专利名称:微囊藻毒素降解菌株及利用其降解mc-lr的方法
技术领域:
本发明属于环保水处理技术领域,具体涉及一种从太湖蓝藻重污染河浜底泥中筛选的微囊藻毒素-LR (MC-LR)降解菌及利用其降解微囊藻毒素的方法。
背景技术:
随着太湖地区工业、农业的不断快速发展,大量含氮、磷废水排入天然水体,导致水体富营养化日益加剧,蓝藻水华频繁爆发。据研究报道,259Γ70%的蓝藻水华污染可产生微囊藻毒素(MCs)。MCs是一类环状七肽肝毒素,具有80多种异构体,其中MC-LR (分子式为C49H75N13O12^PMC-RR (分子式为C49H74NltlO12)是富营养化水体中出现频率及含量较高的两种MCs类型。MC-LR是一种毒性最强的MCs,不仅直接污染水源,而且还能在水生生物体内富集,通过食物链进入人体,威胁人类健康和生存。低剂量的MC-LR直接能引起人的肝脏损伤,促进肝癌的发生。国外的动物实验资料显示,MC-LR不仅破坏肝细胞的结构,还对肠胃具有毒害作用。世界卫生组织和我国的饮用水标准均规定了 MC-LR不超过1 ug/L的限值。由于MC-LR性质非常稳定,常规水处理工艺对其去除率较低。目前,去除MCs的方法有化学法、物理法和生物法等,其中微生物降解法是最为安全有效的方法。据公开研究报道,能够降解MC-LR的微生物种类稀少,种群结构单一,仅局限于某些特殊菌株。如公开号为CN1785851的发明专利,从滇池底泥中筛选出1株降解MCs的食酸戴尔福特菌。《环境科学》第25卷第6期49-53页报道了闫海等采用从滇池水华蓝藻细胞中提取的MCs作为微生物生长的唯一碳源和氮源,从底泥中筛选出5株降解MCs的细菌。《湖泊科学》第18期第 2卷184-188页报道了宦海琳等以铜绿微囊藻所产生的MCs为底物,从南京发生水华的水体中筛选出18株降解MCs的菌株。上述3种方法均以MCs为底物的培养基,分别从云南滇池和南京的水华水体中筛选出MCs降解菌。但是由于MCs提取工艺复杂、纯化成本较高,且 MCs纯品价格昂贵,一支规格为IOug的MC-LR进口标准品售价高达3500元,从而使得利用 MCs作为唯一碳源和氮源的培养基规模化筛选MCs降解菌的应用受到限制。本发明以太湖蓝藻重污染河浜底泥中的微生物作为MC-LR降解菌的来源,利用廉价的牛肉膏蛋白胨为培养基,从中筛选出高效降解MC-LR的菌株,主要创新点基于以下两占.
其一,获取含有MC-LR降解菌的混合菌群并从中从中筛选出高效降解MC-LR的菌株 太湖流域常年以东南风为主导风向,导致太湖西北区域蓝藻大量繁殖和聚集。蓝藻过多,水体溶解氧含量降低,蓝藻因缺氧死亡,死亡的蓝藻细胞必然向水体释放藻类毒素,水体和底泥中自然进化产生了适应太湖地区生长环境的、且能分解死亡蓝藻的微生物。因此, 以太湖蓝藻重污染河浜底泥中的微生物为MC-LR降解菌的来源构成了本发明的一大特色。其二,选用高效、廉价的培养基
本发明采用价廉易得的牛肉膏蛋白胨培养基,从太湖河浜底泥中筛选降解MC-LR的菌株,克服了因MC-LR纯品价格昂贵而带来的成本高的难题,并利用无机盐培养基对其进行菌株适应性试验,最大程度地节省了 MC-LR纯品的使用,降低了成本,使得规模化制备MC-LR降解菌剂成为可能。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的不足,提供一种从太湖蓝藻重污染河浜底泥中筛选到的MC-LR降解菌,并提供利用筛选出的菌株降解MC-LR的方法。本发明所采用的技术方案如下
一种从太湖蓝藻重污染河浜底泥中筛选到的MC-LR降解菌,已于2010年12月21日保藏于位于中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号的中国科学院微生物研究所菌种保藏中心,保藏编号为CGMCC4498。经鉴定为芽孢杆菌feciBm sp.。利用上述菌种降解MC-LR的方法,按照下述步骤进行
将上述微囊藻毒素降解菌按照接种量以质量分数计为2 —10%的比例接种到以MC-LR 为唯一碳源和氮源的PH为5—9无机盐培养基中,在30°C摇床转速100—180 r/min下培养48小时、即能够高效地降解MC-LR。上述降解MC-LR的方法优选以质量分数计为6%的比例接种到以MC-LR为唯一碳源和氮源的PH为7的且外加碳源浓度为500 mg/L的无机盐培养基中,在30°C摇床转速 120 r/min下培养48小时。其中所述的无机盐培养基组成如下
