CN104974964B - 一株异化铁还原菌及其应用 - Google Patents

一株异化铁还原菌及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN104974964B
CN104974964B CN201510416113.4A CN201510416113A CN104974964B CN 104974964 B CN104974964 B CN 104974964B CN 201510416113 A CN201510416113 A CN 201510416113A CN 104974964 B CN104974964 B CN 104974964B
Authority
CN
China
Prior art keywords
klebsiella oxytoca
imfrcug
bacterium
iii
dissimilatory
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
CN201510416113.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104974964A (zh
Inventor
李平
王艳红
姜舟
戴欣月
张睿
洪文涛
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.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
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 China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN201510416113.4A priority Critical patent/CN104974964B/zh
Publication of CN104974964A publication Critical patent/CN104974964A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104974964B publication Critical patent/CN104974964B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于环境生物技术领域，具体涉及一株异化铁还原菌及其应用。本发明提供的异化铁还原菌为产酸克雷伯菌IMFRCUG‑1，已于2015年5月27日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2015332。本发明所述产酸克雷伯菌IMFRCUG‑1具有较强的异化还原Fe(III)的还原功能，可以高效的还原柠檬酸铁和蒙脱石中的Fe(III)。本发明拓宽了人们对产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)在其功能方面的应用研究思路，为异化铁还原菌在环境污染物的治理方面提供了新的材料，具有较强的实际应用价值。

