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      一株異化鐵還原菌及其應(yīng)用

      文檔序號:9258060閱讀:1792來源:國知局
      一株異化鐵還原菌及其應(yīng)用
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一株異化鐵還原菌及其應(yīng)用。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 鐵是地球上豐度最高的過渡金屬元素。地表環(huán)境中以二價鐵(Fe(II))-三價鐵 (Fe (III))為主導的鐵循環(huán)過程被認為是調(diào)控全球有機碳埋藏量大小、有機污染物/重金 屬迀移轉(zhuǎn)化以及生源元素運移等地質(zhì)過程及環(huán)境變化的關(guān)鍵因子之一。微生物是地表鐵循 環(huán)的核心參與者,其作用過程主要體現(xiàn)為同化代謝及異化反應(yīng)兩類方式。其中,以細胞體外 發(fā)生鐵氧化或還原反應(yīng)為特征的異化作用是鐵循環(huán)的重要驅(qū)動力。
      [0003] 異化鐵還原菌是指一類能夠以Fe(III)作為唯一電子受體、Fe(III)被還原、同時 氧化有機碳源,并從中獲取能量供自身生長的一類微生物的統(tǒng)稱。由于Fe在地球上豐度 較高,鐵的氧化物在地球上也分布廣泛,一般只要存在無氧環(huán)境,幾乎都會發(fā)生Fe (III)的 異化還原,而這種Fe(III)的還原主要是異化Fe(III)還原微生物介導的。并且有研宄表 明,這種以外源鐵氧化物為最終電子受體的異化Fe(III)還原可能是微生物最早利用的代 謝方式并且廣泛存在于自然環(huán)境中。自然界沉積環(huán)境中廣泛分布的鐵氧化物及含鐵粘土礦 物是Fe (III)的主要賦存形式,微生物介導的異化Fe (III)這種代謝形式是地球化學最重 要的過程之一,普遍存在于沉積物土壤和地層中,還原所涉及的生物地球化學循環(huán),不僅對 鐵本身的迀移轉(zhuǎn)化有著重要影響,而且還會影響與Fe(III)還原相耦合的有機物的氧化分 解過程,這對于處理環(huán)境中的有機污染物有著重要意義。同時一些Fe(III)還原菌還能還 原Mn (IV)、Cr (VI)、As (V)等有毒重金屬及類金屬,從而影響這些元素在自然環(huán)境中的迀移 轉(zhuǎn)化。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004] 本發(fā)明的目的在于提供一株異化鐵還原菌及其應(yīng)用。
      [0005] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
      [0006] 一株異化鐵還原菌,其特征在于,該菌株命名為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-1,已于 2015年5月27日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心(武漢大學保藏中心),保藏單位地址: 中國武漢武漢大學,其保藏號為CCTCC NO :M 2015332。
      [0007] 上述產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I的菌落形態(tài)為:在IRM瓊脂培養(yǎng)基中生長,菌落呈褐 色,圓形,革蘭氏染色顯示細菌呈桿狀,為革蘭氏陰性菌。其最適生長溫度為35°C,最適生長 pH值為7。
      [0008] 上述產(chǎn)酸克雷伯菌頂FRCUG-I的16S rDNA基因序列特征為:16S rDNA基因序列 長度為910bp,采用BLAST分析法將16S rDNA序列與GenBank數(shù)據(jù)庫進行比對分析,發(fā)現(xiàn) 該菌株與Klebsiella oxytoca的親緣關(guān)系最接近,同源性高達99%以上,產(chǎn)酸克雷伯菌 IMFRCUG-1的系統(tǒng)發(fā)育進化樹見圖2。
      [0009] 上述產(chǎn)酸克雷伯菌頂FRCUG-I在異化還原Fe(III)方面的應(yīng)用。
      [0010] 本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明從內(nèi)蒙古高砷地下水中分離得到產(chǎn)酸克雷伯菌 MFRCUG-1,該菌具有較強的異化還原Fe(III)的還原功能,可以高效的還原檸檬酸鐵和蒙 脫石中的Fe(III);本發(fā)明拓寬了人們對產(chǎn)酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)在其功能方 面的應(yīng)用研宄思路,為異化鐵還原菌在環(huán)境污染物的治理方面提供了新的材料,具有較強 的實際應(yīng)用價值。
