状，无芽孢，无运动性，如图2所示。能在酸性环境下寡营养生长。
图3为菌株NZ-600的生长曲线，测定方法如下：取500mL 9KG液体培养基于1L的锥形瓶中，接入10mL上述富集菌液，在30℃，160rpm的摇床中培养，每隔2小时取样，测定其OD600，直至到达稳定期。
图4为菌株NZ-600在9KG固体培养基上生长15天的菌落照片，可以看到，培养基整体为棕红色，但是菌落周围由于（Ⅲ）的还原，而变成了淡绿色（Fe（Ⅱ）的颜色）。
实施例2 隐藏嗜酸菌NZ-600在厌氧条件下对Fe（Ⅲ）的还原
取9KG培养基100mL加入100mL蓝盖瓶中，调节pH=2.0，系列1接入离心后的菌体NZ-600（取培养至对数期生长后期的菌液10mL离心，去掉上清液，将菌体用水洗涤后接入），空白对照不接入菌株，厌氧条件，30℃恒温培养，每天取0.2mL测定Fe（Ⅱ）含量。测定方法如下：取0.2mL（浓度大于1000mg/L时先稀释）加入9.8mL 0.5N HCl中，用邻菲罗啉分光光度法测定。结果如图5所示，菌株NZ-600能够在7天内将2800mg/L Fe（Ⅲ）几乎全部还原成Fe（Ⅱ），而空白对照则无变化，均为零。
实施例3 不同葡萄糖浓度对菌株NZ-600生长的影响和对Fe（Ⅲ）还原的影响。
分别在5个100mL蓝盖瓶中加入100mL不加葡萄糖的9KG培养基，在其中分别加入0.02g， 0.04g，0.06g，0.08g，0.10g葡萄糖（葡萄糖浓度分别为200mg/L，400mg/L，600mg/L，800mg/L，1000mg/L），30℃厌氧恒温培养，在第五天和第七天的时候分别取样测其OD600和Fe（Ⅱ）含量，结果如图6和图7所示，随着葡萄糖浓度的增加，OD600增加，Fe（Ⅱ）含量增加，葡萄糖浓度为1000mg/L时，菌株生长最好，菌株对Fe（Ⅲ）的还原效率最高，表明有机物的氧化利用跟Fe（Ⅲ）的还原是相关联的。后续实验也表明在葡萄糖浓度大于1000mg/L时，均能将培养基中2800mg/L Fe（Ⅲ）完全还原成Fe（Ⅱ）。
Claims (4)
1.一株隐藏嗜酸菌属（Acidiphilium cryptum.）菌株NZ-600，其保藏编号为CGMCC NO.7528。
2.一种权利要求1所述菌株NZ-600的固体培养基，其特征在于，培养基配比包括：(NH4)2SO4 3g/L，K2HPO4 0.5g/L，KCl 0.1g/L，Mg2SO4·7H2O 0.5g/L，Ca (NO3)2 0.01g/L，Fe2(SO4)31g/L，葡萄糖1g/L，琼脂10g/L，pH=2.0。
3.所述菌株NZ-600在酸性条件下将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）的应用。
4.根据权利要求3所述的菌株NZ-600在酸性条件下将Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）的应用，其特征在于，培养基中添加葡萄糖的浓度为0.6g/L-2g/L。
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