[發明專利]克里本類芽孢桿菌航天突變菌株在修復Cd污染中的應用

在審

• 申請號: 202211318581.4
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115739977A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 舒燦偉;盧維盛;楊琳鈞;周湘婷;魯著衣;許永泰;梁俊宇;成郁楠;張果;歐培沆;李晟;黃家樂;朱愷藝;廖美德;李淮源;鄭鵬;孫思;劉少群;周而勛;黃君;陳火君;陳長明
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: B09C1/10
• 分類號: B09C1/10;C12N1/20;C09K17/14;A01N63/25;A01P21/00;C12R1/01
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 趙崇楊

本發明公開克里本類芽孢桿菌航天突變菌株在修復Cd污染中的應用。本發明通過對航天誘變獲得的突變體△PS04?17菌株進行研究顯示，△PS04?17比野生型PS04菌株具有更強的耐鎘能力，能在300mg/L的含鎘培養基中良好生長，甚至可以耐受高達800mg/L的濃度。△PS04?17能緩解水稻鎘脅迫，促進水稻在鎘脅迫下生長；同時，ΔPS04?17還可以顯著降低鎘含量，對鎘離子具有固定作用；采用ΔPS04?17處理土壤后，可以顯著降低土壤可溶性鎘的濃度。本發明顯示ΔPS04?17可以用于水體、土壤鎘污染的治理，還可以緩解植物受到的鎘脅迫，促進鎘脅迫下植物的生長，為鎘污染的微生物修復提供了重要的菌株資源。

技術領域

本發明屬于農業微生物技術領域。更具體地，涉及克里本類芽孢桿菌航天突變菌株在修復Cd污染中的應用。

背景技術

受重金屬污染影響，土壤自身循環能力會受到極大影響。相關調查研究顯示，我國農業經濟發展中，土壤重金屬污染成了主要限制因素之一，我國總的土壤重金屬污染面積已超過5000萬畝，而且該數值還處于逐年增加狀態。土壤重金屬污染很難治理，隱蔽性強，不利于人類的正常生產和生活。從當前發展情況來看，我國土壤重金屬污染問題尚處于逐步加劇狀態。當重金屬進入土壤后，會直接影響農作物的生長和發育，導致產量和品質大幅下滑。例如，在植物生長之中，鎘元素危害巨大，如果土壤中鎘元素含量過高，植物葉片中的葉綠素結構會受到破壞，影響植物根系對水的吸收，抑制植物生長。更為重要的是，這些重金屬元素會通過食物鏈進入人體之中。例如，鎘元素的毒性很強，容易引發骨痛病、心腦血管疾病、高血壓等疾病。

當土壤中的重金屬元素含量達到一定狀態之后，對于微生物代謝、生存等會產生極大影響，具體表現為微生物整體數量下降，活性細菌作用無法發揮，所產生的生物量碳和有機碳比值也會大幅下滑，呼吸作用減弱，導致土壤中微生物的功能和結構出現明顯改變。例如，相關研究明確表示，鎘元素對于土壤生物和酶的活性影響極大，尤其是對脲酶活性影響最為顯著。更為重要的是，受重金屬污染的影響，不但能夠讓土壤中的微生物水量降低，還能改變土壤微生物的群落構成，常見的優勢類群比例下降，讓原本多樣性和均勻性指數無法展現出來。也正是在重金屬污染的作用下，土壤無法保持原有面貌，從而對各種植物的生長帶來不利因素，影響種植人員的利益。

目前所采用的土壤重金屬污染治理措施主要有以下幾種：(1)物理方法主要有電化法、熱解吸法、玻璃化技術。物理方法大多在室內環境的試驗效果較為出色，但室外環境適用性較差；設備運行成本較高，電能消耗多，且回收時易造成污染。(2)化學方法主要有投放土壤改良劑、淋洗法、泵出處理法。化學方法治理具備一定效果，治理費用較少，但極容易造成污染，且有造成污染轉移的可能。(3)生物方法主要有微生物修復和植物修復。土壤富含多樣性微生物，其中部分細菌、真菌等物質均可對重金屬污染物充分發揮吸附、氧化等效用，減少污染毒性。而細胞壁作為細菌與土壤重金屬互相接觸的“中間”部位，磷酸根離子及羧基陰離子較多，較易將土壤內部活性陽離子結合在表層。細菌其它類代謝物能夠對處于溶解狀態中的部分金屬離子起到較強活化作用，實現對土壤重金屬的固定吸附，對土壤修復能力較強。而植物固化技術并非為土壤重金屬清除技術，僅是將其中重金屬污染物吸引、固定于植物根部、根際中。在植物修復技術實踐操作中，為確保修復工作高效，工作人員還需對該區域土壤進行長時間的追蹤監測。

現有報道能夠修復土壤重金屬污染的微生物菌株有假單胞桿菌(Pseudomonassp.)、腸桿菌(Enterobacter sp.)、粘質沙雷氏菌(Serratia marcescens)、中華單胞菌(Sinomonas flava)、嗜酸硫桿菌(Chaetomium globosum)、土壤桿菌(Agrobacterium sp.)等，其中能用于土壤重金屬鎘修復的菌株還較少。專利CN114480222A公開了一株克里本類芽孢桿菌航天突變體△PS04-17，其抑菌效果顯著優于野生型PS04菌株，具有更廣譜的抑菌性，且生長活力也強于野生型PS04菌株，還具有較野生型菌株更好的耐鹽堿能力，能緩解番茄鹽堿脅迫，促進番茄在鹽堿脅迫下生長；然而關于克里本類芽孢桿菌航天突變體△PS04-17在重金屬鎘修復中的作用目前還未見報道。

發明內容