[发明专利]一种利用氯化铈缓解重金属镉对根系促生长菌毒性的方法

说明书

本发明得到天津市自然科学基金13JCYBJC25500资助。

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，涉及一种利用氯化铈（CeCl₃）缓解重金属镉对根 系促生长菌毒性的方法。

背景技术

解淀粉芽孢杆菌能够促进植物的生长。植物根系促生菌能够帮助植物在重金属污 染的环境中减少重金属对植物的毒害作用。解淀粉芽孢杆菌就是植物根系促生菌中的一 种。它能够影响植物根系的生长发育。例如：解淀粉芽孢杆菌SQR9，在黄瓜的根系中，能够保 护植物免于病原菌的侵袭。与微生物相关的植物修复方法被广泛应用于降低重金属环境污 染对植物产量的影响，植物根系促生菌解淀粉芽孢杆菌能吸附污染环境中的重金属镉，同 时镉对菌株的生长有一定的抑制作用，为了能让菌株更好的吸附镉，并促进植物的生长和 抑制病原菌的繁殖，所以在本实验中，重金属镉对解淀粉芽孢杆菌的生长随着浓度增加毒 害作用逐渐增强。而适宜浓度的稀土元素铈能够促进菌株的生长，所以利用两者的特性来 添加适宜浓度的铈来缓解镉对植物根系促生菌解淀粉芽孢杆菌的影响，目前的技术主要是 并未使用到我国盛产的稀土元素，而本身稀土元素对环境影响较化学农药来说，对环境的 再污染程度较低，可以防止在促进农作物生长的同时降低对环境的污染。

发明内容

由于目前重金属的土壤，水里的大量存在，其中重金属镉污染的环境更加突出，所 以提出此想法来缓解镉对植物促生菌的影响。为了克服现有技术的缺点与不足，本发明公 开了一种利用氯化铈（CeCl₃）缓解重金属镉对根系促生长菌毒性的方法，包括如下步骤：

（1）种子培养：解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens）HM618保藏编号为(CGMCC 7097)在种子培养基中培养，培养24h。

（2）发酵培养：按转接发酵后的初始0D值为0.1为基础接种到100ml的发酵培养基 中，其中重金属镉和稀土元素铈按终浓度配制母液，温度为37℃，转速为200rpm条件下发 酵培养,不同实验组添加氯化铈和氯化镉溶液的时间不同，分别为发酵0h添加适宜浓度的 氯化铈溶液，8h添加高浓度40、80、160mg/L的重金属镉溶液，发酵8h添加适宜浓度的氯 化铈溶液，发酵0h添加适宜浓度的氯化铈溶液和8h添加高浓度40、80、160mg/L的重金属 镉溶液，以及8h添加高浓度40、80、160mg/L的重金属镉溶液和发酵8h添加适宜浓度的氯 化铈溶液。当发酵培养基中葡萄糖浓度降低至0g/L时，即发酵96h时发酵结束。

本发明所述的重金属镉和稀土元素铈按终浓度配制母液指的是Ce³⁺0h1mg/L 和Cd8h40mg/L。

本发明所述的发酵培养基由下述成分以g/L计组成：葡萄糖60，酵母粉5，蛋白胨 5,氯化钠5，磷酸氢二钾3，磷酸二氢钾3，氯化钾0.5，硫酸镁0.5，pH自然。

本发明涉及的解淀粉芽孢杆菌（Paenibacilluspolymyxa），命名为Bacillus amyloliquefaciensHM-618。并保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心， （ChinaGeneralMicrobiologicalCultuerCollectionCentre）进行保藏，保藏地址：北 京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮政编码：100101，保藏号: CGMCC7097，保藏时间2013-01-08。

本发明进一步公开了在缓解镉对植物促生菌影响，促进菌株的生长方面的应用。实验 结果表明：重金属镉对解淀粉芽孢杆菌的生长具有抑制作用，且随浓度的升高，菌株需要更 长时间来适应高浓度的氯化镉溶液。1mg/L的氯化铈溶液能够促进解淀粉芽孢杆菌的生长。 发酵初始添加的氯化铈溶液能够缓解发酵8小时添加的氯化镉对解淀粉芽孢杆菌的毒害作 用。

本发明是利用了1~40mg/LCe³⁺能够促进解淀粉芽孢杆菌的生长，而40、80、160 mg/LCdCl₂会抑制菌株的生长，菌株生长发育受阻，同时就会影响粮食作物的生长发育，所 以尝试外源添加稀土元素铈缓解高浓度重金属镉对解淀粉芽孢杆菌的毒害，本发明找到了 镉和铈的最佳添加时间为发酵后8h添加，来提高缓解效率。