      【附圖說明】
      [0011] 圖1為產(chǎn)酸克雷伯菌頂FRCUG-I的PCR產(chǎn)物瓊脂糖電泳圖,其中右為擴增產(chǎn)物,左 為 Marker,Marker 條帶從上至下分別為:2000,1000, 750, 500, 250,100bp。
      [0012] 圖2為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I的菌落圖片。
      [0013] 圖3為基于16S rDNA序列的產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I的系統(tǒng)發(fā)育樹。
      [0014] 圖4為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I在還原檸檬酸鐵的實驗中鐵還原率曲線圖。
      [0015] 圖5為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I在還原蒙脫石的Fe(III)的實驗中Fe(II)濃度 曲線圖。
      【具體實施方式】
      [0016] 為了更好地理解本發(fā)明,下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容,但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
      [0017] 實施例1 :菌株的分離、篩選和鑒定
      [0018] (一)材料準備:
      [0019] 1.實驗水樣取自內(nèi)蒙古河套平原杭錦后旗高砷污染區(qū)。
      [0020] 2.培養(yǎng)基:
      [0021] IRM 液體培養(yǎng)基:NaHC032. 5g/L,KCl 0· lg/L,NH4Cl I. 5g/L,NaH2PCM 0· 6g/L,酵母 提取物〇. 5g/L ;補充加入乙酸鈉20mmol/L,檸檬酸鐵20mmol/L,培養(yǎng)基pH為6. 7 ;利用高純 氮氣除氧后,高溫高壓滅菌。
      [0022] IRM 固體培養(yǎng)基:NaHC032. 5g/L,KCl 0· lg/L,NH4Cl I. 5g/L,NaH2PCM 0· 6g/L,酵 母提取物〇. 5g/L,補充加入乙酸鈉20mmol/L,檸檬酸鐵20mmol/L,培養(yǎng)基pH為6. 7 ;加入 I. 8wt%的瓊脂,利用尚純氣氣除氧后,尚溫尚壓滅囷。
      [0023] LB液體培養(yǎng)基:蛋白胨10. 0g,酵母提取物5. 0g,NaCl 10. 0g,蒸餾水lOOOmL, PH7.0,利用高純氮氣除氧后,高溫高壓滅菌。
      [0024] 3.實驗儀器和設(shè)備:
      [0025] 杰瑞爾SHZ-82A氣浴恒溫振蕩器,
      [0026] 電熱恒溫培養(yǎng)箱,
      [0027] 三洋全自動高壓滅菌鍋,
      [0028] UV-1750紫外可見分光光度計-----上海棱光技術(shù)有限公司,
      [0029] pH 計等,
      [0030] 超凈工作臺,
      [0031] PCR 儀,
      [0032] 電泳儀及電泳槽,
      [0033] 凝膠紫外觀測儀。
      [0034](二)菌株的分離篩選與馴化:
      [0035] 1.鐵還原菌的厭氧富集:鐵還原菌的富集分離采用亨蓋特厭氧技術(shù),在實驗室內(nèi) 配置IRM液體培養(yǎng)基,利用亨蓋特厭氧技術(shù),向裝入9ml IRM液體培養(yǎng)基的厭氧試管中充 N215分鐘,培養(yǎng)基液面以下10分鐘,液面以上5分鐘,除去試管中的O2,橡皮塞封口,加鋁蓋 密封,121. 5°C滅菌20分鐘?,F(xiàn)場用無菌注射器吸取Iml地下水,接入到上述滅菌除氧IRM 液體培養(yǎng)基中,帶回實驗室,放于搖床中避光培養(yǎng),培養(yǎng)溫度30°C,轉(zhuǎn)速120rpm,培養(yǎng)5-7 天,IRM培養(yǎng)基中出現(xiàn)渾池,以此渾濁的菌液為接種液,以體積比為5%的接種量,接種到新 配置的除氧滅菌的IRM液體培養(yǎng)基中,同樣置于30°C,120rpm的搖床中繼續(xù)培養(yǎng),重復3-5 次便可以獲得穩(wěn)定的鐵還原菌菌群。
      [0036] 2.鐵還原菌的分離與純化:配制厭氧滾管培養(yǎng)基,在20ml厭氧試管中加入4. 5
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