K2HPO4 1.6 g ;KH2PO4 0. 4 g ;NH4NO3O. 5 g ;MgSO4 · 7H20 0. 2 g ;CaCl2 · 2H20 25 mg ; FeCl3 · 6 H2O 2. 3 mg ;蒸馏水 1000 mL ;pH 7. 0。本发明的主要优点
1、本发明选用价廉易得的牛肉膏蛋白胨培养基筛选、分离、纯化MC-LR降解菌,具有成本低、快速、安全、高效等优点。2、本发明选择在太湖西北区域的河浜中采集富含降解蓝藻微生物的底泥样品,充分利用了气候特征、风向规律来选取采样地点。所筛选出的菌株源自太湖水体,适应太湖流域的自然环境,对于生物法去除太湖流域水体中的MC-LR具有较广阔的应用前景。
具体实施例方式菌株的筛选及鉴定 1、样品采集
采样地点是太湖西北区域长期遭受蓝藻重污染的河浜。在岸边用吸泥装置吸取水体深度为Im左右的底部黑泥,装入采样瓶后取回,放入40C下保存备用。2、培养基配制
牛肉膏蛋白胨培养基称取牛肉膏3 g,蛋白胨10 g及NaCl 5 g于烧杯中,加入1 L蒸馏水,在电炉上加热,并搅拌,使之快速溶解,调节PH至7. (Γ7. 2,然后分别取100 mL培养基于锥形瓶中,用纱布和牛皮纸将锥形瓶封好,放入高压锅中IXlO5 1 灭菌20 min。固体培养基加入琼脂15 g 20 g。无机盐培养基称取K2HPO4 1. 6 g, KH2PO4 0. 4 g, NH4NO3 0. 5 g, MgSO4 · 7H20 0. 2 g, CaCl2 · 2H20 25 mg, FeCl3 · 6H20 2. 3 mg 禾口 MC-LR 286. 75 ug,于烧杯中,加入 1 L 蒸馏水,搅拌溶解后调PH至7. 0,于高压锅中1 X IO5 Pa灭菌20 min。
3、筛选方法
(1)富集驯化
取所采集的底泥10 g加入无菌水100 mL,充分搅拌振荡混勻后,置于无菌室中自然沉降2 h,取上清液10 mL加入50 mL牛肉膏蛋白胨液体培养基中,30°C摇床转速120 r/min 富集驯化培养48 h后,取10 mL菌液再次进行富集培养,重复;Γ4次。(2)筛选、平板分离
将经过3、次富集驯化的菌液,通过梯度稀释(10人10_2、10_3、10_4、10_5、IO-6),分别接种于牛肉膏蛋白胨固体培养基上,30°c培养48 h后,分别挑取不同的单菌落,采用划线法于牛肉膏蛋白胨固体培养基上再次进行平板分离,置于30°C培养48 h,重复3、次,得到降解 MC-LR的菌株,并将筛选分离得到的单菌株于斜面培养基中保存备用。4、菌株形态及生理生化性能
通过对菌株进行形态观察、染色反应和生理生化测定,并根据《伯杰氏细菌鉴定手册》 第八版对其进行鉴定。结果如下
菌落形态特征为菌落小,近圆形,呈淡黄色,菌落半透明,表面较湿润,具有明显的突起,边缘整齐。菌落生理生化特征为接触酶阳性,发酵产酸,革兰氏染色为阴性,甲基红试验 (M. P)和乙酰甲基醇试验(V. P)为阴性,糖或醇类发酵不产酸产气,具有硝酸盐还原和淀粉水解能力。上述筛选到的菌株保藏于中国科学院微生物研究所菌种保藏中心,保藏编号为 CGMCC4498。经鉴定为芽孢杆菌Bacillus sp.。利用上述菌株降解MC-LR的具体实施例如下 实施例1
接种单菌株于PH分别为5、6、7、8、9的无机盐培养基中,在30°C摇床转速120 r/min下培养,每隔24小时检测一次MC-LR的含量。MC-LR的初始浓度为观6. 75 ug/L,48小时后, 当PH为5时,MC-LR的去除率为46. 73% ;当pH为6时,MC-LR的去除率为58. 04% ;当pH为 7时,其无机盐培养基中剩余MC-LR的浓度仅为82. 13 ug/L,降解率达到71. 36%,菌株在中性条件下有较强的适应能力;当PH为8时,MC-LR的去除率为61. 87% ;当pH为9时,MC-LR 的去除率为53. 84%。实施例2
分别接种质量分数为洲、4%、6%、8%、10%的菌种于无机盐培养基中,在30°C摇床转速 120 r/min下培养,每隔M小时检测一次MC-LR的含量。MC-LR的初始浓度为观6. 75 ug/ L,48小时后,当接种量为m时,MC-LR的去除率为53. 84% ;当接种量为4%时,MC-LR的去除率为61. 87% ;当接种量为6%时,MC-LR的去除率为65% ;当接种量为8%时,其无机盐培养基中剩余MC-LR的浓度仅为86. 14 ug/L,降解率达到69. 96% ;当接种量为10%时,MC-LR的去除率为66. 95%。实施例3
