一株吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌hs-01及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境無機(jī)污染物生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一株吸附及強(qiáng)化植物提 取重金屬的細(xì)菌HS-01及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 自20世紀(jì)30年代以來，工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，大量的污染物進(jìn)入環(huán)境，引起環(huán)境質(zhì)量 嚴(yán)重惡化，尤其是重金屬污染，極為嚴(yán)重。由于重金屬污染的范圍廣，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，又不易在 生物物質(zhì)循環(huán)和能量交換中分解，在環(huán)境中易于蓄積，且能被土壤作物吸收，性質(zhì)穩(wěn)定，很 難降解，又能抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育，使其早衰，降低產(chǎn)量，并通過根系進(jìn)入植物體，再通過食物 鏈的傳遞和富集，最終危害人體健康。
[0003] 重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境及人體健康的危害具體表現(xiàn)如下：（1)慢性中毒：由于污水中 重金屬含量很低，加之排放到環(huán)境中后受到水的稀釋作用，因此排入后主要引起慢性危害， 如甲基汞污染可以引起"水俁病"、鎘污染可以引起"骨痛病"等；(2)致癌作用：部分重金屬 具有潛在的致癌能力，如碳基鎳和鉻酸鹽均能引發(fā)肺癌，同時(shí)碳基鎳還可引發(fā)鼻癌，砷可引 發(fā)皮膚癌、肝癌，攝入過量的鐵亦可誘發(fā)腫瘤；（3)致畸作用：鉛和汞可致使胎兒先天畸形；
[4] 變態(tài)反應(yīng)：鎳可引起機(jī)體接觸性皮炎、肺炎，Ba205可引起機(jī)體遲發(fā)性呼吸器官的變態(tài)反 應(yīng)，鉻則會(huì)引起機(jī)體支氣管哮喘，接觸性皮炎，眼結(jié)膜炎等；（5)對(duì)免疫功能的影響：鉛、錳 可降低機(jī)體對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌的抵抗力，并且阻礙體內(nèi)抗體的形成；鉛還可減弱機(jī)體的吞 噬作用和殺菌活性，同時(shí)使唾液中溶菌酶活性降低；汞能引起腎損害。砷對(duì)免疫功能亦有損 害，過量的鐵和硒也會(huì)影響機(jī)體的免疫功能；(6)雖然某些重金屬是人體必需的微量元素， 如鋅、錳等，但是過量的鋅會(huì)引起，如惡心、腹痛、嘔吐、腹瀉等癥狀，偶爾會(huì)腹部絞痛，同時(shí) 伴有頭暈、周身乏力。
[0004] 由此可見，重金屬污染危害巨大，重金屬污水已成為全球的重要污染源之一，如何 有效處理環(huán)境中的重金屬污染已成為近幾十年來環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。利用傳統(tǒng)的物理化 學(xué)修復(fù)技術(shù)去除環(huán)境中的重金屬污染物的費(fèi)用相對(duì)較高，容易破壞土壤生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致生 物活性下降、二次污染等問題。而生物法是一種較為新穎的處理含重金屬廢水和土壤的方 法，生物材料來源豐富，品種多，成本低廉；設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作，投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，吸附量 大，處理效率高，而且隨著分子生物學(xué)技術(shù)手段的日益更新，微生物修復(fù)機(jī)理研宄的也越來 越深入，使得微生物修復(fù)成為最具有發(fā)展和應(yīng)用前景的生物修復(fù)技術(shù)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)目前污染水體、土壤環(huán)境修復(fù)重金屬污染技術(shù)中存在的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明 的首要目的在于提供一株吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述細(xì)菌在污染水體、土壤生物處理和環(huán)境污染修復(fù) 中的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -株吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01，命名為海水芽孢八疊球菌 (Sporosarcina aquimarina)HS_01，于2014年12月7日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心 (CCTCC)，地址：中國武漢市武漢大學(xué)，保藏編號(hào)為CCTCC No. M2014632 ;
