CN113755405A - 芽孢杆菌属细菌f12及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一株芽孢杆菌属(Bacillus sp.)细菌F12，所述芽孢杆菌属细菌F12保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期2021年8月30日，保藏号CCTCC NO:M20211097，保藏地址中国武汉武汉大学。本发明还公开了所述芽孢杆菌属细菌F12在污水净化中的应用。本发明的芽孢杆菌属细菌F12能够有效降解污水中的有机物以及氮、磷，对总氮的去除率达90.66％，对总磷的去除率达57.87％，对COD的去除率达97.26％。

Description

芽孢杆菌属细菌F12及其应用
技术领域
本发明属于微生物净化污水领域。更具体地说，本发明涉及一株芽孢杆菌属细菌F12及其应用。
背景技术
城市污水和工业废水中普遍含有大量有机物，如糖类、蛋白质、油脂等，也常含有较高的氮、磷、硫等营养盐。若直接排放到江河、海洋，极易引发浮游生物急剧繁殖，水体富营养化，使鱼虾、贝类等生物大量死亡，最终破坏水生态平衡。随着城镇化的发展，城市污水的产量与日俱增，城市污水的处理处置问题也愈加突出。相比物理和化学处理污水的方法，采用生物技术，如施加微生物菌剂则较为经济、绿色，对水体不会造成二次污染。因此，筛选出具有高效降解城市污水中有机物以及去除氮、磷等营养盐的微生物具有重要意义。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一株芽孢杆菌属细菌F12，其对城市污水具有净化作用，并且净化效率较高。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一株芽孢杆菌属(Bacillussp.)细菌F12，所述芽孢杆菌属细菌F12保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期2021年8月30日，保藏号CCTCC NO:M20211097，保藏地址中国武汉武汉大学。
一株所述芽孢杆菌属细菌F12的应用，所述芽孢杆菌属细菌F12用于净化污水。
优选的是，所述芽孢杆菌属细菌F12用于去除污水中的有机物、氮、磷。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、本发明的芽孢杆菌属细菌F12能够有效降解污水中的氮、磷含量，对总氮的去除率达90.66％，对总磷的去除率达57.87％，对COD的去除率达97.26％。
第二、本发明的芽孢杆菌属细菌F12能够分解一些常见单糖、多糖，在食品发酵、餐厨垃圾降解、市政污泥处理方面具有潜在的应用价值。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为芽孢杆菌属细菌F12显微镜(1000×)观察照片；
图2为芽孢杆菌属细菌F12菌落形态平皿照片；
图3为芽孢杆菌属细菌F12基于16S rRNA基因序列比对结果以Paenibacilluspolymyxa DSMZ 36(X57308)为外支构建的Neighbor-Joining系统发育树；
图4为芽孢杆菌属细菌F12对总氮的去除效果图；
图5为芽孢杆菌属细菌F12对总磷的去除效果图；
图6为芽孢杆菌属细菌F12对COD的去除效果图；
图7为芽孢杆菌属细菌F12在试验期间pH的变化图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
<菌株的筛选及获得>
从武鸣污水处理厂获取脱水后的污泥，添加鸡粪，进行堆肥发酵。利用无菌袋采集发酵产物适量，与蒸馏水按照1:10的体积比配制为菌悬液，在常压无菌条件下37℃恒温振荡培养30min；将恒温震荡培养物进行倍比稀释，稀释为不同系数的菌悬液，系数为10-1-10-6。最后采用稀释涂布法将各悬浊度的悬浊液涂布于培养基，37℃培养18-24h。培养产物放于55℃高温培养箱中进一步培养，筛选可耐受高温的菌株。根据菌落形态和表观挑取单一菌株重复划线，从而得到本发明菌株，命名F12。
菌种培养所用培养基：LB培养基。
<菌种的鉴定>
对菌株F12进行革兰氏染色及显微形态观察，观察内容包括菌落形态、颜色、边缘结构及是否产生芽孢等。挑取适量纯培养物用于总DNA提取及16SrRNA序列扩增，序列结果如SEQ.NO.1所示。
该菌株F12为革兰氏阳性菌，呈杆状，菌体一端有椭圆形芽孢存在，在LB培养基37℃生长良好，菌落呈米白色圆形，菌落表面光滑，较大，扁平，边缘不规则，如图1、图2所示。
该菌株F12基于16S rRNA基因序列比对结果以Paenibacillus polymyxa DSMZ 36(X57308)为外支构建的Neighbor-Joining系统发育树如图3所示。根据16SrRNA分子系统发育分析结果可知，本发明筛选的菌株F12隶属于芽孢杆菌属，同时和Bacillusparanthracis、Bacillus nitratireducens、Bacillus paramycoides、Bacillusanthracis有较近的亲缘关系。