Description

一株异化铁还原菌及其应用
技术领域
本发明属于环境生物技术领域，具体涉及一株异化铁还原菌及其应用。
背景技术
铁是地球上丰度最高的过渡金属元素。地表环境中以二价铁(Fe(II))-三价铁(Fe(III))为主导的铁循环过程被认为是调控全球有机碳埋藏量大小、有机污染物/重金属迁移转化以及生源元素运移等地质过程及环境变化的关键因子之一。微生物是地表铁循环的核心参与者，其作用过程主要体现为同化代谢及异化反应两类方式。其中，以细胞体外发生铁氧化或还原反应为特征的异化作用是铁循环的重要驱动力。
异化铁还原菌是指一类能够以Fe(III)作为唯一电子受体、Fe(III)被还原、同时氧化有机碳源，并从中获取能量供自身生长的一类微生物的统称。由于Fe在地球上丰度较高，铁的氧化物在地球上也分布广泛，一般只要存在无氧环境，几乎都会发生Fe(III)的异化还原，而这种Fe(III)的还原主要是异化Fe(III)还原微生物介导的。并且有研究表明，这种以外源铁氧化物为最终电子受体的异化Fe(III)还原可能是微生物最早利用的代谢方式并且广泛存在于自然环境中。自然界沉积环境中广泛分布的铁氧化物及含铁粘土矿物是Fe(III)的主要赋存形式，微生物介导的异化Fe(III)这种代谢形式是地球化学最重要的过程之一，普遍存在于沉积物土壤和地层中，还原所涉及的生物地球化学循环，不仅对铁本身的迁移转化有着重要影响，而且还会影响与Fe(III)还原相耦合的有机物的氧化分解过程，这对于处理环境中的有机污染物有着重要意义。同时一些Fe(III)还原菌还能还原Mn(IV)、Cr(VI)、As(V)等有毒重金属及类金属，从而影响这些元素在自然环境中的迁移转化。
发明内容
本发明的目的在于提供一株异化铁还原菌及其应用。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一株异化铁还原菌，其特征在于，该菌株命名为产酸克雷伯菌IMFRCUG-1，已于2015年5月27日保藏于中国典型培养物保藏中心(武汉大学保藏中心)，保藏单位地址：中国武汉武汉大学，其保藏号为CCTCC NO：M 2015332。
上述产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的菌落形态为：在IRM琼脂培养基中生长，菌落呈褐色，圆形，革兰氏染色显示细菌呈杆状，为革兰氏阴性菌。其最适生长温度为35℃，最适生长pH值为7。
上述产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的16S rDNA基因序列特征为：16S rDNA基因序列长度为910bp，采用BLAST分析法将16S rDNA序列与GenBank数据库进行比对分析，发现该菌株与Klebsiella oxytoca的亲缘关系最接近，同源性高达99％以上，产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的系统发育进化树见图2。
上述产酸克雷伯菌IMFRCUG-1在异化还原Fe(III)方面的应用。
本发明的有益效果如下：本发明从内蒙古高砷地下水中分离得到产酸克雷伯菌IMFRCUG-1，该菌具有较强的异化还原Fe(III)的还原功能，可以高效的还原柠檬酸铁和蒙脱石中的Fe(III)；本发明拓宽了人们对产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)在其功能方面的应用研究思路，为异化铁还原菌在环境污染物的治理方面提供了新的材料，具有较强的实际应用价值。
附图说明
图1为产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的PCR产物琼脂糖电泳图，其中右为扩增产物，左为Marker，Marker条带从上至下分别为：2000，1000，750，500，250，100bp。
图2为产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的菌落图片。
图3为基于16S rDNA序列的产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的系统发育树。
图4为产酸克雷伯菌IMFRCUG-1在还原柠檬酸铁的实验中铁还原率曲线图。
图5为产酸克雷伯菌IMFRCUG-1在还原蒙脱石的Fe(III)的实验中Fe(II)浓度曲线图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：菌株的分离、筛选和鉴定
(一)材料准备：
1.实验水样取自内蒙古河套平原杭锦后旗高砷污染区。
2.培养基：
IRM液体培养基：NaHCO32.5g/L，KCl 0.1g/L，NH4Cl 1.5g/L，NaH2PO4 0.6g/L，酵母提取物0.5g/L；补充加入乙酸钠20mmol/L，柠檬酸铁20mmol/L，培养基pH为6.7；利用高纯氮气除氧后，高温高压灭菌。
IRM固体培养基：NaHCO32.5g/L，KCl 0.1g/L，NH4Cl 1.5g/L，NaH2PO4 0.6g/L，酵母提取物0.5g/L，补充加入乙酸钠20mmol/L，柠檬酸铁20mmol/L，培养基pH为6.7；加入1.8wt％的琼脂，利用高纯氮气除氧后，高温高压灭菌。
LB液体培养基：蛋白胨10.0g，酵母提取物5.0g，NaCl 10.0g，蒸馏水1000mL，pH7.0，利用高纯氮气除氧后，高温高压灭菌。
3.实验仪器和设备：
杰瑞尔SHZ-82A气浴恒温振荡器，
电热恒温培养箱，
三洋全自动高压灭菌锅，
UV-1750紫外可见分光光度计-----上海棱光技术有限公司，
pH计等，
超净工作台，
PCR仪，
电泳仪及电泳槽，
凝胶紫外观测仪。
(二)菌株的分离筛选与驯化：
1.铁还原菌的厌氧富集：铁还原菌的富集分离采用亨盖特厌氧技术，在实验室内配置IRM液体培养基，利用亨盖特厌氧技术，向装入9ml IRM液体培养基的厌氧试管中充N215分钟，培养基液面以下10分钟，液面以上5分钟，除去试管中的O2，橡皮塞封口，加铝盖密封，121.5℃灭菌20分钟。现场用无菌注射器吸取1ml地下水，接入到上述灭菌除氧IRM液体培养基中，带回实验室，放于摇床中避光培养，培养温度30℃，转速120rpm，培养5-7天，IRM培养基中出现浑浊，以此浑浊的菌液为接种液，以体积比为5％的接种量，接种到新配置的除氧灭菌的IRM液体培养基中，同样置于30℃，120rpm的摇床中继续培养，重复3-5次便可以获得稳定的铁还原菌菌群。
