[發(fā)明專利]可利用甲烷的微桿菌及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010260104.8
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN102071160A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙天濤;張麗杰;趙由才;全學(xué)軍;鄧郁平
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;B01D53/84;B01D53/72;C12R1/01
• 代理公司: 重慶志合專利事務(wù)所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物領(lǐng)域，具體的說涉及一種可利用甲烷的微桿菌及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

甲烷氧化菌是一種特殊的、以甲烷為唯一碳源和能源的甲基營養(yǎng)型微生物，分布范圍很廣，在酸、堿、鹽、高溫、低溫、貧瘠等很多環(huán)境下都發(fā)現(xiàn)甲烷氧化菌存在。其特殊的代謝過程和代謝產(chǎn)物對全球環(huán)境具有重大影響，已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注。甲烷氧化菌不僅在全球甲烷消耗中起重要作用，而且在碳、氮、氧循環(huán)中也發(fā)揮著重要作用。

甲烷氧化菌是一種革蘭氏陰性菌，嚴(yán)格寡營養(yǎng)型。自1906年首次分離出甲烷氧化菌以來，至今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的甲烷氧化菌共有8個(gè)屬，主要包括甲基單胞菌屬(Methylomonas)、甲基細(xì)菌屬(Methylobacter)、甲基球菌屬(Methylococcus)、甲基孢囊菌屬(Methylocytis)、甲基彎曲菌屬(Methylosinus)、甲基微菌屬(Methylomicrobium)、Methylocaldum和Methylospera。根據(jù)代謝途徑、膜結(jié)構(gòu)、主要磷脂脂肪酸成分等系列特征，可將甲烷氧化菌分為I型、II型和X型三大類型。甲烷氧化菌對甲烷氧化途徑有兩條，一條是通過由乙醛酸到絲氨酸的途徑，另一條是甲醛結(jié)合在磷酸核糖上生成6-磷酸阿洛酮糖的途徑。這些菌可以利用任何一條途徑來進(jìn)行同化，總反應(yīng)式：

CH₄→CH₃OH→HCHO→HCOOH→CO₂

甲烷氧化菌的特征酶是催化第一步反應(yīng)的甲烷單加氧酶(methanemonooxygenase，MMO)，MMO能斷裂非常穩(wěn)定的C-H鍵，將分子氧中的一個(gè)氧原子插入C-H中，另一個(gè)氧原子則生成水。它有兩種不同的類型：顆粒狀或膜結(jié)合甲烷單加氧酶(particulatemethane?monooxygenase，pMMO)和可溶性甲烷單加氧酶(soluble?methane?monooxygenase，sMMO)。

甲烷氧化菌研究速度過快導(dǎo)致了目前國內(nèi)外研究報(bào)道中對該類細(xì)菌的稱謂存在著不統(tǒng)一和歧義。以文獻(xiàn)報(bào)道為依據(jù)，對甲烷氧化菌進(jìn)行全面介紹最早可追溯到1958年，Leadbetter總結(jié)了自1906年首次發(fā)現(xiàn)甲烷氧化菌以來的研究成果，文章之所以提及甲烷利用細(xì)菌而不是甲烷氧化菌，主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)研究條件以及研究深度和廣度的局限，并不能給出這一類菌的共同特征。在伯杰細(xì)菌手冊第八版(1984)中，將這一類菌歸屬于了甲基單胞菌科，并定義這一類菌僅利用單碳有機(jī)化合物作為碳源，屬于革蘭氏陰性菌。1996年，Hanson對甲烷氧化菌的稱謂進(jìn)行了統(tǒng)一，即Methane-oxidation?bacteria和Methane-utilizingbacteria都可稱為methanotrophs。

在伯杰細(xì)菌手冊關(guān)于甲基單胞菌科的描述中發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)重要的信息，“許多細(xì)菌是能利用多碳化合物以及單碳化合物，而不是專依靠甲烷或甲醇作為碳源和能源”。與傳統(tǒng)意義上只以甲烷為唯一碳源和能源的甲烷氧化菌相區(qū)別，此類細(xì)菌稱之為兼性營養(yǎng)甲烷氧化菌(facultative?methanotrophs)。經(jīng)典生物學(xué)研究在培養(yǎng)基優(yōu)化中很少關(guān)注以甲烷為碳源，目前，已有一些文獻(xiàn)報(bào)道了非甲烷氧化菌可以消耗甲烷。Wolf早在1979年就發(fā)現(xiàn)了可以利用甲烷的酵母菌，目前有許多甲烷利用酵母被分離和純化，其中包括Pichia?pastoris，Hansensulapolymorpha，Candida?spp.，and?Trichsporon?spp.。

兼性營養(yǎng)甲烷氧化菌可以利用其它碳源，因此更易實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大培養(yǎng)。生活垃圾在漫長的降解過程中富含了豐富的微生物，前期研究表明礦化垃圾具有很好的降解甲烷能力，從生活垃圾填埋場中提取兼性營養(yǎng)甲烷氧化菌有望在生活垃圾填埋場等人為源甲烷減排的工程化方面取得新的突破，并為甲烷氧化在溫室氣體方面的工程應(yīng)用提供新的平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中甲烷生物無法工程化方面存在的不足之處，提供一種可以高效利用甲烷的微桿菌，其保藏號為CCTCC?NO：M2010099，其16SrDNA序列如SEQ?ID?NO：1所示。

本發(fā)明所述的可利用甲烷的微桿菌，其菌落直徑1mm左右，淡黃色，半透明，突起，邊緣光滑；革蘭氏染色陰性；最佳生長溫度為25～40℃，pH為6.5～7.5。

本發(fā)明所述的可利用甲烷的微桿菌可用于制備甲烷生物吸收劑、垃圾處理劑或生物催化劑。