CN115851513B - 一株具有镉离子清除功能的眼底球菌及其应用 - Google Patents
一株具有镉离子清除功能的眼底球菌及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一株具有镉离子清除功能的眼底球菌及其应用。该菌株为眼底球菌Fundicoccus sp.No.9，是一株新的微生物菌种，其保藏编号为GDMCC No:62818。该菌株对浓度为0.1mM‑1mM的镉离子处理72h清除率达到91.9％‑37.2％，呈现一定的时间和镉离子浓度依赖性，而镉离子是常见的环境重金属污染物，因此，本发明所提供的微生物新种在环保领域具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一株具有镉离子清除功能的眼底球菌及其应用。
背景技术
镉是一种银白色有光泽的重金属，化学符号Cd，原子序数48。重金属镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，镉的慢性毒性通常最先表现出功能异常的是肾脏功能损伤，之后最明显的症状是骨骼方面，即“痛痛病”的表现。镉不及时排出的话还会有进一步的伤害；误食了镉的化合物可引起人体的急性中毒，潜伏期过后(汞有神经毒性潜伏期更长更明显)，机体会出现急剧的胃肠剌激的症状，并导致全身疲乏、肌肉酸痛和虚脱等；与此同时，镉在人体内代谢较慢，镉长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，且对呼吸道产生刺激，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显，此外，镉还可导致骨质疏松和软化。
随着有色金属矿的采掘和冶炼加工业的发展，我国导致了土壤镉污染形势严峻。2005年的广东北江镉污染、2009年的湖南浏阳镉污染、2011年的云南曲靖镉污染以及2012年的广西龙江镉污染等备受各方关注，解决土壤环境中重金属镉污染问题迫在眉睫。欧盟将镉列为高危害有毒物质和可致癌物质并予以规管，美国环境保护署限制排入湖、河、弃置场和农田的镉量并禁止杀虫剂中含有镉。
目前环境中镉离子传统治理途径主要是物理、化学和植物吸附等方法，但上述方法普遍存在投资费用高、有二次污染隐患和修复效率低等缺点，而微生物生长速度快，营养条件和环境条件要求低，具有重要的优势，研究表明微生物对重金属的生物积累机理主要是胞外络合作用、胞外沉淀作用以及胞内积累等三种形式，微生物通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子或者通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子，将重金属离子富集在细胞表面或者内部等。因此，筛选和发现具有高效降解或者吸附重金属镉离子的微生物菌种资源，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种能够吸附镉离子的微生物新物种：眼底球菌Fundicoccus sp.No.9，该菌株保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏地址是：广东省广州市越秀区先烈中路100号大院59栋5楼，保藏编号为：GDMCC No:62818。
本发明的第二个目的是提供一种微生物菌剂，该菌剂含有上述的眼底球菌Fundicoccussp.No.9。
本发明的第三个目的是提供上述的眼底球菌Fundicoccus sp.No.9或上述的微生物菌剂在清除环境中镉离子中的应用。
进一步的，所述的环境为土壤环境和/或水体环境。
进一步的，所述的镉离子为二价镉离子。
本发明的第四个目的是提供一种清除镉离子的方法，将上述的眼底球菌Fundicoccus sp.No.9或上述的微生物菌剂添加至镉离子污染的环境中进行吸附。
优选的，所述的吸附的处理时间为48～72h。
本发明的第五个目的是提供上述的眼底球菌Fundicoccus sp.No.9在制备清除镉离子的产品中的应用。
优选的，所述的产品包括镉离子吸附剂、镉离子钝化剂。
本发明的第六个目的是提供一种镉离子吸附剂或镉离子钝化剂，其含有上述的眼底球菌Fundicoccus sp.No.9。
本发明具备的有益效果：
本发明所提供的微生物新种：眼底球菌Fundicoccus sp.No.9，该菌株对浓度为0.1mM-1mM的镉离子处理72h清除率达到91.9％-37.2％，呈现一定的时间和镉离子浓度依赖性，而镉离子是常见的环境重金属污染物，因此，本发明所提供的微生物新种在环保领域具有较好的应用价值。
本发明的眼底球菌Fundicoccus sp.No.9于2022年09月12日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，邮编为：510070，保藏编号为：GDMCC No:62818。