[0009]用于培養(yǎng)所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01的培養(yǎng)基的配方為：葡 萄糖2g，KH2P043g，（NH4)2S04 ? 7H20 0? 5g，MgS042g，CaCl2 ? 2H20 0? 25g，F(xiàn)eS04 ? 7H20 0? lg， NaCl 0. lg，水1L，調(diào)節(jié)pH至7. 0;或配方為：牛肉膏6g，蛋白胨10g，NaCl 10g，水1L，調(diào)節(jié) pH至7. 0;
[0010] 所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01的培養(yǎng)條件為溫度20?35°C， pH 6. 5?8. 0 ;
[0011]所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01的培養(yǎng)條件優(yōu)選為溫度30°C，pH 8. 0 ；
[0012]所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01來源于廣東省某地復(fù)合重金屬 污染場(chǎng)地的表層土（〇?20cm)，經(jīng)人工富集、篩選及純化所得到；
[0013]所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01，具有如下形態(tài)特性：
[0014] a、采用電子顯微鏡觀察，所篩選的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01菌體 呈球形和卵圓形，直徑約為0. 4?1 y m，周長(zhǎng)約為0. 6?1. 2 y m ;
[0015] b、菌落的形態(tài)特征為：菌落呈不規(guī)則狀，表面隆起有光澤，邊緣波狀，黃色濕潤(rùn)不 透明；
[0016]所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-0116S rDNA序列如下所示，與海水 芽孢八疊球菌（Sporosarcina aquimarina)的同源性達(dá)100% ;
[0017] GCTGGCTCCCGTAAGGGTTACCCCACCGACTTCGGGTGTTACAAACTCTCGTGGTGTGACGGGCGGTGT GTACAAGACCCGGGAACGTATTCACCGTGGCATGCTGATCCACGATTACTAGCGATTCCGGCTTCATGCAGGCGAGT TGCAGCCTACAATCCGAACTGGGAACGGTTTTCTGGGATTGGCTCCCCCTCGCGGGTTTGCAGCCCTCTGTACCGTC CATTGTAGCACGTGTGTAGCCCAGGTCATAAGGGGCATGATGATTTGACGTCATCCCCACCTTCCTCCGGTTTGTCA CCGGCAGTCACCTTAGAGTGCCCAACTAAATGATGGCAACTAAGATTAAGGGTTGCGCTCGTTGCGGGACTTAACCC AACATCTCACGACACGAGCTGACGACAACCATGCACCACCTGTCACCACTGTCCCCGAAGGGAAAGACATGTCTCCA TGCCGGTCAGTGGGATGTCAAGACCTGGTAAGGTTCTTCGCGTTGCTTCGAATTAAACCACATGCTCCACCGCTTGT GCGGGTCCCCGTCAATTCCTTTGAGTTTCAGCCTTGCGGCCGTACTCCCCAGGCGGAGTGCTTAATGCGTTAGCTGC AGCACTAAGGGGCGGAAACCCCCTAACACTTAGCACTCATCGTTTACGGCGTGGACTACCAGGGTATCTAATCCTGT TTGCTCCCCACGCTTTCGCGCCTCAGCGTCAGTTACAGACCAGAAAGCCGCCTTCGCCACTGGTGTTCCTCCACATC TCTACGCATTTCACCGCTACACGTGGAATTCCGCTTTCCTCTTCTGTACTCAAGTCCCCCAGTTTCCAATGACCCTC CACGGTTGAGCCGTGGGCTTTCACATCAGACTTAAAGGACCGCCTGCGCGCGCTTTACGCCCAATAATTCCGGACAA CGCTTGCCACCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGTGGCTTTCTGACGAGGTACCGTCAAGGTAC GGGCAGTTACTCCCGTACGTGTTCTTCCCTCGCAACAGAGCTTTACGATCCGAAAACCTTCTTCACTCACGCGGCAT TGCTCCATCAGACTTTCGTCCATTGTGGAAGATTCCCTACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTC CCAGTGTGGCCGATCACCCTCTCAGGTCGGCTACGCATCGTTGCCTTGGTAGGCCATTACCCCACCAACTAGCTAAT GCGCCGCGGGCCCATCCTGCAGTGACAGCCGAAACCGTCTTTCAGAATTCCTTCATGCGAAGGAATTGATTATTCGG TATTAGCCCCGGTTTCCCGGAGTTATCCCCATCTGCAGGGCAGGTTGCCCACGTGTTACTCACCCGTCCGCCGCTAA TCTCAAGGAGCAAGCTC；
