CN115612644B - 一种具有重金属去除功能的嗜麦芽窄食单胞菌及其应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种具有重金属去除功能的嗜麦芽窄食单胞菌及其应用，重金属抗性菌为嗜麦芽窄食单胞菌Stenotrophomonasmal tophilia，该重金属抗性菌保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，保藏编号为GDMCC No：62558。本申请还提供了重金属抗性菌在重金属污染土壤或水体治理中的应用，其中，重金属包括铅、铜、锌、镍和锰中的至少一种。本申请的重金属抗性菌有较好地重金属去除能力，能够用于重金属污染土壤治理，具有成本低、效率高和不会产生二次污染等优点。

Description

一种具有重金属去除功能的嗜麦芽窄食单胞菌及其应用
技术领域
本发明涉及微生物领域，更具体地，涉及耐重金属的嗜麦芽窄食单胞菌及其应用。
背景技术
重金属具有致畸、致癌、致突变作用，由于重金属不易被生物体降解，且能通过食物链传递并富集，可经多种途径进入人体，严重危害人体健康。水体重金属污染主要是指水体中的镉、铜、铅、锌、镍、锰、钴等金属离子的浓度超过了一定的浓度标准而引起的，成为水体污染中危害极大的一种。
镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉的生物半衰期为10-30年，即使停止接触，大部分既往蓄积的镉仍继续停留在人体内。肾脏是镉最重要的蓄积部位和靶器官，严重的可导致肾衰竭；对骨骼的影响则是骨软化和骨质疏松；对其他的身体组织也会造成严重损伤。
铅经消化道吸收后，在人体内蓄积。主要存在于骨骼中，少量蓄积在肝、脑、肾和血液中，铅可以对造血系统造成危害，引起贫血和溶血。长期摄入铅后，可引起慢性铅中毒肾病。铅中毒还可导致人类死胎和流产、致癌、致突变。
铜、锌、钴是动植物的一种必需元素，但是过量的铜也是会引起肝硬化、腹泻、运动障碍等问题。锌、钴等重金属的过量摄入，同样会引起以上问题。
水体中的重金属大多来自工业领域，包括采矿业、冶金业、选矿业、制革、油漆和电镀业等。由于某些原因未经处理的废水就排入湖泊、河流以及海洋中，造成水体重金属污染。水体中的重金属在其浓度很小时就会产生毒性，具有高度危害性和难治理性。2010年10月1日起正式实施的新国家标准《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467—2010)规定水体中镍的最高排放浓度为0.5mg/L，总铅的最高排放浓度为0.2mg/L，总锌的最高排放浓度为1.5mg/L，总铜的最高排放浓度为0.5mg/L。
重金属的治理，主要有物理、化学和生物修复。而生物修复中常用的微生物修复法由于经济、生态效益等优点，在重金属污染治理中占有重要地位。微生物修复法是利于细菌、真菌等微生物对水体中的重金属进行吸附的过程，主要原理是利用水体中的微生物或者经驯化的高效微生物，在适合的条件，通过微生物的还原反应将重金属离子还原或吸附成团沉淀，降低水体屮重金属含量。
发明内容
本申请提供了一种重金属抗性菌，一种重金属抗性菌，所述重金属抗性菌为嗜麦芽窄食单胞菌Stenotrophomonas maltophilia，所述重金属抗性菌保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，保藏编号为GDMCC No：62558。
本发明还提供了重金属抗性菌在重金属污染土壤或水体治理中的应用，其中，重金属包括铅、铜、锌、镍和锰中的至少一种。
本申请的重金属抗性菌表现出比较强的重金属耐受性能，对铅和镍等重金属有较强的吸附作用，可以将该菌株用于重金属污染的水体和土壤的生物修复。另外，本发明利用土壤环境中的微生物对重金属污染物进行钝化吸附来降低水体和土壤中的毒性，具有成本低、效率高和不会产生二次污染等优点。
附图说明
图1是嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia.)在培养基上的形态图。
图2是嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia.)在显微镜(10*100)下的形态。
图3示出了菌株MPEB001198416S rDNA序列系统发育树。
图4示出了不同pH值下培养16h的菌株OD值。
本发明提供的重金属抗性菌，属于黄单胞菌目的黄单胞菌科，为嗜麦芽窄食单胞菌Stenotrophomonas maltophilia MPEB0011984，分类学名称为Stenotrophomonasmaltophilia，于2022年6月21日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，保藏号为：GDMCC No：62558；保藏地址为：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明提供了一株嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia.)，该菌分离自广东清远电子厂周边土壤。
本发明的嗜麦芽窄食单胞菌的分离方法包括如下步骤：
