CN113583918A

CN113583918A - 一种河道底泥降解菌种及其应用

Info

Publication number: CN113583918A
Application number: CN202111029371.9A
Authority: CN
Inventors: 邱建贺; 翁雯; 梁锡伟; 周国彪; 刘鸿藜
Original assignee: Foshan City Yuhuang Ecological Environment Science And Technology Co ltd
Current assignee: Yuhuang Ecological Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2041-09-03
Also published as: CN113583918B

Abstract

本发明公开了一种河道底泥降解菌种及其在河道底泥降解中的应用，本发明的河道底泥降解菌种，经鉴定为藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3，已保藏于中国典型培养物保藏中心，菌株保藏编号为CCTCC NO:M 2021839，保藏日期为2021年7月8日。所述的藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3能有效提高河道底泥中有机物的降解率，可用于河道黑臭水体处理过程中底泥的减量化和稳定化处理，具有较高的应用价值。

Description

一种河道底泥降解菌种及其应用

技术领域

本发明属于环境微生物技术领域，特别是涉及一种河道底泥降解的菌种及其应用。

背景技术

随着城市化进程加快，大量生活及工业废水未经适当处理排入河道中，对河道及周边土壤造成急性或慢性负影响。其中积累的许多无机物与持久性有机物等的河道底泥，具有组分复杂、难降解等特性，当污染物达到一定浓度后，其中的氮、磷、重金属、有机物等污染物会源源不断地从底泥中释放到上覆水，加重河道的污染。底泥沉积物中的污染物对人类健康和生态环境构成巨大威胁，其综合影响仍鲜为人知。

目前，为了有效地控制河道底泥的污染，可采取异位修复与原位修复两类技术。异位修复中，由于疏浚会引起污染物的大量迁移，对生态环境产生较大负面影响，因此，现多使用原位修复技术，或多种修复技术联用。原位修复由于其环境影响小、投入少、修复效果好等特点而得到广泛应用，具有良好的发展前景。底泥原位修复技术可分为物理、化学、生物三大类，原位物理修复包括截污、引水、覆盖、曝气等技术；原位化学修复是指投加化学试剂到污染底泥中，改变水体氧化还原电位、pH值等，以减缓污染物释放，使底泥固化或无害化的措施；原位生物修复是利用微生物降解或植物净化等方式来降低底泥的污染。底泥的原位生物修复主要包括两种类型，一类是通过修复底泥环境，促进生物对污染物的降解，也叫生物促生技术；另一类是投加微生物菌剂或引入植物来削减底泥污染，也叫生物强化技术。其中，生物强化技术主要是通过筛选和驯化能够降解污染物的高效微生物菌种，并将其投加到污染底泥中，利用微生物的生命代谢作用对污染物进行分解、转化与降解，以削减底泥中的污染物浓度，改善河道生态环境。微生物在好氧环境下可以彻底将有机污染物降解为CO₂、N₂、H₂O等无机物。同时，能将重金属转化为惰性状态并固定在底泥中，减少其迁移与释放。微生物修复技术具有环境影响小、处理效果好、投资少等特点，可广泛应用于河道底泥处理中。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种河道底泥的降解菌种及其应用，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种河道底泥降解菌种，经鉴定为藤黄微球菌Micrococcus luteus，保藏于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏地址为湖北省武汉市武昌区八一路武汉大学。菌种名称为Micrococcus luteus ZR3，保藏日期为2021年7月8日，保藏编号为CCTCC NO: M2021839。

所述藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3，其为革兰氏阳性菌，菌落形态为淡黄色圆形、边缘整齐、表面光滑湿润。

所述藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3，含有如SEQ ID NO.1所示的基因序列。

本发明第二方面提供一种液体菌剂，所述液体菌剂包含藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3，藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3的浓度至少为1×10⁸ cfu/mL。

本发明第三方面提供菌剂的制备方法，包括如下步骤：将藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3的纯菌种接种于LB液体培养基中培养，培养结束后即得到液体菌剂。

本发明第四方面提供藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3在河道底泥降解中的应用。

所述藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3对河道底泥中VS的降解率达24.8%。

本发明第五方面提供一种河道底泥的降解方法，包括如下步骤：

（1）将藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3的液体菌剂接种至河道底泥；

（2）在适宜的温度、pH值、DO值（溶解氧含量）条件下好氧培养进行河道底泥的降解。

所述接种的接种量为底泥体积的0.5~5%，优选为1~3%；

所述温度为5~40 ℃，优选为20~30 ℃；

所述pH值为5~9，优选为6~8；

所述DO值为2~5 mg/L，优选为4~5 mg/L。

如上所述，本发明的河道底泥降解菌种及其应用，具有以下有益效果：

（1）本发明应用藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3对河道底泥中VS的降解率达24.8%，能高效降解底泥中的有机物，有效提高底泥中VS降解率，实现河道底泥的减量化和稳定化，具有较高的应用价值；

