[發明專利]一種鈍化重金屬的地桿菌工程菌株及其構建方法

有效

• 申請號: 202210084415.6
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114410559B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 劉星;靖憲月;周順桂
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/74;C12N15/65;C12N15/11;B09C1/10;C12R1/01
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 薛建強

本發明公開了一種鈍化重金屬的地桿菌工程菌株及其構建方法，該重金屬鈍化地桿菌工程菌株為Geobacter?sulfurreducensHMP?1，保藏于廣東省微生物菌種保藏中心，保藏號：GDMCC?NO.62189。該重金屬鈍化地桿菌工程菌株菌毛表面標記有半胱氨酸，通過其菌毛中的半胱氨酸結合重金屬離子，使其迅速形成金屬硫化物沉淀，從而使其在不依附任何底物或高富集重金屬植物的條件下重金屬去除率達到70％以上，從而能夠有效用于改善環境中的Cd²⁺殘留問題，克服了現有微生物修復重金屬效果不穩定及修復過程受限條件多等弊端。

技術領域

本發明屬于重金屬的生物修復領域，具體涉及一種鈍化重金屬的地桿菌工程菌株及其構建方法。

背景技術

據調查顯示，重金屬污染物是目前全球土壤中的主要污染物，土壤環境狀況直接決定農產品的產量和品質，部分重金屬污染物甚至可以通過生物富集作用直接危害人體健康，因此不能對土壤金屬污染物的治理掉以輕心。而在當今可持續農業發展日漸高漲的大背景下，尋求高效、穩定且環保的重金屬污染修復技術也是保證農產品安全的重點與難點。

目前，微生物鈍化技術因其修復成本低、效果顯著、操作簡單及不影響土壤理化性質等特點，成為近年來各個領域優先考慮的重金屬污染修復手段。某些微生物能通過生物吸附、沉淀、轉化、絡合及堿化等反應鈍化重金屬，近年來許多針對重金屬修復的微生物菌劑應運而生，但總體而言，該技術尚不成熟，可供選擇的菌種單一且效果尚不能令人滿意。

重金屬硫化物處理一直以來是去除和提取有價值重金屬的有效手段。申請公布號為CN?107287129?A的中國專利公開了一株能使重金屬鈍化的硫酸鹽還原菌，該菌株分離于水稻田，現保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為：CCTCC?NO:M2015243，菌株名稱為硫酸鹽還原菌SRB-L。該菌株修復重金屬的原理是：利用還原硫酸鹽產生的S^2-與重金屬形成重金屬硫化物沉淀而達到鈍化重金屬的功效。然而，這類微生物的作用效力受底物(硫酸鹽)的影響，當環境中可用硫酸鹽濃度低或不存在時則無法修復重金屬污染。

申請公布號為CN?110076193?A的中國專利公開了一株用于重金屬污染修復的嫩巴黎假單胞菌，該菌株保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號：15613。該菌株屬于植物促生細菌，其修復重金屬的機制為：通過生成植物生長劑，促進高富集重金屬植物的生長，屬于間接修復重金屬過程。這類微生物對重金屬的修復能力取決高富集重金屬植物的修復強度，故而修復效果不穩定，應用受到極大的限制。

因此，相關技術中公開的重金屬鈍化微生物尚未有一種高效、穩定且直接與重金屬作用而降低重金屬毒性的菌株。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種鈍化重金屬的地桿菌工程菌株及其構建方法，本發明中構建得到的重金屬鈍化地桿菌工程菌株Geobacter?sulfurreducensHMP-1可以克服現有微生物修復重金屬效果不穩定及修復過程受限條件多等弊端，通過將重金屬離子轉化為重金屬硫化物沉淀以實現降低重金屬毒性的目的，具有極高的應用價值。

本發明的第一個方面，提供一株重金屬鈍化地桿菌工程菌株。

本發明中的重金屬鈍化地桿菌工程菌株為硫還原地桿菌HMP-1(Geobactersulfurreducens?HMP-1)，分類命名為Geobacter?sulfurreducens，保藏于廣東省微生物菌種保藏中心，保藏號：GDMCC?NO.62189。

根據本發明的第一個方面，在本發明的一些實施方式中，所述重金屬鈍化地桿菌工程菌株的菌毛上含有半胱氨酸。