[發明專利]一株具有高效尼古丁降解能力的窄食單胞菌ND16及其應用

有效

• 申請號: 202110866928.8
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113462607B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 鄭世學;王革嬌;褚鵬
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C05F17/20;C12R1/01
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 龔瑩瑩

本發明屬于農業微生物技術領域，具體公開了一株具有良好尼古丁降解能力的窄食單胞菌ND16及其應用，所述菌株的保藏編號為CCTCC NO：M 2021802。該菌株對尼古丁具有高效的降解能力，在尼古丁濃度為1 g/L時，160 h后，該菌的尼古丁降解率為97%。在不同溫度和尼古丁濃度下對菌株進行了尼古丁降解能力的測定，在28~37℃、尼古丁濃度0.5~2g/L條件下尼古丁降解率均在80%以上。將ND16加入到煙草生物有機肥中，經12天的發酵，煙草有機肥中的尼古丁含量從1500 mg/kg下降到449 mg/kg。表明窄食單胞菌ND16在煙草有機肥安全利用中具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于農業微生物技術領域，涉及一株具有高效尼古丁降解能力的窄食單胞菌ND16及其應用，該菌株鑒定為膝狀窄食單胞菌(Stenotrophomonas geniculate)，具備高效尼古丁降解能力，可以有效降低煙草生物有機肥中的尼古丁含量，達到安全使用標準。

背景技術

尼古丁，俗稱煙堿，廣泛存在于茄科植物中，也是煙草中的主要生物堿，約占其生物堿總量的95％。尼古丁化學分子式為C₁₀H₁₄N₂，相對分子質量大小為162.23。尼古丁由吡啶環和吡咯環構成，屬于一種雜環化合物。根據吡啶環和吡咯環相對位置的不同，煙堿還可分為α-煙堿、β-煙堿和γ-煙堿3種，其中β-煙堿是煙堿在煙草體內的主要存在形式。煙堿是一種呈無色透明或淡黃色的油狀液體，對人體有著較強的刺激性，具有良好的揮發性，有煙臭味。煙堿在空氣中會被氧化，在光照條件下也會發生氧化分解，變成黃棕色。煙堿的密度為1.01g/cm³，與水的密度相似，熔點為-79℃，沸點為247℃，具有潮解性，易溶于水和有機溶劑。

尼古丁會對人體健康造成巨大威脅。尼古丁有劇毒，若一次性吸入超過50mg尼古丁將會危及生命，若通過靜脈注射，則只要2～3mg尼古丁就能致人死亡。吸入尼古丁還會導致一系列疾病，如各種心血管疾病、癌癥和畸形等。若是孕婦吸入尼古丁，則會對胎兒的代謝系統、心血管等系統的發育造成嚴重傷害，增加嬰兒猝死的風險。尼古丁會影響中樞神經系統，長期吸入尼古丁將會使人對其產生依賴性。尼古丁具有良好的水溶性，容易滲入土壤和水體，對土壤、河流、地下水等造成嚴重污染，還會對環境中的微生物群落結構產生影響。

在歐盟的相關規定中，每千克廢棄物中尼古丁含量超過500mg就會被認定為有害廢棄物。在我國，每年都會有大量的煙草廢棄物產生，這些廢棄物中的尼古丁含量遠高于此標準。找到一種合適的煙草廢棄物的處理方法，對保護環境和人體健康有著重要意義。

消除尼古丁的方法有物理法、化學法和生物法。相比物理法和化學法，利用微生物降解尼古丁的方法是一種環保低碳的生物方法，不僅成本低，操作簡單，而且效果好，不易造成二次污染。利用微生物降解尼古丁受到關注，并有很多具有尼古丁降解能力的細菌被應用于尼古丁降解。

已知的尼古丁降解細菌主要為假單胞菌屬(Pseudomonas)、節桿菌屬(Arthrobacter)、農桿菌屬(Agrobacterium)、蒼白桿菌屬(Ochrobactrum)、纖維單胞菌屬(Cellulomonas)、不動桿菌屬(Acinetobacter)、紅球菌屬(Rhodococcus)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、極小單胞菌屬(Pusillimonas)、申氏桿菌屬(Shinella)等。其中假單胞菌屬的吡咯降解路徑和節桿菌的吡啶降解路徑，以及二者的混合路徑最為清楚，一般產生綠色、藍色、棕色等中間代謝產物。

發明內容

本發明的目的在于提供一株具有高效尼古丁降解能力的窄食單胞菌，該菌株從湖北省恩施州宣恩縣植煙農田的煙草根際土壤中分離而來，所述菌株命名為Stenotrophomonas geniculateND16，保藏編號為CCTCC NO：M 2021802。

本發明的第二個目的在于提供了窄食單胞菌ND16在尼古丁降解中的應用。

為了達到上述目的，本發明采取以下技術措施：