（2）本发明处理效率高、经济效益好、操作方便、无污染。

附图说明

图1显示为本发明的河道底泥降解菌株ZR3的***进化树图谱。

图2显示为本发明的河道底泥降解菌株ZR3在LB平板上的生长菌落形态。

图3显示为本发明的河道底泥降解菌株ZR3对河道底泥中VS的降解效果。

图4显示为本发明的河道底泥降解菌株ZR3对河道底泥中VS降解率的变化。

具体实施方案

实施例1：河道底泥降解菌株ZR3的分离筛选及性能测定

所用到的培养基及成分如下：

LB液体培养基：10 g/L氯化钠，10 g/L胰蛋白胨，5 g/L酵母提取物，pH值7.0~7.5。

LB固体培养基：10 g/L氯化钠，10 g/L胰蛋白胨，5 g/L酵母提取物，15 g/L的琼脂粉，pH值7.0~7.5。

河道底泥液体培养基：河道底泥（总固体TS含量11%，挥发性固体VS含量为TS的7.8%，均为质量分数）加水调节底泥TS含量为5%，pH值7.0。

河道底泥固体培养基：河道底泥（TS含量11%，VS含量为TS的7.8%，均为质量分数）加水调节底泥TS含量为5%，琼脂粉15 g/L，pH值7.0。

以上培养基配制好后，均在121 ℃下高压蒸汽灭菌20 min，备用。

分离纯化：从不同河道中采集底泥样品，取5 mL底泥至45 mL灭菌的LB液体培养基中，混合均匀后放置于20 ℃、180 r/min的摇床中富集培养48 h；将培养好的富集液进行梯度稀释后，均匀涂布于LB固体培养基；在20 ℃恒温培养箱中培养48 h后，挑取菌落形态各异的单克隆，划线纯化后编号保藏。经分离纯化共得到12个菌株。

初筛：将分离纯化得到的纯菌株，采用点接的方法接种到河道底泥固体培养基上，进行初筛，将接种的平板在20 ℃恒温培养箱中培养48~96 h后，挑取在培养基上生长较好的菌株，划线纯化并编号保藏。经初筛共得到5个菌株。

底泥降解性能测定：实验组将初筛得到的5个菌株接种至LB液体培养基中，在20℃、180 r/min摇床中培养24 h，取2%（体积比）菌液离心后用无菌生理盐水洗涤、重悬，接种至河道底泥液体培养基中。对照组接入同体积的无菌生理盐水。在20 ℃、100 r/min摇床中培养7 d，反应结束后测定底泥中VS的降解率，与不加菌的对照组相比，评价各个菌株降解底泥的性能。由图3可以看出，菌株ZR3对底泥VS的降解最高，达到24.8%，与对照组VS降解率18.5%相比，提高了34.1%。说明菌株ZR3具有显著的河道底泥降解效果。

实施例2：河道底泥降解菌株ZR3的生物学鉴定

菌株鉴定采用16S rDNA序列比对法。按照现有技术提取菌株ZR3的基因组DNA，并以此为模板，利用一对通用引物（27F，1492R）扩增菌株16S rDNA。上游引物为27F（5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCA-3’），下游引物为1492R（5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’）。

PCR反应体系（20 μL）如下：模板DNA 0.5 μL，PCR Taqmix 10 μL，上下游引物各0.6 μL，加ddH₂O至反应体系为20 μL。

PCR程序：94 ℃预变性5 min，94 ℃变性30 s、55 ℃退火30 s、72 ℃延伸1 min30 s，以上共循环30次，72 ℃延伸10 min，最后在4 ℃保存。

由上海杰李生物技术有限公司进行PCR产物的纯化和测序，得到菌株的16S rDNA序列如SEQ ID NO.1所示。在NCBI提交通过测序获得的16S rDNA序列，通过软件与GenBank进行同源性序列比对分析，应用MEGA 7软件构建该菌株***发育树（图1）。

菌株ZR3的基因有效序列长度为1409 bp，见基因序列表SEQ ID NO.1。经过比对，该序列与NCBI数据库的Micrococcus luteus（NCBI登录号为：MN540712.1）同源性达99%，综合菌株的其他生物学特性，菌株ZR3为革兰氏阳性菌，菌落形态为淡黄色、圆形、边缘整齐、表面光滑湿润，菌落形态如图2所示。鉴定该菌株为藤黄微球菌Micrococcus luteus，最终将其命名为藤黄微球菌Micrococcus luteus ZR3。

实施例3：河道底泥降解菌株ZR3的液体菌剂制备

将ZR3纯菌种接种于10 mL LB液体培养基中，于20 ℃、180 r/min的恒温摇床中培养24 h，然后再以液体培养基体积的5%的接种量接入到下一级扩大培养的液体培养基中，相同条件下进行多级扩大培养，即可得到该菌株的液体菌剂。

实施例4：河道底泥降解菌株ZR3对河道底泥的降解效果

河道水及底泥取自上海市内某河流，其中底泥主要为来源于生活、工业的污染物经物理、化学和生物作用沉积于河床底部而形成的富含有机质和营养盐的灰黑色淤泥。该底泥的TS含量13%，VS含量为TS的9.3%，pH值为6.8。