<菌种的生理特性测定>
对菌株F12进行生理生化特性测试，具体方法为采用API20E生化鉴定试剂盒，按照操作说明进行。
生理生化特性测试结果如表1、表2、表3、表4所示。表1、表2的结果表明，该菌株F12可以代谢产生胞外酶—明胶酶，能分解明胶产生氨基酸。F12不能发酵葡萄糖产酸，与其具有较近亲缘关系的Bacillus paramycoides、Bacillus nitratireducens、Bacillusparanthracis、Bacillus anthracis、Bacillus pseudomycoides可以利用葡萄糖产生丙酮酸；本发明筛选的菌株F12和Bacillus anthracis、Bacillus pseudomycoides不能利用柠檬酸钠；此外F12和Bacillus paramycoides均不产生精氨酸双水解酶，Bacillusnitratireducens、Bacillus paranthracis、Bacillus anthracis和Bacilluspseudomycoides则可以产生精氨酸双水解酶。表3、表4结果表明，本发明筛选的菌株F12可以分解葡萄糖、果糖、N-乙酰-葡糖胺、麦芽糖、蔗糖、海藻糖等糖类产酸，但不能利用核糖、甘油、半乳糖等作为碳源产酸。综合比较菌株F12和模式菌株的生理生化特性，可知F12菌株不同于亲缘关系较近种类，其在碳源氧化、碳源利用及产生胞外酶方面具有特殊性。
经鉴定，该菌株F12为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)细菌，该芽孢杆菌属细菌F12保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期2021年8月30日，保藏号CCTCC NO:M20211097，保藏地址中国武汉武汉大学。
综合生理生化数据，本发明所筛选的芽孢杆菌属细菌F12能够分解一些常见单糖、多糖，在工业发酵、餐厨垃圾处理、市政污泥处理等方面具有潜在的应用价值。
表1芽孢杆菌属细菌F12生理生化特性(API20E)–酶活、碳源氧化
Figure BDA0003306085970000041
+：阳性反应；-：阴性反应；W：弱阳性反应
表2芽孢杆菌属细菌F12与模式菌(1)Bacillus paramycoides、(2)Bacillusnitratireducens、(3)Bacillus paranthracis、(4)Bacillus anthracis、(5)Bacilluspseudomycoides生理生化特性比较(API-20E)
Figure BDA0003306085970000051
注；模式菌(1)Bacillus paramycoides、(2)Bacillus nitratireducens、(3)Bacillus paranthracis、(4)Bacillus anthracis、(5)Bacillus pseudomycoides生理生化结果均引自文献Y Liu,J Du,Q Lai,R Zeng,D Ye,J Xu.Proposal of nine novelspecies of the Bacillus cereus group.Int J Syst Evol Microbiol 2017；67:2499–2508.
+：阳性反应；-：阴性反应；W：弱阳性反应
表3芽孢杆菌属细菌F12生理生化特性(API-50CHB)–利用碳源产酸
Figure BDA0003306085970000061
+：阳性反应；-：阴性反应；；W：弱阳性反应
表4芽孢杆菌属细菌F12与模式菌(1)Bacillus paramycoides、(2)Bacillusnitratireducens、(3)Bacillus paranthracis、(4)Bacillus anthracis、(5)Bacilluspseudomycoides生理生化特性比较(API-50CHB)
Figure BDA0003306085970000071
注；模式菌(1)Bacillus paramycoides、(2)Bacillus nitratireducens、(3)Bacillus paranthracis、(4)Bacillus anthracis、(5)Bacillus pseudomycoides生理生化结果均引自文献Y Liu,J Du,Q Lai,R Zeng,D Ye,J Xu.Proposal of nine novelspecies of the Bacillus cereus group.Int J Syst Evol Microbiol 2017；67:2499–2508.