接种单菌株于碳源浓度分别为0、100、200、300、400、500 mg/L的无机盐培养基中,在 30°C摇床转速120 r/min下培养,每隔M小时检测一次MC-LR的含量。MC-LR的初始浓度为286. 75 ug/L,48小时后,当不外加碳源时,MC-LR的去除率为51. 58% ;当外加碳源浓度
5为100mg/L时,MC-LR的去除率为53. 84% ;当外加碳源浓度为200mg/L时,MC-LR的去除率为56. 06% ;当外加碳源浓度为300mg/L时,MC-LR的去除率为58. 04% ;当外加碳源浓度为 400mg/L时,MC-LR的去除率为63. 64% ;当碳源浓度为500 mg/L时,其无机盐培养基中剩余 MC-LR的浓度为105. 01 ug/L,降解率达到63. 38%,外加碳源能够促进菌株对MC-LR的降解。实施例4
接种单菌株于初始MC-LR浓度分别为67. 5、125、250、500、1000 ug/L的无机盐培养基中,在30°C摇床转速120 r/min下培养,每隔M小时检测一次MC-LR的含量。MC-LR的初始浓度为观6. 75 ug/L,48小时后,初始MC-LR浓度为250 ug/L的无机盐培养基中剩余MC-LR 的浓度为104. 26 ug/L,降解率达到63. 64%。实施例5
接种单菌株于转速分别为100、120、140、160、180 r/min的无机盐培养基中,在30°C下恒温培养,每隔M小时检测一次MC-LR的含量。MC-LR的初始浓度为观6. 75 ug/L, 48小时后,当转速为100 r/min时,MC-LR的去除率为49. 21% ;当转速为120 r/min时,其无机盐培养基中剩余MC-LR的浓度为132. 36 ug/L,降解率达到53. 84% ;当转速为140 r/min时, MC-LR的去除率为46. 73% ;当转速为160 r/min时,MC-LR的去除率为44.洲;当转速为180 r/min时,MC-LR的去除率为42. 46%。
权利要求
1.微囊藻毒素降解菌株,保藏编号为CGMCC4498,经鉴定为芽孢杆菌feciBmsp.。
2.利用权利要求1所述的降解MC-LR的方法,其特征在按照下述步骤进行将上述微囊藻毒素降解菌按照接种量以质量分数计为2 —10%的比例接种到以MC-LR为唯一碳源和氮源的PH为5— 9无机盐培养基中,在30°C摇床转速100—180 r/min下培养48小时、即能够高效地降解MC-LR。
3.根据权利要求2所述的降解MC-LR的方法,其特征在按照下述步骤进行以质量分数计为6%的比例接种到以MC-LR为唯一碳源和氮源的pH为7的且外加碳源浓度为500 mg/L的无机盐培养基中,在30°C摇床转速120 r/min下培养48小时。
4.根据权利要求2或3所述的降解MC-LR的方法,其特征在于其中所述的无机盐培养基组成如下K2HPO4 1.6 g ;KH2PO4 0. 4 g ;NH4NO3O. 5 g ;MgSO4 · 7H20 0. 2 g ;CaCl2 · 2H20 25 mg ;FeCl3 · 6 H2O 2. 3 mg ;蒸馏水 1000 mL ;pH 7. 0。
全文摘要
本发明属于环保水处理技术领域,涉及从太湖蓝藻重污染河浜底泥中筛选的微囊藻毒素-LR降解菌及利用其降解微囊藻毒素的方法。该菌株现保藏于中国科学院微生物研究所菌种保藏中心,保藏编号为CGMCC NO.4498。经鉴定为芽孢杆菌Bacillus sp.。利用上述菌种降解MC-LR的方法将上述微囊藻毒素降解菌按照接种量以质量分数计为2-10%的比例接种到以MC-LR为唯一碳源和氮源的pH为5-9无机盐培养基中,在30℃摇床转速100-180r/min下培养48小时即能降解MC-LR。本发明所筛选出的菌株源自太湖水体,适应太湖流域的自然环境,对于生物法去除太湖流域水体中的MC-LR具有较广阔的应用前景。
文档编号A62D101/28GK102154170SQ20111000431
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者姚立荣, 张文艺, 李秋艳, 范培成, 邱小兰 申请人:常州大学