CN106479942B - 一种苏云金芽孢杆菌及其应用 - Google Patents

一种苏云金芽孢杆菌及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物工程技术领域，具体公开了一种苏云金芽孢杆菌，于2016年09月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.13005；命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3‑1。还公开了所述苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3‑1在降解原油污染水体中的应用。本发明提供的苏云金芽孢杆菌不但易于规模化生产，而且降解效率高，环境适应性强。该菌能在原油浓度达1mL/100mL的原油污染水体中体现出较优的降解效果，实现原油污染水体的修复处理，在原油污染废水的生物修复中展现了良好的应用前景。

Description

一种苏云金芽孢杆菌及其应用
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种苏云金芽孢杆菌及其应用。
背景技术
原油是未经加工的石油，是天然有机物质经过地质变迁而形成的一种粘稠的黑色或深棕色的液体或固体，一般情况下大多存在于地下或海底，且带有刺激性气味，主要成分是碳氢原子结合形成的链状化合物，其对水体环境具有极大的危害。
水环境中维持生命所需的最小溶解氧量约为2mg/L，石油或含油废水排入水体后一方面会漂浮在水面上，阻隔氧气的进入，影响气体交换，另一方面部分靠石油提供碳源繁殖的微生物也会消耗氧气，导致水中溶解氧的缺乏。同时又会使厌氧生物迅速繁殖使水体水质恶化。同时芳香烃类化合物产生的毒性也影响藻类的生长，进而对食物链造成影响。此外，石油中的有毒成分也会影响水生生物的生长繁殖，它会沾附在鱼鳃上使其窒息死亡或影响其卵化，多环芳烃会破坏水生生物的内分泌系统，当存在极低的浓度的多环芳烃时，鱼类都会产生鱼臭味，直接影响了鱼类的正常生存，严重破坏了水环境中水生生物的多样性。
目前，对石油污染的水体的修复技术主要有物理修复技术、化学修复技术、光催化修复技术和生物修复技术；生物修复技术是一个具有政策、经济和技术吸引力的处理方法，被认为是最具发展潜力的技术方法，并且逐步发展成为一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染问题的最有效的手段。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可用于降解原油污染水体的苏云金芽孢杆菌，将该菌种直接投加入污染水体中，达到较好的降解效果，实现原油污染的治理。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种苏云金芽孢杆菌，已于2016年09月12日保藏于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的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.13005；命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1。
将所述苏云金芽孢杆菌在牛肉膏蛋白胨培养基上培养，菌株3-1在牛肉膏蛋白胨的平板上呈圆形，边缘呈锯齿状，中间凸起，乳黄色，表面光滑，湿润。菌体为短杆状，大小为(1.2-1.5)μm×(3-5)μm，革兰氏染色呈现阳性。
(二)一种苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1在降解原油污染水体中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的苏云金芽孢杆菌不但易于规模化生产，而且降解效率高，环境适应性强。所提供的苏云金芽孢杆菌能在大量有机物存在的条件下顺利生长，以原油为碳源，达到较好的降解效果。该菌能在原油浓度达1mL/100mL的原油污染水体中体现出较优的降解效果，实现原油污染水体的修复处理，在原油污染废水的生物修复中展现了良好的应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1在牛肉膏蛋白胨培养基平板上的菌落形态图；
图2为本发明的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1在显微镜下的的菌体形态图，图中，放大倍数为4000倍；
图3为本发明实施例3中I号原油的波长-吸光度曲线图；图中，横坐标为波长，单位为nm，纵坐标为吸光度，单位为1；
图4为本发明实施例3中I号原油的标准曲线图；图中，横坐标为浓度，单位为mg/L，纵坐标为吸光度，单位为1。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1菌株的分离纯化
(1)菌株来源
本发明提供一种苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1，分离自延长石油集团的七里洞采油场集油站落地原油污染土壤中，土壤的理化性质为：铵态氮15.09ppm，硝态氮0.72ppm；氮含量15.81ppm，磷含量82.05ppm，钾含量17.45ppm，有机质含量1.43％，pH为7.65。
(2)菌株的分离纯化
