[发明专利]一株具有好氧砷甲基化和挥发功能的芽孢杆菌及其应用

说明书

本发明公开了一株具有好氧砷甲基化和挥发功能的芽孢杆菌及其应用，属于微生物技术领域。本发明菌株名称为芽孢杆菌（Bacillus acidiceler）LH14，其于2021年12月2日保藏于广东省广州市越秀区先烈中路100号大院59号楼的广东省微生物菌种保藏中心（GDMCC），保藏编号为：GDMCC No：62092。芽孢杆菌LH14对无机三价砷具有明显的甲基化作用，主要甲基砷产物为三甲基砷，其次为二甲基砷，还可同步实现砷甲基化与砷氧化的双解毒功能。芽孢杆菌LH14可以明显降低剧毒无机砷的含量，产生毒性较低的有机砷和挥发性的砷，在砷污染环境治理和修复，尤其是砷污染土壤治理和修复中具有重要应用潜力。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及一株具有好氧砷甲基化和挥发功能的芽孢杆菌及其应用。

背景技术

长期以来的砷矿开采、炼砷、农药化肥施用和污水灌溉等生产活动，使类金属砷在土壤环境中富集，造成土壤砷污染问题。由于水稻植株易吸收和累积砷，稻米成为人体慢性暴露于砷的主要途径，对人体健康构成严重威胁。稻田季节性水分管理改变土壤氧化还原电位，同时砷形态和移动性发生显著变化。稻田落干条件下砷主要为五价砷酸盐，强烈吸附于铁铝等氧化物表面，限制了砷的移动性。当稻田处于淹水状态时，五价砷酸盐被还原为三价亚砷酸盐，砷毒性增加25-60倍。因为亚砷酸吸附于土壤固相的强度比砷酸盐低，亚砷酸从固相中解吸出来，其含量占到土壤溶液中砷含量的70%-90%。因此，淹水稻田中砷的还原释放，增加了砷的生物毒性和生物有效性，加重了砷的毒害，抑制了水稻等作物对营养元素的吸收及其生长。因此，亟需研发有效降低土壤中无机砷含量，并抑制作物对无机砷的吸收的关键技术，保障土壤与农产品的安全。

淹水稻田还原条件下释放亚砷酸能促进微生物砷甲基化，产物中二甲基砷和三甲基砷的毒性分别比亚砷酸小约100和1000倍。砷甲基化从以下两个方面降低了稻田砷的毒害：一方面，降低稻米中砷的毒性；水稻籽粒的二甲基砷可以占到其总砷量的0%-90%，土壤微生物砷甲基化增加籽粒中砷甲基砷的比例，降低无机砷的比例，从而有效降低籽粒中总砷的毒性提高农产品安全（世界农产品质量标准仅将无机砷列为控制对象）。另一方面，降低土壤中生物可利用态砷的含量；在微生物逐步砷甲基化过程中，中间产物甲基亚砷酸在胞内还原酶催化下生成挥发性甲基砷，主要为三甲基砷。砷甲基化有利于砷的挥发，将实现砷从稻田土壤中的去除，从而实现砷的去除。因此，砷甲基化是微生物对土壤砷的一种重要解毒过程。

稻田土壤中砷甲基化微生物具有物种多样性，其中好氧砷甲基化功能菌生长速度快，其砷甲基化效率远大于厌氧菌。CN201510956127.5鉴定了一株嗜纤维菌科的好氧砷甲基化细菌SM-1，但该菌仅能在R2A培养基中生长，且无法在LB等培养基中生成，具有明显的局限性。同时，该菌的适应的砷浓度较低，不利于广泛应用。此外，上述知识产权保护的菌株仅具有砷甲基化功能，对作物营养物质以及生长并不具有改善和促进作用，因此功能较为单一。鉴于当前砷甲基化菌资源的极度短缺，亟需发掘新型的砷甲基化功能微生物菌种。因此，分离获得稻田土壤中好氧砷甲基化和挥发功能菌，对利用微生物技术解决我国环境具有重要的应用价值与意义，也有助于提升我国环境微生物治理技术的核心竞争力。

发明内容

为解决相关问题，本发明的第一个目的在于提供一株具有好氧砷甲基化和挥发功能的芽孢杆菌。

本发明的第二个目的在于提供上述具有好氧砷甲基化和挥发功能的芽孢杆菌的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一株具有好氧砷甲基化和挥发功能的芽孢杆菌，名称为芽孢杆菌（Bacillus acidiceler）LH14，其于2021年12月2日保藏于广东省广州市越秀区先烈中路100号大院59号楼的广东省微生物菌种保藏中心（GDMCC），保藏编号为：GDMCC No：62092。