+：阳性反应；-：阴性反应；W：弱阳性反应
<净水效果试验>
1、生活污水的配置
葡萄糖0.1700g，可溶性淀粉0.1600g，牛肉膏0.0400g，CH3COONa 0.2330g，NH4Cl0.0255g，(NH4)2SO4 0.0284g，KH2PO4 0.0700g，Na2CO3 0.0600g，蛋白胨0.1580g，水1000mL。
2、将配置的生活污水分装到三角瓶中，高压灭菌。
3、测定该芽孢杆菌属细菌F12的生长曲线，细菌在培养2h后进入对数期。
4、取对数期的菌液，接种至配置的生活污水中，接种量为3％，测初始、1d、3d、5d后实验体系中的总氮、总磷、COD、pH值的变化。
总磷的测定方法：钼酸铵分光光度法(参照GB11893-89)。
总氮的测定方法：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(参照GB11894-89)。
COD的测定方法：重铬酸钾法(参照GB11914-89)。
pH的测定方法：采用pH计。
5、试验结果
总氮(TN)的去除率如图4所示，芽孢杆菌属细菌F12对总氮的去除率达90.66％以上。
总磷(TP)的去除率如图5所示，芽孢杆菌属细菌F12对总磷的去除率达57.87％以上。
COD的去除率如图6所示，芽孢杆菌属细菌F12对COD的去除率达97.26％以上。
pH变化如图7所示，试验期间pH基本稳定，变化不大。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Figure BDA0003306085970000091
Figure BDA0003306085970000101
<110>南宁师范大学
<120>芽孢杆菌属细菌F12及其应用
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1470
<212> DNA
<213> Bacillus sp.
<400> 1
cgtgctatac atgcagtcga gcgaatggat taagagcttg ctcttatgaa gttagcggcg 60
gacgggtgag taacacgtgg gtaacctgcc cataagactg ggataactcc gggaaaccgg 120
ggctaatacc ggataacatt ttgaaccgca tggttcgaaa ttgaaaggcg gcttcggctg 180
tcacttatgg atggacccgc gtcgcattag ctagttggtg aggtaacggc tcaccaaggc 240
aacgatgcgt agccgacctg agagggtgat cggccacact gggactgaga cacggcccag 300
actcctacgg gaggcagcag tagggaatct tccgcaatgg acgaaagtct gacggagcaa 360
cgccgcgtga gtgatgaagg ctttcgggtc gtaaaactct gttgttaggg aagaacaagt 420
gctagttgaa taagctggca ccttgacggt acctaaccag aaagccacgg ctaactacgt 480
gccagcagcc gcggtaatac gtaggtggca agcgttatcc ggaattattg ggcgtaaagc 540
gcgcgcaggt ggtttcttaa gtctgatgtg aaagcccacg gctcaaccgt ggagggtcat 600
tggaaactgg gagacttgag tgcagaagag gaaagtggaa ttccatgtgt agcggtgaaa 660
tgcgtagaga tatggaggaa caccagtggc gaaggcgact ttctggtctg taactgacac 720
tgaggcgcga aagcgtgggg agcaaacagg attagatacc ctggtagtcc acgccgtaaa 780
cgatgagtgc taagtgttag agggtttccg ccctttagtg ctgaagttaa cgcattaagc 840
actccgcctg gggagtacgg ccgcaaggct gaaactcaaa ggaattgacg ggggcccgca 900
caagcggtgg agcatgtggt ttaattcgaa gcaacgcgaa gaaccttacc aggtcttgac 960
atcctctgac aaccctagag atagggcttc tccttcggga gcagagtgac aggtggtgca 1020
tggttgtcgt cagctcgtgt cgtgagatgt tgggttaagt cccgcaacga gcgcaaccct 1080
tgatcttagt tgccatcatt aagttgggca ctctaaggtg actgccggtg acaaaccgga 1140
ggaaggtggg gatgacgtca aatcatcatg ccccttatga cctgggctac acacgtgcta 1200
caatggacgg tacaaagagc tgcaagaccg cgaggtggag ctaatctcat aaaaccgttc 1260
tcagttcgga ttgtaggctg caactcgcct acatgaagct ggaatcgcta gtaatcgcgg 1320
atcagcatgc cgcggtgaat acgttcccgg gccttgtaca caccgcccgt cacaccacga 1380
gagtttgtaa cacccgaagt cggtggggta acctttttgg agccagccgc ctaaggtggg 1440
acagatgatt gggggtgaag tctcgcgggg 1470

Claims (3)

1.一株芽孢杆菌属(Bacillus sp.)细菌F12，其特征在于，所述芽孢杆菌属细菌F12保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期2021年8月30日，保藏号CCTCC NO:
M20211097。
2.如权利要求1所述芽孢杆菌属细菌F12的应用，其特征在于，所述芽孢杆菌属细菌F12用于净化污水。
3.根据权利要求2所述芽孢杆菌属细菌F12的应用，其特征在于，所述芽孢杆菌属细菌F12用于去除污水中的有机物、氮、磷。
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