实验组将菌株ZR3的液体菌剂按照2%体积比接种于底泥混合体系（河道水：底泥的体积比为1：1）中，对照组为接入相同体积的液体培养基，控制条件为水体DO值3 mg/L、温度20 ℃、pH值6.8。在反应过程中每24 h取一次样，测定河道底泥的VS降解率。图4显示为菌株ZR3在120 h内对河道底泥的降解情况，可以看出，菌株ZR3对河道底泥的VS降解率最高值达到33.7%，比对照组不接菌的VS降解率21.9%相比，提高了53.9%。说明菌株ZR3对河道底泥具有显著的降解效果。

序列表

<110> 佛山市玉凰生态环境科技有限公司

<120> 一种河道底泥降解菌种及其应用

<160> 3

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1409

<212> DNA

<213> Micrococcus luteus ZR3

<400> 1

cttcgaggct cccccacaag ggttaggcca ccggcttcgg gtgttaccga ctttcgtgac 60

ttgacgggcg gtgtgtacaa ggcccgggaa cgtattcacc gcagcgttgc tgatctgcga 120

ttactagcga ctccgacttc atggggtcga gttgcagacc ccaatccgaa ctgagaccgg 180

ctttttggga ttagctccac ctcacagtat cgcaacccat tgtaccggcc attgtagcat 240

gcgtgaagcc caagacataa ggggcatgat gatttgacgt cgtcctcacc ttcctccgag 300

ttgaccccgg cagtctccca tgagtcccca ccattacgtg ctggcaacat ggaacgaggg 360

ttgcgctcgt tgcgggactt aacccaacat ctcacgacac gagctgacga caaccatgca 420

ccacctgtga acccgcccca aaggggaaac cgtatctcta cggcgatcga gaacatgtca 480

agccttggta aggttcttcg cgttgcatcg aattaatccg catgctccgc cgcttgtgcg 540

ggcccccgtc aattcctttg agttttagcc ttgcggccgt actccccagg cggggcactt 600

aatgcgttag ctgcggcgcg gaaaccgtgg aatggtcccc acacctagtg cccaacgttt 660

acggcatgaa ctaccagggt atctaatcct gttcgctccc catgctttcg ctcctcagcg 720

tcagttacag cccagagacc tgccttcgcc atcggtgttc ctcctgatat ctgcgcattc 780

caccgctaca ccatgaattc cagtctcccc tactgcactg tagtctgccc gtacccacag 840

cagatccggg gttaagcccc ggactttcac gacagacgcg acaaaccgcc tacgagctct 900

ttacgcccaa taattccgga taacgctcgc accctacgta ttaccgcggc tgatggcacg 960

tagttagccg gtgcttcttc tgcaggtacc gtcactttcg cttcttccct actgaaagag 1020

gtttacaacc cgaaggccgt catccctcac gcggcgtcgc tgcatcaggc ttgcgcccat 1080

tgtgcaatat tccccactgc tgcctcccgt aggagtttgg gccgtgtctc agtcccagtg 1140

tggccggtca ccctctcagg ccggctaccc gtcgtcgcct tggtgagcca ttacctcacc 1200

aacaagctga taggccgcga gtccatccaa aaccgataaa tctttccaac acccaccatg 1260

cggtaggcgc tcctatccgg tattagaccc agtttcccag gcttatccca gagttaaggg 1320

caggttactc acgtgttact cacccgttcg ccactaatcc acccagcaag ctgggcttca 1380

tcgttcgact tgcattgtaa gcacgccgc 1409

<210> 2

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 2

agagtttgat cctggctca 19

<210> 3

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 3

ggttaccttg ttacgactt 19

Claims

1.一种藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3，其保藏编号为CCTCC NO: M2021839。

2.根据权利要求1所述的藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3，其特征在于，所述藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3含有如SEQ ID NO.1所示的基因序列。

3.一种菌剂，其特征在于，包含如权利要求1所述藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3。

4.根据权利要求3所述的菌剂，其特征在于，所述菌剂为液体菌剂，所述液体菌剂中藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3的浓度至少为1×10⁸ cfu/mL。

5.根据权利要求4所述的菌剂，其特征在于，菌剂的制备方法为将所述藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3的纯菌种接种于液体培养基中培养，即得到液体菌剂。

6.一种如权利要求1所述的藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3在河道底泥降解中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3对河道底泥中VS的降解率达24.8%。

8.一种河道底泥降解的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将藤黄微球菌（Micrococcus luteus）ZR3 CCTCC NO: M2021839制备为液体菌剂接种至河道底泥；

在适宜的温度、pH值、DO值条件下好氧培养进行河道底泥的降解。

9.根据权利要求8所述的河道底泥降解的方法，其特征在于，还包括以下条件：

所述接种的接种量为河道底泥体积的0.1~5%；

所述温度为5~40 ℃；

所述pH值为5~9；

所述DO值为2~5 mg/L。