CN110106109B - 一株魏氏芽孢杆菌及其应用 - Google Patents

一株魏氏芽孢杆菌及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一株魏氏芽孢杆菌，该菌株的保藏编号为CCTCC NO.M2019204。本发明人从经驯化的凤眼莲根部中筛选到一株微生物，发现该菌株对重金属具有极强的抗性，经菌落形态、生化及16S rDNA测序分析鉴定为魏氏芽孢杆菌(Bacillus wiedmannii strain)，该株魏氏芽孢杆菌可提高凤眼莲对重金属的富集能力，所述重金属包括Cd、Zn、Mn、Ni、Cu、Pb中的至少一种。同时可以释放IAA和ACC脱氨酶来促进凤眼莲的生长。

Description

一株魏氏芽孢杆菌及其应用
技术领域
本发明涉及微生物领域，尤其涉及一株魏氏芽孢杆菌及其应用。
背景技术
重金属原义是指比重大于5的金属(密度大于4.5克每立方厘米的金属)，包括金、银、铜、铁、铅等。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。目前中国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。
水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。金属有机化合物(如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等)比相应的金属无机化合物毒性要强得多；可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大；六价铬比三价铬毒性要大等等。重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病，都是由重金属污染引起的。重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染。重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类，有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避。因此，底泥重金属污染问题日益受到人们的重视。
近年来，凤眼莲在重金属水体污染修复中的应用越来越多，凤眼莲作为修复水体污染的先锋植物，如何有效的提高凤眼莲对重金属的富集越来越受到大家的重视。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一株魏氏芽孢杆菌及其应用。该株魏氏芽孢杆菌可提高凤眼莲对重金属的富集能力，同时可以释放IAA和ACC脱氨酶来促进凤眼莲的生长。
本发明的目的之一在于提供一株魏氏芽孢杆菌，本发明人从经驯化的凤眼莲根部中筛选到一株微生物，发现该菌株对重金属具有极强的抗性，该细菌经菌落形态、生化及16S rDNA测序分析鉴定为魏氏芽孢杆菌(Bacillus wiedmannii strain)，其菌落形态见实施例1。
本发明的目的之二在于提供所述的魏氏芽孢杆菌在提高凤眼莲对重金属的富集能力中的应用。
本发明的目的之三在于提供一种用于去除水中重金属的生物吸附剂，所述吸附剂包括所述的魏氏芽孢杆菌。
本发明的目的之四在于提供魏氏芽孢杆菌在促进凤眼莲的生长中的应用。本发明人发现本发明的魏氏芽孢杆菌可以释放一定量的IAA和ACC脱氨酶，从而促进凤眼莲的生长。
本发明的有益效果是：
本发明所筛选得到的魏氏芽孢杆菌不仅可以增加凤眼莲对重金属Cd的富集能力，而且可以释放一定量的IAA和ACC脱氨酶来帮助凤眼莲生长。内生菌不仅对Cd有较高的耐受性可达150mg/L，而且对Zn、Mn、Ni、Cu、Pb也有很好的耐受性，分比为250mg/L、1200mg/L、100mg/L、100mg/L、1200mg/L。
其中，本发明的菌株的保藏日期为2019年3月26日，保藏编号为CCTCCNO.M2019204。其分类命名为魏氏芽孢杆菌(Bacillus wiedmannii strain)，保藏单位名称为中国典型培养物保藏中心，地址为中国湖北省武汉市武汉大学，邮编：430072。
附图说明
图1为本发明提供的魏氏芽孢杆菌在平板中菌落形态图。
具体实施方式
实施例1一株魏氏芽孢杆菌的筛选与鉴定
1、凤眼莲的驯化
实验所用凤眼莲采自武汉市洪山区南湖。将采回的凤眼莲用自来水冲洗干净后，放入自来水中预培养一周。选取大小长势基本一致的凤眼莲，用去离子水冲洗干净后。再将凤眼莲放于含2.0mg/L Cd离子的Hoagland营养液中培养4周。获得经过驯化的凤眼莲植株。
2、一株魏氏芽孢杆菌的分离
获得经过驯化的植株选取其富集量高的根部进行菌种筛选：将放置于-80℃冰箱保存的凤眼莲根部用去离子水冲洗三次，之后进行表面消毒，将完好的植物组织浸入75％乙醇溶液2min，然后用3％次氯酸钠溶液浸泡2min，并用无菌水冲洗三次。将根部切碎置于LB(含10g/L胰蛋白胨、5g/L酵母粉、10g/L NaCl)培养液中培养24h，将适量培养液分别涂布于50mg/L Cd的LB琼脂培养基上。所有的平板在30℃培养72h。72h后获得相关菌株，分离纯化得到菌株。
3、菌株的鉴定
SCUEC6菌株显微观察和生理生化实验结果表明：SCUEC6菌株革兰氏染色阳性，在固体培养基平板上菌落呈乳白色、圆形、边缘整齐(如图1所示)；
进一步提取菌株的总DNA，以菌株的总DNA为模板，PCR扩增16SrDNA基因，所使用的扩增体系为擎科公司金牌扩增MIX、引物27F、引物1492、基因组DNA。扩增得到的基因片段产物进行sanger法双向测序，测序结果通过NCBI在线进行BLAST比对。SCUEC6菌株的16SrDNA序列长度为1287bp(如序列表SEQ ID NO.1所示)。序列同源性分析表明，该菌株与魏氏芽孢杆菌(Bacillus wiedmannii strain)同源性均在97.9％以上，结合生理生化特性，初步确定魏氏芽孢杆菌属，命名为菌株LX5。
实施例2菌株LX5对重金属的最大耐受浓度
分别配制含重金属离子的固体培养基，浓度从0.1mM/L起，以0.5mM递增。划线接种到新鲜的LB固体培养基上，30℃培养48h进行活化，挑取单克隆菌落接种到LB液体培养基中，30℃、120r/min振荡培养24h，收集细菌浓度OD600为1.5的菌液按100、10-1、10-2、10-3、10-4、10-5比例稀释，分别蘸取各浓度菌液点样接种至重金属固体培养基上。30℃培养，每24h观察记录细菌生长情况，120h内抑制其出现明显生长的最低重金属浓度，即该菌的最大耐受浓度见表1。