将1mg土壤样品加入到装有50ml MHB(牛肉粉2g/L，可溶性淀粉1.5g/L，酸水解酪蛋白17.5g/L，pH 7.4)的250ml锥形瓶中，将锥形瓶放置在35℃，150RPM摇床中培养24h后，取其中1ml加入Pb2+浓度为200mg/L的溶液中培养48h，再转入Pb2+浓度为300mg/L的培养基中继续培养48h。取最后溶液中的20ul培养液在含Pb2+浓度为500mg/L的固体培养基上划线培养。挑选不同形态的单克隆分别接种到未加任何金属离子的MHA(牛肉粉6g/L，可溶性淀粉1.5g/L，酸水解酪蛋白17.5g/L，琼脂17g/L，pH 7.3)中培养24h。直到培养出菌落特征一致的纯菌种。将分离得到的菌株进行多种重金属最小抑菌浓度(MIC)测定。测定方法采用96孔板筛选。即用含锰、镍、铜、锌、镉等重金属浓度为100-3500mg/L的培养基在96孔板中对菌株进行重金属MIC检测，于35℃培养基中培养48h，重复3次。选择其中对这些重金属耐受性最高的菌株为目标菌株，并进行菌株鉴定。
经过分离纯化，筛选得到重金属抗性菌株，菌株编号为MPEB0011984。菌株MPEB0011984的特征描述如下：
形态：该菌株在MHA平板上35℃培养24h观察菌落呈淡黄色，表面光滑，有光泽(图1)；菌株的个体呈杆状，两端钝圆，不规则分散排列(图2)，对该菌株进行革兰氏染色，显示为革兰氏阴性菌。
金属耐受性：将复壮16h的菌株在含重金属平板上进行划线培养。重金属平板分别为：含锌0.6g/L，含锰2g/L，含铅2.5g/L，含镍0.4g/L，含铜0.6g/L，含镉0.3g/L。在培养24小时后，MBEP0011984能在含锌、锰、铅、镍和镉的平板上生长。通过平板实验可以认为，该菌株耐受这个浓度的重金属，即锰2g/L，铅2.5g/L，镍0.4g/L，铜0.6g/L，镉0.3g/L。该菌株对高浓度重金属的耐受性为其去除重金属的应用提供基础。
16s分析：从本发明所述菌株纯培养物中提取基因组DNA，利用通用软件27F和1492r进行扩增和测序，进一步通过MEGA软件构建系统进化树(图3)。结果显示该菌为嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia.)。
生理生化反应特征：该菌的pH生长适宜范围为5-9，在这个pH段中添加低剂量Zn2+也不影响其生长。
菌株抗生素抗性反应(表1)，结果显示菌株对氯霉素、头孢他啶、替加环素、环丙沙星、左氧氟沙星都敏感。
表1
抗生素 抗性结果
氯霉素 S
头孢他啶 S
替加环素 S
环丙沙星 S
左氧氟沙星 S
pH值对菌株生长的影响：将活化16h的细菌以6％的接种量加在pH＝3-11的溶液中的MHB中，所有样品分成3份，150RPM摇床培养16h。用分光光度计检测，培养基校零。pH在5-9时细菌生长差值较小，pH在4以下时细菌无法生长。添加低剂量的Zn2+(20mg/l)对细菌的生长影响较小，如图4所示。
菌株对重金属的去除效果
在MHB培养基中按2％的接种量接入MPEB0011984的种子液，35℃，150RPM恒温摇床培养18h。8000r/min离心10min收集菌体，用超纯水洗涤菌体3次，将湿菌体作为生物吸附剂。
在pH 7.0和25℃温度下，将一定量的湿菌体投加到已知浓度的重金属溶液中，添加湿菌体的量为2.5g/L。150RPM恒温振荡一定时间后，取样，8000r/min离心10min，用SpectrAA220型原子吸收分光光度计测定上清中剩余重金属离子的浓度，计算去除效率。
细菌的吸附能力计算：菌株对重金属的去除效率R的计算方法：
Figure BDA0003871618390000051
其中，R为重金属的去除效率，C0为重金属的初始浓度(mg/L)，Ce为平衡时溶液中重金属的浓度(mg/L)。
将金属溶液配置成下表的低浓度。重金属溶液的金属含量见下表2，每组重复3次。菌株对高浓度金属溶液的最高去除能力见下表2，表2示出了菌株对各种重金属的去除能力。
表2
Figure BDA0003871618390000052
由上可知，菌株MPEB0011984对Mn2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+都表现较强的耐受能力。铅的浓度为60mg/L时，该菌对铅的吸附能达到98％以上。另外，低剂量的Zn2+对该菌的生长影响较小。将高度重金属抗性菌株MPEB0011984制备成重金属去除剂，能够大规模地应用在重金属污染土壤或水体的修复中。
本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (2)

1.一种重金属抗性菌，其特征在于，所述重金属抗性菌为嗜麦芽窄食单胞菌Stenotrophomonas maltophilia，所述重金属抗性菌保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，保藏编号为GDMCC No：62558。
2.根据权利要求1所述的重金属抗性菌在重金属污染土壤或水体治理中的应用，其中，重金属包括铅、铜、锌、镍和锰中的至少一种。
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