[0018] 所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01可以應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)；
[0019] 所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01可以應(yīng)用于吸附重金屬離子以 及強(qiáng)化植物提取重金屬離子；
[0020] 所述的重金屬離子為Cd離子、Cu離子和Pb離子的一種或至少兩種；
[0021] 所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01能夠應(yīng)用于在水體環(huán)境中吸附 Cd離子、Cu離子和Pb離子的一種或至少兩種以及在單一或復(fù)合Cd離子、Cu離子、Pb離子 污染土壤中強(qiáng)化植物提取Cd離子、Cu離子和Pb離子的一種或至少兩種；
[0022] 所述的植物優(yōu)選為東南景天；
[0023] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0024] 海水芽抱八疊球菌（Sporosarcinaaquimarina)HS-01在純培養(yǎng)條件下24h后， 對(duì)不同復(fù)合污染程度水體下Cd2+、Cu2+、Pb2+的吸附率分別達(dá)到56. 3%?94. 4%、40. 9%? 86. 1%、54. 2%?88. 9%，與其它菌株相比，該菌株具有高效的重金屬吸附能力；另外，上 述細(xì)菌在純培養(yǎng)24h后，投加至植物東南景天根際土壤中，60d后東南景天對(duì)不同復(fù)合污 染程度土壤下Cd2+、Cu2+、Pb2+的提取量分別達(dá)到18. 3?278.lmg/kg、37. 1?217. 2mg/kg、 82. 0?217. 4mg/kg，與其它菌株相比，本發(fā)明的菌株具有較強(qiáng)的強(qiáng)化植物提取重金屬的能 力。
【附圖說明】
[0025] 圖1是海水芽抱八疊球菌（Sporosarcina aquimarina)HS-01的SEM形態(tài)圖。
[0026] 圖2是海水芽抱八疊球菌（Sporosarcinaaquimarina)HS-01的平板菌落形態(tài)圖。
[0027] 圖3是海水芽抱八疊球菌（Sporosarcinaaquimarina)HS-01在水體環(huán)境中吸附 復(fù)合重金屬離子效果分析圖。
[0028] 圖4是海水芽孢八疊球菌（Sporosarcinaaquimarina)HS-01與植物東南景天聯(lián) 合對(duì)土壤中復(fù)合重金屬離子的修復(fù)效果分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0030] 實(shí)施例1海水芽抱八疊球菌（Sporosarcina aquimarina)HS-01的篩選、馴化及分 離
[0031] 本發(fā)明所述的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌HS-01分離篩選自廣東省某地 復(fù)合重金屬污染場(chǎng)地的表層土（〇?20cm)。其篩選、馴化及分離方法如下：將5g土壤樣品 加入裝有100mL無菌水的150mL錐形瓶，150r/min震蕩2h后放置30min;將富集培養(yǎng)基制 備成Cd2+、Cu2+、Pb2+終濃度分別為10mg/L、100mg/L、100mg/L的復(fù)合溶液，向150mL錐形瓶 中加入該復(fù)合溶液l〇〇mL，將5mL土壤上清液加入錐形瓶，30°C下以150r/min振蕩培養(yǎng)3d， 濁度增加后，取5mL培養(yǎng)液轉(zhuǎn)入新復(fù)合溶液中，連續(xù)多次。然后增加復(fù)合溶液中Cd2+、Cu2+、 卩132+終濃度至1001^/1、10001^/1、10001^/1，重復(fù)上述步驟 ；將所得菌液稀釋104?108倍 后均勻涂布到固體培養(yǎng)基上，待長(zhǎng)出菌落后，挑取生長(zhǎng)豐滿的單菌落，劃線獲得純培養(yǎng)，并 進(jìn)行菌種鑒定。上述富集培養(yǎng)基配制方法為：葡萄糖2g，KH2P043g，（NH4)2S04 ? 7H20 0. 5g， MgS042g，CaCl2 ? 2H20 0? 25g，F(xiàn)eS04 ? 7H20 0? lg，NaCl 0? lg，水1L，調(diào)節(jié)pH至7. 0;固體培 養(yǎng)基配方為：牛肉膏6g，蛋白胨10g，NaCl 10g，瓊脂18g，水1L，調(diào)節(jié)pH至7. 0。
[0032] 將純化得到的菌落進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果如下：
[0033] (1)菌體的形態(tài)特性：
[0034] a、采用電子顯微鏡觀察，所篩選的吸附及強(qiáng)化植物提取重金屬的細(xì)菌在電子顯微 鏡下觀察，菌體呈球形和卵圓形，直徑約為〇? 4?1ym，周長(zhǎng)約為0? 6?1. 2ym，如圖1所 示；
[0035] b、菌落的形態(tài)特征為：菌落呈不規(guī)則狀，表面隆起有光澤，邊緣波狀，黃色濕潤(rùn)不