[發明專利]一株高效厭氧銻還原菌株及其應用

有效

• 申請號: 202010046611.5
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111154681B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 俞漢青;閔迪;劉東風
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P3/00;C12R1/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉偉

本發明屬于環境生物技術領域，公開了一株高效的銻還原菌株及其應用。本發明所述高效的銻還原菌株分離于中國湖南省冷水江市銻污染區的土壤，經16S#rDNA鑒定，該菌屬于發酵粘土彎菌屬，并命名為Pelosinus fermentans Ti_20，保藏在廣東省微生物菌種保藏中心，其保藏編號為GDMCC No:60921。本發明所述發酵粘土彎菌(Pelosinus fermentans)Ti_20不僅具有高效還原五價銻的能力，同時還能將還原態的三價銻轉化為Sb₂O₃沉淀，實現銻的生物礦化。在銻污染礦區的環境修復方面具有廣闊的應用前景。所形成的三氧化二銻還可以作為一種性能優異的阻燃劑及鋰離子或鈉離子電池的電極替代材料。

技術領域

本發明屬于環境生物技術領域，具體涉及一株高效厭氧的銻還原菌株及其應用。

背景技術

作為全球廣泛關注的有毒金屬污染物，銻(Sb)雖然以微量濃度存在于天然地質環境中，但采礦、冶煉和軍事訓練等人類活動使得大量銻釋放到水體、土壤和沉積物中，從而造成了嚴重的環境污染。銻是世界上開采量第九大的金屬元素，中國擁有世界最大的銻礦(湖南錫礦山)，銻產量約占全世界銻產量的80％。據報道，我國受污染沉積物中銻的濃度可達到1163mg/kg，遠遠超過環境背景值。同時，銻及其化合物被廣泛用于制造阻燃劑、半導體、彈藥和蓄電池合金、玻璃器皿和陶瓷的添加劑、涂料顏料和催化劑等也增加了它在環境中的遷移風險。雖然人們對銻的生態毒性知之甚少，但三價Sb化合物通常被認為比五價銻毒性更大，且性質與三價砷相似。中國是世界上最大的產銻國，銻污染事件屢有報道，銻可以從土壤轉移到植物中，并在其可食用部分積累，從而對人類健康構成威脅。例如，長期接觸銻會導致塵肺、腹痛、腹瀉、皮炎、自然流產和血壓升高等。鑒于銻對人類健康的危害，從1970年開始，銻及其化合物就已經被美國環境保護署和歐盟認定為優先污染物，并于2009年規定銻在飲用水中所容許的最大濃度水平為6μg/L。

研究表明細菌、真菌甚至原生動物可以進行Sb(V)的生物還原或生物甲基化作用。土壤是一種復雜的介質，含有多種無機(如礦物)和有機(如有機物、微生物)成分等。其中微生物在土壤中微量元素的生物化學循環中起著至關重要的作用，而目前關于土壤微生物在銻污染物遷移轉化過程中的作用還尚未被廣泛研究。因此，了解土壤微生物及其菌落對銻的還原作用，對實現污染物銻的固定化和原位去除具有很重要的現實意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于針對現有技術中存在的問題提供銻還原菌，用于降低銻在環境中的遷移風險。

為實現本發明的目的本發明采用了如下技術方案。

本發明以在湖南冷水江市銻污染區土壤中為材料，通過厭氧富集、分離純化獲得高效銻還原菌株。

將獲得的所述高效的銻還原菌進行菌株形態學特性及分子生物學鑒定。結果顯示獲得的高效的銻還原菌在LB厭氧瓊脂培養基上生長，菌落呈微黃色，不規則圓形。

將獲得的高效的銻還原菌進行16S rRNA鑒定，結果顯示該菌株16S rDNA基因序列長度為1629bp。將該菌株16S rDNA序列與GenBank數據庫進行比對分析，發現該菌株與Pelosinus fermentans JBW45的親緣關系最近，同源性高達99％以上。表明獲得的高效的銻還原菌屬于發酵粘土彎菌屬，命名為發酵粘土彎菌Ti_20(Pelosinus fermentans Ti_20)。

本發明所述高效的銻還原菌發酵粘土彎菌(Pelosinus fermentans)Ti_20已于2019年12月6日在廣東省微生物菌種保藏中心(GDMCC)進行了保藏，保藏中心地址為廣州市先烈中路100號大院59號樓5樓，廣東省微生物研究所，保藏編號為GDMCC No:60921。

在一些實施方案中，本發明考察了五價銻對高效銻還原菌發酵粘土彎菌Ti_20的生物毒性，結果顯示，加入銻之后發酵粘土彎菌Ti_20明顯變長，說明銻的生物毒性會嚴重抑制發酵粘土彎菌Ti_20細菌分裂。