CN117736883A - 一种降解pbat及其基材地膜的木霉x1菌株及其应用 - Google Patents
一种降解pbat及其基材地膜的木霉x1菌株及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种降解PBAT及其基材地膜的木霉X1菌株及其应用。哈茨木霉(Trichoderma harzianum)X1菌株，于2023年12月10日保藏于广东省微生物菌种保藏中心GDMCC，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所，保藏号为GDMCC No 64093。本发明的哈茨木霉X1菌株能利用聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯粉末作为唯一碳源生长，可快速降解聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯粉末，同时对聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯基材地膜也具有降解作用。
Description
技术领域
本发明属于农业生物技术领域，涉及一种可降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)粉末及以其为主料的地膜的哈茨木霉X1菌株及应用，具体涉及一种可降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯及其地膜的哈茨木霉X1菌株及其应用。
背景技术
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)为一种热塑性可降解塑料，一般以脂肪族酸、丁二醇为原料，经石化途径或生物发酵途径生产，既有较好的延展性、耐热性和断裂伸长率。PBAT具优良生物降解性，为可降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。同时，由于PBAT良好成膜性能，易于吹膜，广泛用于一次性包装膜和农膜等薄膜应用领域。自20世纪70年代农业种植使用地膜以来，不可降解的聚乙烯(PE)地膜占据主导地位，然而随着聚乙烯基材地膜和其他包装薄膜的使用，不可降解废弃PE塑料不断堆积，逐渐导致“白色污染”问题且日趋严重。聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)基薄膜为可完全降解且不产生有害物质的绿色安全材料，成为了替代不可降解地膜的主导材料。
随着生物降解地膜的广泛使用，其替代传统不可降解PE地膜成为趋势。虽然PBAT基农用生物降解地膜逐渐普及推广，但这种类型地膜为新型材料，其降解特性受温度、湿度、光照和微生物等多种因素影响，降解过程极其复杂。生物降解地膜的降解性能与作物生长适应性间存在明显的可控性问题，生物降解地膜降解特性与作物生长物候期不一致可严重影响作物农艺性状形成和产量等指标。因此，寻求可降解PBAT材料的微生物因子，提升对生物降解地膜降解过程的可控性是极为必要和迫切的。
发明内容
本发明针对聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯材料生物降解过程可控性问题，提供了一种可降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末的哈茨木霉X1菌株筛选鉴定及应用。
本发明的目的之一在于提供一株新菌株：哈茨木霉(Trichoderma harzianum)X1菌株，2023年12月10日保藏于广东省微生物菌种保藏中心GDMCC，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所，保藏号为GDMCC.No 64093。
本发明的另一个目的在于提供上述哈茨木霉X1菌株在降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)。
优选，是在降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)基薄膜中的应用。
优选，所述的薄膜是农用薄膜。
优选，所述薄膜为聚酯类生物降解薄膜，或者该薄膜中含有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯成分。
优选，是哈茨木霉X1菌株在降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯材料或含有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯成分的复合材料中的应用。
进一步的，所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯材料为聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯薄膜。
进一步的，所述薄膜中为聚酯类生物降解薄膜，或者该薄膜中含有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯成分。
本发明的第二个目的是提供一种降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯基薄膜的菌剂，该菌剂含有哈茨木霉X1菌株。
本发明的第三个目的是提供一种降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯基薄膜的方法，是将薄膜作为碳源对哈茨木霉X1菌株进行液体培养。
进一步的，所述薄膜为聚酯类生物降解薄膜，或者该薄膜中含有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯成分。
本发明的有益效果是：
1)本发明的哈茨木霉X1菌株真菌能降解分子量3000聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末，并且能利用PBAT基生物降解地膜生长。
2)本发明的哈茨木霉X1菌株能利用聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末作为唯一碳源生长，可快速降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末，同时对聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯基材地膜也具有降解作用。
Trichoderma harzianum X1菌株，于2023年12月1日保藏于广东省微生物菌种保藏中心GDMCC，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所，保藏号为GDMCC No 64093。
附图说明
图1为哈茨木霉X1菌株在无机盐培养基生长(A)，PDA平板培养基(B)的菌落形态；
图2是哈茨木霉X1菌株降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末效果图。A、C、E分别为不加哈茨木霉X1菌株的对照处理(7d、14d和21d)；B、D和F分别为添加哈茨木霉X1菌株的降解分子量为3000聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末；G和H为添加哈茨木霉X1菌株降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末处理中形成的菌膜光学显微观察图；I为添加哈茨木霉X1菌株降解白色聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯生物降解地膜的效果图。
图3是哈茨木霉X1菌株降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯聚酯类生物降解地膜高分辨场发射扫描电子图，A为不加哈茨木霉X1菌株的对照组；B和C为添加哈茨木霉X1菌株降解聚对聚酯类生物降解地膜处理组。
图4是哈茨木霉X1菌株高通量测序序列比对图
图5是哈茨木霉X1菌株系统进化树图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1哈茨木霉X1的筛选和鉴定。
方法