2.铁还原菌的分离与纯化：配制厌氧滚管培养基，在20ml厌氧试管中加入4.5mlIRM固体培养基，充N215分钟，培养基液面以下10分钟，液面以上5分钟，除去试管中的O2，橡皮塞封口，加铝盖密封，121.5℃灭菌20分钟，灭菌完毕，将试管置于45℃的水浴中，避免琼脂凝固。将上述富集得到的稳定的铁还原菌菌群，在厌氧手套箱内，采用逐级稀释法得到稀释104，105，106倍的菌液。在无菌条件下，吸取0.5ml的稀释液，接种到装有4.5ml IRM固体培养基的厌氧试管中，轻轻颠倒试管使菌液和培养基混合均匀，之后迅速将试管水平放置在盛有冰水的托盘中滚动，培养基会在厌氧试管内壁上形成薄薄的一层，将试管水平放置于恒温培养箱中，30℃避光培养。培养3-5天后，滚管内壁固体培养基表面长出单菌落，在厌氧手套箱内，挑取单菌落接种到灭菌除氧的IRM液体培养基中培养，将得到的菌液按上述方法，重新滚管，得到单菌落，重复3-5次即可得到单一的铁还原菌目标菌落。将最后得到的单一的铁还原菌目标菌落接种到灭菌除氧的LB液体培养基中扩大繁殖，得到的菌液于4℃保存，备用。
(三)菌株特性及鉴定
1.菌株的菌落形态为：在IRM琼脂培养基中生长，菌落呈褐色、圆形(见图2)，革兰氏染色显示细菌呈杆状，为革兰氏阴性菌。其最适生长温度为35℃，最适生长pH值为7。
2.对菌株进行16S rRNA分子的鉴定：以细菌的核DNA为模板，以16S rRNA基因PCR扩增的通用引物为引物，进行PCR扩增，得到长度为910bp的扩增带(用1％琼脂糖凝胶电泳检测)，如图1所示。PCR产物经纯化后，测定其全序列。结果显示，16S rRNA基因序列长度为910bp，采用BLAST分析法将16S rRNA序列与GenBank数据库进行比对分析，发现该菌株与Klebsiella oxytoca的亲缘关系最接近，同源性高达99％以上，命名为产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1，基于16S rRNA序列的产酸克雷伯菌(Klebsiellaoxytoca)IMFRCUG-1的系统发育进化树见图3。
本发明从内蒙古高砷地下水中分离得到产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1，并发现其较强的Fe(III)还原功能。这拓宽了人们对产酸克雷伯菌(Klebsiellaoxytoca)在其功能方面的应用研究思路，并为铁还原菌在环境污染物的治理方面提供了新的材料，具有较强的实际应用价值。
实施例2产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1在还原Fe(III)方面的应用
产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1还原柠檬酸铁实验：(1)挑取产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1单菌落，于除氧灭菌的液体LB培养基中培养过夜，取上述LB培养过夜的菌液1mL，用灭菌除氧的NaHCO3缓冲液缓冲液洗涤3次，再用0.5mLNaHCO3缓冲液重悬菌液，得到产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的菌悬液。(2)向厌氧瓶中加入20mmol/L的柠檬酸铁溶液5ml，5g/L的氯化铵溶液5ml，25mmol/L的磷酸盐缓冲液5ml，充N2除O2，高温高压灭菌；冷却后，加入除氧灭菌的初始浓度为300mmol/L的葡萄糖溶液5ml；再向厌氧瓶中接入上述产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG的菌悬液15ml，反应7天，每12小时取样一次；同时以未添加产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1为对照组，测定实验组和对照组溶液中铁还原率的变化，以Fe(II)/总Fe表示铁还原率，每组实验两个平行。结果表明，3.5天后，产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1对柠檬酸铁的铁还原率达到80％以上，5.5天后铁还原率达到90％以上，7天后铁还原率达到97.2％。
产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1对蒙脱石中Fe(III)的还原能力验证实验：取蒙脱石悬液14mL加入到50mL的厌氧瓶中，充N2除O2，高温高压灭菌，分别加入终浓度为10mmol/L的除氧并过滤除菌的葡萄糖溶液和终浓度为10mmol/L的AQDS溶液(AQDS，2,6-anthraquinone disulphonate，是一种腐殖酸类似物，它可以加速细菌与矿物间电子传递从而促进铁还原)，加入上述产酸克雷伯菌IMFRCUG-1的菌悬液0.5mL，利用NaHCO3缓冲液将体系补齐为15mL，对照组不接种菌株IMFRCUG-1。30℃、120rpm，培养30天，定期检测其中的Fe(II)含量(见图3)。结果表明：实验组体系中Fe(II)增加了2.275mmol/L，占总Fe的16.25％，而对照组Fe(II)仅增加了0.624mmol/L，仅占总Fe的4.5％。这说明，产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)IMFRCUG-1能够有效还原蒙脱石中的Fe(III)。
上述蒙脱石悬液为：在NaHCO3缓冲液(NaHCO32.5g/L，KCl 0.1g/L,pH为6.8)中加入蒙脱石粉末，配成终浓度为5.3571g/L的蒙脱石悬液。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (2)