将10g石油污染土壤样品加入100mL富集液体培养基中，28℃、130r/min摇床培养7d。待培养液混浊后，吸取5mL培养液重新转接入新鲜富集培养基中，与上述培养条件相同连续转接富集培养3次。取1mL上述菌悬液，用无菌水系列稀释后，分别接种于牛肉膏蛋白胨培养基中，29℃左右恒温培养3d。其中，富集液体培养基的成分为：NaNO3 1.5g，(NH4)2SO41.5g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O 0.5g，KCl 0.5g，FeSO4·7H2O 0.01g，CaCl2 0.002g，蒸馏水1000mL，原油I号1％(体积比)，pH 7.0。牛肉膏蛋白胨培养基的成分为：牛肉膏3.0g，蛋白胨10.0g，NaCl 5.0g，营养琼脂15.0g，蒸馏水1000mL，pH 7.4-7.6。待平板菌落有效分离后，根据菌落颜色、形态特征及表面湿度的不同，分别用接种针挑选菌落进行平板划线纯化分离。将菌株接种于斜面，4℃冰箱冷藏备用。
(3)溶油圈法筛选石油降解菌
将上述纯菌菌种接种于含油无机盐固体培养基上，置于37℃培养箱中培养10-15d，观察有无嗜油圈，并根据嗜油圈直径(D)与菌落直径(d)的比值初步确定菌株的石油降解能力；其中，含油无机盐固体培养基的成分为：NaNO3 1.5g，(NH4)2SO4 1.5g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O 0.5g，KCl 0.5g，FeSO4·7H2O 0.01g，CaCl2 0.002g，蒸馏水1000mL，原油1.5mL，pH 7.0，pH值用1mol/L的氢氧化钠或1mol/L氯化氢调至要求值。将初步筛选的石油降解菌接种于斜面培养基，4℃冰箱冷藏备用。
实施例2菌株的鉴定
(1)菌株的形态特征
如图1所示，将所述苏云金芽孢杆菌在牛肉膏蛋白胨培养基上30℃恒温培养24h后观察菌落形态，菌株3-1在牛肉膏蛋白胨的平板上呈圆形，边缘呈锯齿状，中间凸起，乳黄色，表面光滑，湿润。如图2所示，菌体为短杆状，大小为(1.2-1.5)μm×(3-5)μm。
(2)生化特性
根据《伯杰氏细菌鉴定手册》和《常见细菌系统鉴定手册》对苏云金芽孢杆菌进行生理生化鉴定，鉴定结果如表1所示。
表1苏云金芽孢杆菌3-1菌株的生理生化鉴定结果
指标 特性
革兰氏染色 +
葡糖糖 +
蔗糖 +
淀粉水解 +
酪素水解 +
M.P(甲基红)试验 +
硝酸盐还原 +
产吲哚 —
V.P(乙酰甲基甲醇)试验 +
过氧化氢酶 +
明胶水解 +
注：“—”表示反应为阴性；“+”表示反应为阳性
(3)菌株的16S rDNA鉴定
用DNA提取试剂盒提取苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3的基因组DNA，然后进行16S rDNA基因克隆、测序，其16S rDNA测序结果如SEQ ID No.1所示，具体如下：
之后在GenBank中进行Blast比对，结果显示，与其序列相似度达到98.56％均为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)，将其归属为单胞菌类并命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1。
实施例3苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1对原油污染水体的降解
(1)苏云金芽孢杆菌3-1菌悬液的制备
在无菌条件下，挑取分离纯化获得的石油降解菌，接种于100mL的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，摇床扩大培养48h；其中，牛肉膏蛋白胨液体培养基的成分是：牛肉膏3.0g，蛋白胨10.0g，NaCl 5.0g，营养琼脂15.0g，蒸馏水1000mL，pH 7.4-7.6。pH值用1mol/L的氢氧化钠或1mol/L氯化氢调至要求值。培养基灭菌条件是：温度为121～126℃，时间为25min。
(2)I号原油最大吸收波长的测定
石油及其产品在紫外光区有一定的吸收特征，石油组分中带有苯环的芳香族化合物波长一般为250～260nm，而带有共轭双键的化合物波长一般在215～230nm之间，有研究表明，在使用紫外分光光法测定时，255nm左右为原油和重质油的选择范围，225nm左右与为轻质油及炼油厂的油品的选择范围。在100mg/L浓度下，依据获得的波长与吸光度数据，绘制供试I号原油的波长-吸光度曲线如图3所示，其中，I号原油采自延长石油集团七里洞采油场集油站，密度为0.65g/mL。
(3)I号原油标准曲线的绘制
分别取0、2、2.5、5、6、7mg I号原油于50mL比色管中，用石油醚定容，此时的浓度分别为0、40、50、100、120、140mg/L，在258nm波长下，以石油醚为参比溶液，测定标准浓度的吸光度。横坐标为浓度(mg/L)，纵坐标为吸光度，绘制I号原油的浓度(mg/L)-吸光度(A)的标准曲线如图4所示。
(4)原油降解率的测定
取扩大培养的苏云金芽孢杆菌3-1菌液3mL，接种于100mL含油无机盐液体培养基中，含油无机盐培养基的成分是：NaNO3 1.5g，(NH4)2SO4 1.5g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O0.5g，KCl 0.5g，FeSO4·7H2O 0.01g，CaCl2 0.002g，蒸馏水1000mL，原油1.5mL，pH 7.0；在30℃，120rpm恒温水浴振荡器中培养7d。培养液用5:1(V/V)的硫酸溶液调节pH值为2-3，加入甲醇2-4mL，用3×15mL的石油醚(60-90℃)萃取三次，萃取液经无水硫酸钠干燥后转入50mL容量瓶并定容。
将石油醚萃取液经系列稀释后，以石油醚为参比，通过紫外分光光度法测定其相应的吸光度，根据浓度(mg/L)-吸光度的标准曲线，确定石油醚提取液相应样品的浓度，依据浓度计算降解效率。