1、哈茨木霉X1的筛选：
将取自土豆种植地覆盖栽培土豆的生物降解地膜使用无菌水浸泡获得微生物悬浮液，并将其稀释1000倍后涂布于PDA培养皿中，经过28℃，3d培养，挑取单菌落至新PDA培养基中继续纯化培养3代，获得纯净真菌菌株，4℃PDA斜面培养保存备用。将上述分离纯化获得的不同真菌菌株分别接种到含已杀菌的聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末(2g/L)的基础无机盐培养基中，经28℃，3d培养，观察聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末的降解情况和真菌菌株生长情况，筛选出能够快速降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末为唯一碳源的真菌菌株X1。
上述基础无机盐培养基的配方：每升培养基中含K2HPO40.7g,KH2PO40.7g,MgSO4.7H2O0.7g,NH4NO31.0g,NaCl 0.005g,FeSO4.7H2O 0.002g,ZnSO4.7 H2O 0.002g,MnSO4.H2O 0.001g，余量为水，pH＝7.0；PDA培养基配方：马铃薯200g，葡萄糖20g，纯净水1L。
2、哈茨木霉X1的鉴定：
提取菌株X1基因组总DNA，扩增ITS保守序列，经PCR扩增获得产物并测序后，将DNA序列用NCBI的Blast功能与NCBI数据库中的所有序列进行比较分析，发现菌株X1与木霉属的Trichoderma harzianum isolate SQ-1Q-18菌株，登录号为MT584872.1的同源性达99％以上。因此，优先选取比对序列No.1结果，确定为哈茨木霉Trichoderma harzianum，命名为哈茨木霉X1(Trichoderma harzianum X1)。哈茨木霉X1菌株在无机盐培养基和PDA平板培养如图1，系统进化树如图5所示。
经分子鉴定为哈茨木霉X1(Trichoderma harzianum)X1的菌株于2023年12月1日保藏在广东省微生物菌种保藏中心GDMCC，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所，保藏号为GDMCC.No 64093。已于2023年12月1日鉴定保藏的菌株是存活的。
实施例2哈茨木霉X1菌株对聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末降解能力检测
方法：
1、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末紫外灭菌：
将分子量3000的聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末分别至于干燥无菌大型玻璃培养皿中，平铺成薄层，超净台紫外灯下照射4h。
2、哈茨木霉X1菌株降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末试验：
于50ml透明离心管中加入30ml基础无机盐培养基，高温湿热灭菌备用，无菌条件下添加聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末(已灭菌)，添加量为2g/L，采用接种环接入木霉X1菌株，150r/min，28℃摇床培养，观察聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末的降解情况，每7天观察降解效果(图2)。聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末设置3个平行及空白对照。所述基础无机盐液体培养基的配方与实施例1所述相同。
结果：
哈茨木霉X1菌株降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末的情况如图2所示，从中可以看出，在仅有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末作为唯一碳源的情况下，哈茨木霉X1菌株不断生长繁殖，产生大量菌丝，形成了菌膜，这说明哈茨木霉X1菌株能够将其降解，且利用于自身的生长繁殖。
实施例3木霉X1菌株降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯地膜的检测试验
方法：
1、地膜的灭菌方法：无菌3％KCl溶液浸泡30min以上，无菌水冲洗3次后，无水乙醇晃动浸泡15min，无菌水冲洗3次，无菌滤纸吸干表面水分后，超净台风干，紫外灯照射1小时。
无菌条件下，将哈茨木霉X1菌株接种到含有15cm×1cm(长×宽)带型无菌白色聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯地膜的基础无机盐液体培养基中，150r/min，28℃摇床培养，观察地膜形态变化情况，试验设置3个平行及空白对照。所述基础无机盐液体培养基的配方与实施例1所述相同。
结果：
由图2I和图3显示了哈茨木霉X1菌株能利用聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯地膜生长繁殖，并将地膜降解。地膜与菌株混合培养7d后，地膜带条出现裂口，扫描电镜可观察到地膜被降解，而对照组地膜条完整。因此，哈茨木霉X1菌株可裂解白色聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯地膜且能利用其生长。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.哈茨木霉(Trichoderma harzianum)X1，保藏号为GDMCC No 64093。
2.权利要求1所述的哈茨木霉X1在降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯中的应用。
3.根据权利要求12所的应用，其特征在于，是在降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯基薄膜中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的薄膜是农用薄膜。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述薄膜为聚酯类生物降解薄膜，或者该薄膜中含有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯成分。
6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，是哈茨木霉X1菌株在降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯材料或含有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯成分的复合材料中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯材料为聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯粉末、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯薄膜。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述薄膜中为聚酯类生物降解薄膜，或者该薄膜中含有聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯成分。
9.一种降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯基薄膜的菌剂，其特征在于，该菌剂含有权利要求1所述的哈茨木霉X1。
10.一种降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯基的方法，其特征在于，将聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯基作为碳源对哈茨木霉X1菌株进行液体培养。
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