1.一株异化铁还原菌，其特征在于，该菌株命名为产酸克雷伯菌IMFRCUG-1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2015332。
2.权利要求1所述产酸克雷伯菌IMFRCUG-1在异化还原Fe(III)方面的应用。
CN201510416113.4A 2015-07-15 2015-07-15 一株异化铁还原菌及其应用 Expired - Fee Related CN104974964B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510416113.4A CN104974964B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 一株异化铁还原菌及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510416113.4A CN104974964B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 一株异化铁还原菌及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104974964A CN104974964A (zh) 2015-10-14
CN104974964B true CN104974964B (zh) 2018-05-01

Family

ID=54271931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510416113.4A Expired - Fee Related CN104974964B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 一株异化铁还原菌及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104974964B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107699511B (zh) * 2017-06-14 2020-04-24 中南大学 一株喜温酸硫杆状菌及其培养基和培养方法
CN107236237A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 常州思宇环保材料科技有限公司 一种紫外屏蔽材料的制备方法
CN108077048A (zh) * 2017-11-03 2018-05-29 东莞理工学院 一种铁还原菌弱化植物根表铁膜的方法
CN109019822A (zh) * 2018-08-07 2018-12-18 北京伦至环境科技有限公司 一种地下水中有机污染物原位修复方法
CN109796023A (zh) * 2019-03-11 2019-05-24 福建师范大学 一种高岭土微生物除铁增白的方法
CN109796025A (zh) * 2019-03-11 2019-05-24 福建师范大学 一种利用混合菌还原高岭土中三氧化二铁的方法
CN109796026A (zh) * 2019-03-11 2019-05-24 福建师范大学 一种低成本的高岭土漂白方法
CN109809423A (zh) * 2019-03-11 2019-05-28 福建师范大学 一种复合营养物用于高岭土微生物除铁的方法
CN109809413A (zh) * 2019-03-11 2019-05-28 福建师范大学 一种石英砂微生物除铁增白方法
CN109809424A (zh) * 2019-03-11 2019-05-28 福建师范大学 一种低成本培养混合菌对高岭土除铁的方法
CN109796024A (zh) * 2019-03-11 2019-05-24 福建师范大学 一种利用复合营养物培养微生物对高岭土增白的方法
CN112063550A (zh) * 2020-08-24 2020-12-11 郑州轻工业大学 用于还原络合态FeⅢ的厌氧菌株及培养方法和应用
CN112695000B (zh) * 2021-02-01 2022-08-16 郑州轻工业大学 还原络合态三价铁的菌株及其应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013191502A1 (ko) * 2012-06-22 2013-12-27 한국과학기술원 산화환원 연료전지 및 그를 이용하여 일산화질소를 분리하는 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013191502A1 (ko) * 2012-06-22 2013-12-27 한국과학기술원 산화환원 연료전지 및 그를 이용하여 일산화질소를 분리하는 방법