附图说明
图1是本发明的眼底球菌投射电子显微镜照片。
图2是本发明的眼底球菌基于16S RNA基因序列构建的邻接法Neighbor Joining(NJ)系统发育进化树。
图3是本发明的眼底球菌磷酸类脂图。其中DPG：二磷酸甘油脂(diphosphatidylglycerol)；PG：磷脂酰甘油脂(phosphatidylglycerol)；GL：糖脂(glycolipids)；PL：磷脂(phospholipid)。
图4是本发明的眼底球菌吸附镉离子的效果图。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：眼底球菌的分离和鉴定
1、眼底球菌的分离
本发明的眼底球菌是从广东省广州市花都区化妆品企业腐败变质眼膜样品中分离培养得到的。具体的分离方法为：取3片眼膜，用无菌剪刀剪成小段以后，转移到10mL PBS缓冲液中，然后，取1mL上清液按10倍梯度稀释，分别将0.1mL不同梯度的稀释液涂布在卵磷脂吐温80培养基(广东环凯微生物科技有限公司，货号027020)上，30℃培养箱培养，每天观察，待有菌落长出后，挑取单菌落，并经过多次的重复划线培养，从而获得眼底球菌的分纯菌株，并将其命名为No.9号菌株。
2、眼底球菌的鉴定
1.表型特征：将No.9号菌株划线接种于卵磷脂吐温80培养基上，置于30℃培养箱培养7天，取出观察菌落形态。细胞形态观察、革兰氏染色、淀粉水解、运动性实验、接触酶等测定参见《常见细菌鉴定手册》；氧化酶、β-半乳糖苷酶、尿酶、葡萄糖发酵、吲哚、硝酸盐还原和明胶等采用API 20NE试剂条；眼底球菌对不同碳氮源的利用情况则分别使用API 20NE和Biolog GN III，操作按照说明书进行。
形态特征：No.9号菌株在卵磷脂吐温80平板上30℃培养7天以后，菌落圆形、边缘规则、表明光滑、不透明、菌落未散发明显气味、细胞呈球状、单端有鞭毛、运动、无芽孢、好氧生长；同时，用投射电镜观察菌的形态，菌体细胞呈不规则圆形或椭圆形，形成链，每个单细胞的平均直径为0.7×1.3μm，如图1所示。
生理生化特征：革兰氏染色为阳性，氧化酶、β-半乳糖苷酶、尿酶、精氨酸双水解酶、葡萄糖发酵、吲哚、硝酸盐还原、水解七叶灵均为阴性，接触酶、淀粉水解和明胶液化均为阳性，能利用葡萄糖、阿拉伯糖、甘露醇、N-乙酰-葡萄糖胺、麦芽糖、葡萄糖酸盐、海藻糖、蔗糖和D-半乳糖，但不能利用己二酸、苹果酸、苯乙酸、柠檬酸、癸酸、甘露醇、乳糖、β-甲酰-D-葡糖苷、D-水杨苷、3-甲酰葡萄糖、D-岩藻糖和肌苷。
本发明的No.9号菌株与其同源性较高的眼底球菌属已发表的模式菌株进行了生理生化特征的比较，结果如表1所示。
表1.No.9号菌株与同源性较高的模式菌株微生物学特性比较
注：“+”表示阳性；“-”表示阴性；“w”表示弱阳性；“nr”表示未测定。
2.遗传发育分析：采用细菌通用引物27F：5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’和1492R：5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’进行眼底球菌No.9号菌株的16S rRNA基因的PCR扩增，将获得的PCR产物经过切胶回收后克隆测序，获得其序列信息(其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示)，将序列信息与NCBI数据库进行Blast比对，得到与其相似度最高的已发表模式种信息，采用生物学软件MEGA 7.0构建No.9号菌株的邻接法Neighbor Joining(NJ)系统发育树，如图2所示。
16S rRNA基因扩增和序列比对发现，本发明中的No.9号菌株和Fundicoccusignavus WS4937T以及Fundicoccus fermenti F-1T形成一个独立的分支，并且，No.9号菌株和Fundicoccus ignavus WS4937T以及Fundicoccus fermenti F-1T的16S RNA相似度分别为：95.78％和93.00％，小于国际公认的细菌新种分类界限阈值：98.7％；与此同时，根据No.9基因组的测序结果，与该菌株所在气球菌科的所有模式菌株基因组(共计30个)进行平均核苷酸一致性Average Nucleotide Identity(ANI)分析发现，No.9号菌株和Fundicoccus ignavus WS4937T以及Fundicoccus fermenti F-1T的ANI数值为：69.14％和69.87％，而与其它模式菌株的ANI数值最高是：93.80％，结果小于国际公认的新种临界值：95％，这表明No.9号菌株是眼底球菌属的一个新物种。
