[发明专利]一株镉去除根瘤菌KG2、含有所述根瘤菌的菌剂及其用途

说明书

本发明提供一株镉(Cd)去除根瘤菌(Rhizobium pusense)KG2、含有所述根瘤菌的菌剂及其在固定或去除土壤或水体中Cd²⁺的应用。本发明证实根瘤菌KG2具有高效Cd固定能力和较强的固氮功能，其能够促进豆科作物长、增加豆科作物抗逆性、减少植株对土壤Cd的富集吸收量。本发明的根瘤菌KG2以菌剂或菌肥的形式应用于农田镉污染土壤的生物修复中，减少农耕土壤中的农作物对镉的富集吸收，促进重金属污染土壤中农作物得生长，以提高农作物的产量与品质。

【技术领域】

本发明属于生物技术领域。更具体地，本发明涉及一种根瘤菌，还涉及所述根瘤菌的用途。

【背景技术】

随着矿产资源的大量开发利用，工业生产的迅猛发展和各种化学产品、农药及化肥的广泛使用，含重金属的污染物通过各种途径进入环境，造成土壤，尤其是农田土壤重金属污染日益严重。我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1×10⁷t，被重金属污染的粮食多达1.2×10⁷t，合计经济损失致死为200亿元。重金属污染在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。

重金属镉以其移动性大、毒性高、污染面积最大被称为“五毒之首”而成为最为关注的元素，镉污染农耕土壤被认为对人类健康最大的威胁。据报道我国有五分之一的农耕土壤被镉污染，污染面积达1.36×10⁵公顷。因此，寻找合适的且有效的修复镉污染土壤的方法十分必要。

目前对重金属镉的污染农耕土壤的修复方法包括化学修复，物理修复及生物修复，其中，生物修复因为环境友好型及无二次污染的优点而成为重金属镉污染修复的主要方法，包括植物修复和微生物修复。其中，微生物修复的最终目的是通过在作物根际周围接种重金属吸附或者固定的微生物来减少作物对重金属的吸收(钱春香,王明明,许燕波.土壤重金属污染现状及微生物修复技术研究进展[J].东南大学学报(自然科学版),2013,43:670-674)。

研究表明，微生物去除镉的机制主要是吸附和固定，有活性或者死的细菌都可以去除重金属。因此可以利用镉去除细菌固氮农田土壤中最低水平的镉离子。但是，重金属镉对微生物会产生一定的毒害作用，所以菌株对镉耐受性和吸附性的测试是十分必要的。因此，对镉具有较强耐受性和较高吸附性的菌株是去除农田镉的主要微生物来源。

相关的报道研究发现植物根际促生菌(PGPR)可以提高植物对重金属的富集，有些PGPR菌株可以和植物建立一定的共生关系，比如根瘤菌可以与豆科植物建立共生关系。因此，筛选出具有对镉具有较强耐受性和较高吸附性的PGPR可以应用到豆科植物类的农耕土壤的污染修复。

中国发明专利申请CN 102936574A公开了一株根瘤菌W33，及其在尾矿区植物修复中的应用，和在重金属污染土壤的植物修复中的应用。根据其说明书的记载，根瘤菌W33能够提高植物中重金属Cu含量，特别是接种在重金属铜污染环境中的印度芥菜，能够提高蜘蛛地上部和根对Cu的富集量；或者接种在重金属铜污染环境中的进苜蓿，能够提高苜蓿的株高、根重和地上部干重。然而，该菌株对于豆科作物不能取得相应效果。

《镉胁迫下豆科植物接种AM真菌和根瘤菌的生长及生理指标变化》(刁亚南等人，贵州农业科学，2014 42(12)，74-78)公开在镉胁迫环境下，根内球囊霉和根瘤菌为CCBAUA.25072双接种绿豆在镉胁迫环境下的影响，实验表明单接种根瘤菌时根瘤数及根瘤鲜重均显著低于CK1(空白对照)，即单接种根瘤菌并不能显著改善绿豆植株的根瘤数及根瘤鲜重受镉胁迫的不利影响(见表2)，而双接种根内球囊霉和根瘤菌的效果则优于单接种。

综上所述，现有技术尚未发现能够良好改善镉胁迫环境中豆科作物品质、能够应用到农田镉污染土壤的微生物修复及固定技术的根瘤菌。

【发明内容】