原油降解率的计算方法参考以下公式：
η(％)＝(1-Ct/Co)×100％
其中：η-原油降解率；Ct-菌株存在下原油浓度；Co-对照原油浓度。
按照上述计算公式计算得苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)对原油污染水体的降解率为70.46％。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 长安大学
<120> 一种苏云金芽孢杆菌及其应用
<130> 2016
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1404
<212> DNA
<213> 苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）3-1
<400> 1
TAAGAGCTTG CTCTTATGAA GTTAGCGGCG GACGGGTGAG TAACACGTGG GTAACCTGCC 60
CATAAGACTG GGATAACTCC GGGAAACCGG GGCTAATACC GGATAACATT TTGAACTGCA 120
TGGTTCGAAA TTGAAAGGCG GCTTCGGCTG TCACTTATGG ATGGACCCGC GTCGCATTAG 180
CTAGTTGGTG AGGTAACGGC TCACCAAGGC AACGATGCGT AGCCGACCTG AGAGGGTGAT 240
CGGCCACACT GGGACTGAGA CACGGCCCAG ACTCCTACGG GAGGCAGCAG TAGGGAATCT 300
TCCGCAATGG ACGAAAGTCT GACGGAGCAA CGCCGCGTGA GTGATGAAGG CTTTCGGGTC 360
GTAAAACTCT GTTGTTAGGG AAGAACAAGT GCTAGTTGAA TAAGCTGGCA CCTTGACGGT 420
ACCTAACCAG AAAGCCACGG CTAACTACGT GCCAGCAGCC GCGGTAATAC GTAGGTGGCA 480
AGCGTTATCC GGAATTATTG GGCGTAAAGC GCGCGCAGGT GGTTTCTTAA GTCTGATGTG 540
AAAGCCCACG GCTCAACCGT GGAGGGTCAT TGGAAACTGG GAGACTTGAG TGCAGAAGAG 600
GAAAGTGGAA TTCCATGTGT AGCGGTGAAA TGCGTAGAGA TATGGAGGAA CACCAGTGGC 660
GAAGGCGACT TTCTGGTCTG TAACTGACAC TGAGGCGCGA AAGCGTGGGG AGCAAACAGG 720
ATTAGATACC CTGGTAGTCC ACGCCGTAAA CGATGAGTGC TAAGTGTTAG AGGGTTTCCG 780
CCCTTTAGTG CTGAAGTTAA CGCATTAAGC ACTCCGCCTG GGGAGTACGG CCGCAAGGCT 840
GAAACTCAAA GGAATTGACG GGGGCCCGCA CAAGCGGTGG AGCATGTGGT TTAATTCGAA 900
GCAACGCGAA GAACCTTACC AGGTCTTGAC ATCCTCTGAA AACCCTAGAG ATAGGGCTTC 960
TCCTTCGGGA GCAGAGTGAC AGGTGGTGCA TGGTTGTCGT CAGCTCGTGT CGTGAGATGT 1020
TGGGTTAAGT CCCGCAACGA GCGCAACCCT TGATCTTAGT TGCCATCATT AAGTTGGGCA 1080
CTCTAAGGTG ACTGCCGGTG ACAAACCGGA GGAAGGTGGG GATGACGTCA AATCATCATG 1140
CCCCTTATGA CCTGGGCTAC ACACGTGCTA CAATGGACGG TACAAAGAGC TGCAAGACCG 1200
CGAGGTGGAG CTAATCTCAT AAAACCGTTC TCAGTTCGGA TTGTAGGCTG CAACTCGCCT 1260
ACATGAAGCT GGAATCGCTA GTAATCGCGG ATCAGCATGC CGCGGTGAAT ACGTTCCCGG 1320
GCCTTGTACA CACCGCCCGT CACACCACGA GAGTTTGTAA CACCCGAAGT CGGTGGGGTA 1380
ACCTTTTTGG AGCCAGCCGC CTAA 1404

Claims (3)

1.一种苏云金芽孢杆菌，其特征在于，于2016年09月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.13005；命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)3-1；所述苏云金芽孢杆菌能在有机物存在的条件下生长。
2.根据权利要求1所述的苏云金芽孢杆菌，其特征在于，所述苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1的16S rDNA序列如SEQ ID No.1所示。
3.权利要求1或2所述的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)3-1在降解原油污染水体中的应用。
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