表1-本发明的菌株耐受浓度统计表
金属浓度(mg/L) Cd Zn Mn Ni Cu Pb
菌株LX5 150 250 1200 100 100 1200
实施例3菌株LX5提高凤眼莲对重金属的富集能力
凤眼莲放于含2.0mg/L Cd离子的Hoagland营养液中培养15d，不添加外源菌侧重金属的富集能力后添加菌株LX5。
结果，外源添加菌株LX5的处理组相对于对照组其根部富集Cd含量由0.498mg/L增加到0.729mg/L，增加了46.3％；其茎叶部分由0.090mg/L增加到0.149mg/L，增加了64.4％。
表2
Cd(mg/L) 根部 茎叶
实验组 0.729 0.149
对照组 0.498 0.09
实施例4菌株LX5促进凤眼莲的生长
1、将采摘回来的凤眼莲进行培养，检测IAA含量为0；添加本发明的菌株LX5，再检测IAA含量为4.1mg/L。
2、检测ACC脱氨酶含量：将本发明的菌株LX5接种于SMN培养液中振荡培养20h，4℃离心收集菌体，用SM培养液洗涤离心两次，菌体悬浮于SM培养液中，并按5％接种量接种于SMA培养液，28℃，150rpm培养48h，以不接菌株LX5的SMA培养液做调零对照，600nm测定吸光值。ACC脱氨酶的OD600是0.1063。
综上表明本发明的魏氏芽孢杆菌株可以释放一定量的IAA和ACC脱氨酶，从而可促进凤眼莲的生长。
以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Figure BDA0002038812210000061
Figure BDA0002038812210000071
序列表
<110> 华中农业大学
<120> 一株魏氏芽孢杆菌及其应用
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1287
<212> DNA
<213> Bacillus wiedmannii strain(魏氏芽孢杆菌)
<400> 1
ggacgggtga gtaacacgtg ggtaacctgc ccataagact gggataactc cgggaaaccg 60
gggctaatac cggataacat tttgaactgc atggttcgaa attgaaaggc ggcttcggct 120
gtcacttatg gatggacccg cgtcgcatta gctagttggt gaggtaacgg ctcaccaagg 180
caacgatgcg tagccgacct gagagggtga tcggccacac tgggactgag acacggccca 240
gactcctacg ggaggcagca gtagggaatc ttccgcaatg gacgaaagtc tgacggagca 300
acgccgcgtg agtgatgaag gctttcgggt cgtaaaactc tgttgttagg gaagaacaag 360
tgctagttga ataagctggc accttgacgg tacctaacca gaaagccacg gctaactacg 420
tgccagcagc cgcggtaata cgtaggtggc aagcgttatc cggaattatt gggcgtaaag 480
cgcgcgcagg tggtttctta agtctgatgt gaaagcccac ggctcaaccg tggagggtca 540
ttggaaactg ggagacttga gtgcagaaga ggaaagtgga attccatgtg tagcggtgaa 600
atgcgtagag atatggagga acaccagtgg cgaaggcgac tttctggtct gtaactgaca 660
ctgaggcgcg aaagcgtggg gagcaaacag gattagatac cctggtagtc cacgccgtaa 720
acgatgagtg ctaagtgtta gagggtttcc gccctttagt gctgaagtta acgcattaag 780
cactccgcct ggggagtacg gccgcaaggc tgaaactcaa aggaattgac gggggcccgc 840
acaagcggtg gagcatgtgg tttaattcga agcaacgcga agaaccttac caggtcttga 900
catcctctga caaccctaga gatagggctt ctccttcggg agcagagtga caggtggtgc 960
atggttgtcg tcagctcgtg tcgtgagatg ttgggttaag tcccgcaacg agcgcaaccc 1020
ttgatcttag ttgccatcat ttagttgggc actctaaggt gactgccggt gacaaaccgg 1080
aggaaggtgg ggatgacgtc aaatcatcat gccccttatg acctgggcta cacacgtgct 1140
acaatggacg gtacaaagag ctgcaagacc gcgaggtgga gctaatctca taaaaccgtt 1200
ctcagttcgg attgtaggct gcaactcgcc tacatgaagc tggaatcgct agtaatcgcg 1260
gatcagcatg ccgcggtgaa tacgtta 1287

Claims (4)

1.一株芽孢杆菌Bacillus wiedmannii，其特征在于，其保藏编号为：CCTCC NO：M2019204。
2.如权利要求1所述的芽孢杆菌Bacillus wiedmannii在提高凤眼莲对重金属Cd的富集能力中的应用。
3.一种用于去除水中重金属的生物吸附剂，其特征在于，所述重金属为Cd，所述吸附剂包括权利要求1所述的芽孢杆菌Bacillus wiedmannii。
4.如权利要求1所述的芽孢杆菌Bacillus wiedmannii在促进凤眼莲的生长中的应用。
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