No.9号菌株的16S rRNA序列如SEQ ID NO.1所示，具体为：AGAGTTTGATCATGGCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGTACGCACGGAGAGGAAACTTGTTTCTTTGATGTGAGTGGCGAACGGGTGAGTAACACGTGGGAAACCTACCCTTTAGCGGGGGATAACAGTCGGAAACGATTGCTAATACCGCATAGATCTTTTCTTCGCCTGAAGGAAAGCGGAAAAGTGGCTTTCATGCTACTACTAAAGGATGGTCCCGCGGTGCATTAGCTAGTTGGTAAGGTAACGGCTTACCAAGGCAACGATGCATAGCCGACCTGAGAGGGTAATCGGCCACATTGGGACTGAGACACGGCCCAAACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGACGCAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGTGTGAAGAAGGTTTTCGGATCGTAAAGCACTGTTATTAGAGAAGAACACCCACTAGAGTAACTGTTAGTGGATTGACGGTATCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGATTTATTGGGCGTAAAGGGAGCGCAGGCGGTGACTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCACGGCTCAACCGTGGAGGGTCATTGGAAACTGAGTCACTTGAGTGCAGAAGAGGAAAGTGGAATTCCATGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGATATATGGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACTTTCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGCTCGAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTGGAGGGTTTCCACCCTTCAGTGCTGGAGTTAACGCAATAAGCACTCCGCCTGGGGAGTACGACCGCAAGGTTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGACCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATCCCCTGCATACTCTAGAGATAGAGGAAGTCCTTCGGGACAGGGAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCCTATAACTAGTTGCCAGCATTCAGATGGGGACTCTAGTTAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGATGGTACAACGAGCAGCGAACTCGCGAGAGTCAGCGAATCTCTAAAAGCCATTCTCAGTTCGGATTGTAGGCTGCAACTCGCCTACATGAAGCCGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCACGCCGCGGTGAATCCGTTCCCGGGTCTTGTACACACCGCCCGTCACACCACGAGAGTTTGTAACACCCGAAGCCGGTGGCCTAACCTTTTGGAGGGAGCCGTCGAAGGTGGGATAGATGATTGGGGTGAAGTCGTAACAAGGTAACC。
3.化学分类特征：脂肪酸提取和测定采用MIDI公司的标准方法(Sasser,1990)，磷酸类脂的分析采用Schleifer和Kandler(1972)报道的方法，主要参照Collins(1977)报道的方法进行菌体呼吸醌的提取和HPLC分析。
将本发明的No.9号菌株与其同源性最高的眼底球菌属已发表模式种进行了脂肪酸组分成分的比较，结果如表2所示。
表2.No.9号菌株与同源性最高的模式菌株脂肪酸组分比较(％)
注：“-”表示无；特征总结3：C16:1ω7с/C16:1ω6с；特征总结5：C18:2ω6,9с/C18:0ante；特征总结8：C18:1ω7с/C18:1ω6с；特征总结9：C17:1isoω9с/C16:0 10-methyl。