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Adaptative biochemical pathways and regulatory networks in Klebsiella oxytoca BAS-10 producing a biotechnologically relevant exopolysaccharide during Fe(III)-citrate fermentation;G. Gallo等;《Microbial Cell Factories》;20121130;第11卷;第1-16页 *
Effects of Nano Zero-Valent Iron on Klebsiella oxytoca and Stress Response;M. L. Saccà等;《Microbial Ecology》;20130728;第66卷;第806-812页 *
Iron-binding characterization and polysaccharide production by Klebsiella oxytoca strain isolated from mine acid drainage;F. Baldi等;《Journal of Applied Microbiology》;20091031;第107卷(第4期);第1241-1250页 *
Isolation and characterization of a Klebsiella oxytoca strain for simultaneous azo-dye anaerobic reduction and bio-hydrogen production;Lei Yu等;《Applied Microbiology and Biotechnology》;20111116;第95卷;第255-262页 *
The effect of acid treatment on Klebsiella oxytoca for biosorption of iron;Y.T. Park;《New Biotechnology》;20090930;第25S卷;第S268页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104974964A (zh) 2015-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104974964B (zh) 一株异化铁还原菌及其应用
CN109679858B (zh) 一株解磷耐盐的荧光假单胞菌菌株及其培养方法与应用
Masurat et al. Evidence of indigenous sulphate-reducing bacteria in commercial Wyoming bentonite MX-80
Nguyen et al. Limnobacter humi sp. nov., a thiosulfate-oxidizing, heterotrophic bacterium isolated from humus soil, and emended description of the genus Limnobacter Spring et al. 2001
CN104403965B (zh) 一种降解水体四环素污染物的栖木槿假单胞菌及其应用
CN108865934B (zh) 一种沙福芽孢杆菌hmd9204及其菌剂和应用
CN108467844B (zh) 恶臭假单胞菌mrp-2及其应用
CN104312957A (zh) 一种反硝化细菌及其发酵生产方法
Fletcher Practical considerations during bioremediation
CN108587987A (zh) 一株微生物采油菌w-y6及其应用
CN110079479B (zh) 一株藤黄色单胞菌w-y14及其应用
CN114657089B (zh) 一种铬还原杆菌及其用于修复铬污染土壤的方法
CN109402017B (zh) 一株盐单胞菌100-16-2及盐单胞菌100-16-2制备聚3-羟基丁酸酯的方法
CN108660094B (zh) 地芽孢杆菌ts-1及其应用
CN108330084B (zh) 一种适用于高海拔低温环境的耐砷菌株及基于该菌株制备微生态制剂的发酵方法
JP5860243B2 (ja) 固体培地プレート、及びそのプレートを用いるシアン化合物分解微生物のスクリーニング方法
Kuzmina et al. Characterization of the novel plant growth-stimulating strain Advenella kashmirensis IB-K1 and evaluation of its efficiency in saline soil
CN105039234A (zh) 一种用于消除沉积物中硫化物的微生物复合菌群
CN110669703B (zh) 一种恶臭假单胞菌s9及其在促进鸡腿菇生长中的应用
CN110305808B (zh) 一种高耐受1,5-戊二胺的大肠杆菌及其应用
CN111269843A (zh) 一种红霉素降解菌rjj-2及其应用
CN115895982B (zh) 一株耐砷发酵产氢气细菌、筛选及应用
CN108795802A (zh) 一株解鸟氨酸拉乌尔菌ps及其在石油降解中的应用
CN118028177B (zh) 一株花椒芽孢杆菌p1及其应用
JP6245866B2 (ja) 嫌気条件下において炭化水素化合物または油分を分解する能力を有する新規微生物

Legal Events

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

Granted publication date: 20180501

Termination date: 20180715

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee