一株耐受重金属微生物菌株及其应用

文档序号:3228 发布日期:2021-09-17 浏览:133次 英文

一株耐受重金属微生物菌株及其应用

技术领域

本发明属于重金属污染土壤的生物-生态修复

技术领域

,具体涉及一株耐受重金属微生物菌株及其应用。

背景技术

重金属是典型的土壤污染物,具有隐蔽性、难降解、移动性差和易被富集等特点,可影响土壤微生物区系、生态物种和微生物过程,进而影响生态系统的结构与功能。土壤重金属污染是土壤生态治理的重点与难点,目前对于土壤重金属的修复方法主要是通过清除或固定污染物,减少其迁移性和生物可利用性,传统的修复方法包括:①以客土、翻土、去表土为主的工程治理方法;②以磷酸盐类、黏土矿物类、有机类的沉淀、吸附、络合、氧化还原等为主的化学固定技术;③以植物提取、固定、挥发、过滤为主的生物修复。但是,这些修复方法成本高、时间长、工程量大,土壤再利用程度低。因此如何开展重金属污染场地原位修复是近年来国内外广泛关注的热点领域。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种耐受重金属微生物菌株及其应用。

为了达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:

本发明假单胞菌于2021年4月23日在中国微生物菌种保藏管委会普通微生物中心保藏,保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏编号为CGMCC No.22233,经鉴定为台湾假单胞菌(Pseudomonas taiwanensis)。该菌株筛选自刁泉铜尾矿区土壤中,该菌株杆状,周生鞭毛,能运动,革兰氏阳性菌。菌落表面粗糙不透明,微黄色,需氧菌。其最适生长条件为:pH 7.2-7.5,温度30-35℃。所用培养基为LB培养基(NaCl 10g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L固体培养基还需要加入琼脂粉12g/L,pH7.4)。

本发明假单胞菌的分离方法,包括以下步骤:

土壤菌悬液的制备和菌株分离:将样本土样过100目的筛,除去大块沙土,称取土样10g,加入装有90mL无菌水,摇床30min左右,使得土壤中的微生物与水样混合均匀,配置土壤悬液的浓度为0.1g/L,在超净工作台中取土壤悬液进行浓度梯度稀释,用灭菌枪头吸取1mL的0.1g/L土壤悬液,加入到9mL的无菌水中,如此稀释10-6

重金属铜的梯度平板配置:配制200mL的LB固体培养基,同时再将适量的重金属分别加入配置好的100mL液体培养基中,再加入1.2g的琼脂,121℃,灭菌20min。灭菌完成后,一般先将培养皿一侧搁高约5mm,倒入约10mL融化的不含金属离子的培养基,待凝固后放回水平位置,再倒上等体积含金属离子的培养基,放置一天后,即成重金属梯度平板。

吸取1mL的土悬液加入重金属梯度平板,进行涂布,37℃培养24-48h,观察菌落的生长情况,在重金属浓度较高处挑选出菌落形态不同,生长良好的菌落,于含有重金属的LB固体培养基上进行划线分离纯化,一直到筛选到菌落特征一致的单一菌落;

将上述所得到的单一菌落转接至LB斜面培养基,37℃培养箱中培养24h,将所有的斜面试管取出,放于4℃冰箱中保存备用。选取分离、纯化后所得的斜面菌种,分别接种于不同重金属(Cu、Cr、Cd、Pb和Zn)的LB液体培养基中,将在上述含有重金属LB培养基中生长良好的菌株定为初选菌株。

将初选菌株的培养液进行离心,测定上清液中重金属的浓度,发现LQCu菌株的沉淀效率都在85%以上。

一株耐受重金属微生物菌株的应用,用于重金属污染土壤中的Cu、Cr、Cd、Pb和Zn的沉淀固化。

与现有技术相比本发明具有以下优点:

1)没有二次污染;2)成本低;3)生态恢复效果好,可促进土壤肥力。

附图说明

图1为液体培养基中培养后对照和加菌的上清液重金属浓度;

图2为对照、高岭土、白炭黑和硅藻土可湿性粉剂喷施用后污灌地土壤中可溶态重金属含量;

图3为对照、鸡粪、玉米秸秆和草炭土有机菌剂施用后污灌地土壤中可溶态重金属含量;

图4为不同直径秸秆菌剂施用后污灌地土壤中可溶态重金属含量。

具体实施方式

实施例1

土壤菌悬液的制备和菌株分离:将样本土样过100目的筛,除去大块沙土,称取土样10g,加入装有90mL无菌水,摇床30min左右,使得土壤中的微生物与水样混合均匀,配置土壤悬液的浓度为0.1g/L,在超净工作台中取土壤悬液进行浓度梯度稀释,用灭菌枪头吸取1mL的0.1g/L土壤悬液,加入到9mL的无菌水中,如此稀释10-6

重金属铜的梯度平板配置:配制200mL的LB固体培养基,同时再将适量的重金属分别加入配置好的100mL液体培养基中,再加入1.2g的琼脂,121℃,灭菌20min。灭菌完成后,一般先将培养皿一侧搁高约5mm,倒入约10mL融化的不含金属离子的培养基,待凝固后放回水平位置,再倒上等体积含金属离子的培养基,放置一天后,即成重金属梯度平板。

吸取1mL的土悬液加入重金属梯度平板,进行涂布,37℃培养24-48h,观察菌落的生长情况,在重金属浓度较高处挑选出菌落形态不同,生长良好的菌落,于含有重金属的LB固体培养基上进行划线分离纯化,一直到筛选到菌落特征一致的单一菌落;

将上述所得到的单一菌落转接至LB斜面培养基,37℃培养箱中培养24h,将所有的斜面试管取出,放于4℃冰箱中保存备用。选取分离、纯化后所得的斜面菌种,分别接种于不同重金属(Cu、Cr、Cd、Pb和Zn)的LB液体培养基中,将在上述含有重金属LB培养基中生长良好的菌株定为初选菌株。

将初选菌株的培养液进行离心,测定上清液中重金属的浓度(如图1所示),发现LQCu菌株的沉淀效率都在85%以上。

本实施例假单胞菌于2021年4月23日在中国微生物菌种保藏管委会普通微生物中心保藏,保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏编号为CGMCC No.22233,经鉴定为台湾假单胞菌(Pseudomonas taiwanensis)。该菌株筛选自刁泉铜尾矿区土壤中,该菌株杆状,周生鞭毛,能运动,革兰氏阳性菌。菌落表面粗糙不透明,微黄色,需氧菌。其最适生长条件为:pH 7.2-7.5,温度30-35℃。

实施例2

不同剂型对台湾假单胞菌对土壤重金属修复效果的影响

将驯化得到的高效沉淀固化重金属的台湾假单胞菌(Pseudomonas taiwanensis)LQCu在活化培养基中进行扩繁,分别用高岭土、白炭黑和硅藻土来做可湿性粉剂(台湾假单胞菌数量为1012/g),可湿性粉剂每亩喷洒1kg,结果如图2所示,土壤中Cu、Cr、Cd、Pb和Zn水浸出的重金属浓度降低了10%左右。

用鸡粪、玉米秸秆和草炭土制备有机菌剂(台湾假单胞菌数量为1011/g),每亩有机菌剂施用量5kg。结果如图3所示,以鸡粪为载体的有机菌剂施用后,土壤中Cr、Cd、Pb和Zn水浸出的重金属浓度降低了35%左右,而浸出Cu含量基本没有差别;而秸秆和草炭土为载体的有机菌剂施用后,土壤中Cu、Cr、Cd、Pb和Zn水浸出的重金属浓度降低了75%左右,其中草炭土降低了78%左右,考虑到材料的适宜性,秸秆作为了有机载体。

实施例3

秸秆类型和大小对台湾假单胞菌对土壤重金属修复效果的影响

分别选用本地常用秸秆,玉米、高粱和小麦秸秆作为载体,并粉碎成2、5、8和10mm的长度秸秆作为载体,制备的菌剂中台湾假单胞菌数量为1011/g,每亩施用量仍为5kg。结果如图4所示,发现秸秆类型不会影响菌剂的修复效果,秸秆长度大小会影响菌剂对重金属的沉淀效果,其中2mm和5mm的制备菌剂,土壤中Cu、Cr、Cd、Pb和Zn水浸出的重金属浓度可降低75%,而8mm和10mm的菌剂土壤中Cu、Cr、Cd、Pb和Zn水浸出的重金属浓度可降低63%左右。

实例例4

台湾假单胞菌剂对植物种子和蔬菜中重金属的影响

在太原市某污灌区的农田中施用2mm秸秆制备的菌剂,菌剂中单胞菌数量为1011/g,每亩施用量仍为5kg,以不施菌剂的为对照。分别种植玉米和白菜,分别测定玉米种子和白菜叶子的Cu、Cr、Cd、Pb和Zn含量(如表1所示),对照样地中白菜叶子的Cu(1.5mg/kg)、Cr(0.07mg/kg)、Cd(0.04mg/kg)、Pb(0.04mg/kg)和Zn(6.5mg/kg),而施用菌剂的样地中白菜叶子的Cu(0.35mg/kg)、Cr(0.01mg/kg)、Cd(0.003mg/kg)、Pb(0.003mg/kg)和Zn(2.5mg/kg)。

对照样地中玉米种子的Cu(3.2mg/kg)、Cr(0.09mg/kg)、Cd(0.007mg/kg)、Pb(0.03mg/kg)和Zn(12.1mg/kg),而施用菌剂的样地中玉米种子的Cu(0.95mg/kg)、Cr(0.01mg/kg)、Cd(0.002mg/kg)、Pb(0.006mg/kg)和Zn(3.6mg/kg)。

表1在对照和加菌剂的样地中白菜叶子和玉米种子中重金属含量(mg/kg)

Cu Cr Cd Pb Zn
白菜 对照 1.500 0.070 0.040 0.140 6.500
菌剂 0.350 0.010 0.003 0.030 2.500
玉米 对照 3.200 0.090 0.007 0.030 12.10
菌剂 0.950 0.010 0.002 0.006 3.600

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