同时，磷酸类脂的跑板结果(图3)分析发现，No.9号菌株主要含有：两种糖脂(Glycolipids；GL)、三种磷脂(Phospholipids；PL)、一种磷脂酰甘油脂(Phosphatidylglycerol；PG)和一种二磷脂酰甘油脂(Diphosphatidylglycerol；DPG)；同时发现，No.9号菌株中的主要醌型是MK-G。
综合表型特征、遗传发育分析、化学分类特征，本发明的No.9号菌株是眼底球菌属一个新的物种，将其命名为Fundicoccus sp.No.9，已于2022年09月12日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，邮编为：510070，保藏编号为：GDMCC No:62818。
实施例2：眼底球菌对镉离子吸附的效率测定
为了研究No.9号菌株对重金属Cd2+的清除效果作用，将不同浓度的Cd2+加入湿菌体中进行混合培养，用电感耦合等离子体质谱仪测量上清液中剩余的Cd2+浓度，对No.9号菌株吸附Cd2+规律进行研究。
No.9号菌株接种BHI培养基(广东环凯微生物科技有限公司，货号024053)37℃培养2d。离心收集No.9号菌株菌体，用生理盐水清洗菌体培养基，称取100mg湿重菌体，分别加入100μL、500μL和1000μL浓度为10mM CdCl2·2.5H2O母液，并分别定容到10mL，使整个体系的Cd2+终浓度为0.1、0.5、1mM，振荡混匀后，取300μL混合液10000rpm离心2min，取100μL上清液加入900μL 2％硝酸进行消化。用0.22μm滤膜过滤。其余样品放入37℃摇床180rpm培养，分别在24、48、72小时分别取样，加入2％硝酸稀释成合适浓度。上样电感耦合等离子体质谱仪(ICP/MS)测培养基中剩余Cd2+含量。
仪器参考条件：RF功率为1280W、载气流量1.14L/min、采样深度为7mm、雾化器为Barbinton型、采样锥类型为镍锥。
结果：No.9号菌株对水相中Cd2+具有清除作用，大约在48h吸附量达到最大值，在72h细菌对Cd2+去除率降低，菌株对Cd2+最大清除量大约为5.05mmol/g(图4)。
由于镉离子是重要的环境污染物，而本发明所提供的微生物新种眼底球菌No.9号菌株具有镉离子清除功能，因此，微生物新种眼底球菌No.9号菌株在环境保护领域具有重要的应用价值。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.眼底球菌（Fundicoccus sp.）No. 9，其保藏编号为：GDMCC No: 62818。
2.一种微生物菌剂，其特征在于，含有权利要求1所述的眼底球菌（Fundicoccus sp.）No. 9。
3.权利要求1所述的眼底球菌（Fundicoccus sp.）No. 9或权利要求2所述的微生物菌剂在吸附环境中镉离子中的应用，所述的环境为水体环境，所述的镉离子为二价镉离子，所述的吸附的处理时间为48~72 h。
4.一种清除镉离子的方法，其特征在于，将权利要求1所述的眼底球菌（Fundicoccus sp.）No. 9或权利要求2所述的微生物菌剂添加至镉离子污染的环境中进行吸附，所述的环境为水体环境，所述的镉离子为二价镉离子，所述的吸附的处理时间为48~72 h。
5.权利要求1所述的眼底球菌（Fundicoccus sp.）No. 9在制备吸附镉离子的产品中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的产品包括镉离子吸附剂。
7.一种镉离子吸附剂，其特征在于，含有权利要求1所述的眼底球菌（Fundicoccus sp.）No. 9作为主要活性成分。
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| CN113717260A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-30 | 广东省科学院微生物研究所(广东省微生物分析检测中心) | 一种多溴联苯醚感受蛋白及其构建的全细胞微生物传感器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Fundicoccus ignavus gen. nov., sp. nov., a novel genus of the family Aerococcaceae isolated from bulk tank milk;Annemarie Siebert et al.;Int J Syst Evol Microbiol;20200803;第70卷(第8期);第4774–4781页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115851513A (zh) | 2023-03-28 |
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