[发明专利]克里本类芽孢杆菌航天突变菌株在修复Cd污染中的应用

说明书

本发明公开克里本类芽孢杆菌航天突变菌株在修复Cd污染中的应用。本发明通过对航天诱变获得的突变体△PS04‑17菌株进行研究显示，△PS04‑17比野生型PS04菌株具有更强的耐镉能力，能在300mg/L的含镉培养基中良好生长，甚至可以耐受高达800mg/L的浓度。△PS04‑17能缓解水稻镉胁迫，促进水稻在镉胁迫下生长；同时，ΔPS04‑17还可以显著降低镉含量，对镉离子具有固定作用；采用ΔPS04‑17处理土壤后，可以显著降低土壤可溶性镉的浓度。本发明显示ΔPS04‑17可以用于水体、土壤镉污染的治理，还可以缓解植物受到的镉胁迫，促进镉胁迫下植物的生长，为镉污染的微生物修复提供了重要的菌株资源。

技术领域

本发明属于农业微生物技术领域。更具体地，涉及克里本类芽孢杆菌航天突变菌株在修复Cd污染中的应用。

背景技术

受重金属污染影响，土壤自身循环能力会受到极大影响。相关调查研究显示，我国农业经济发展中，土壤重金属污染成了主要限制因素之一，我国总的土壤重金属污染面积已超过5000万亩，而且该数值还处于逐年增加状态。土壤重金属污染很难治理，隐蔽性强，不利于人类的正常生产和生活。从当前发展情况来看，我国土壤重金属污染问题尚处于逐步加剧状态。当重金属进入土壤后，会直接影响农作物的生长和发育，导致产量和品质大幅下滑。例如，在植物生长之中，镉元素危害巨大，如果土壤中镉元素含量过高，植物叶片中的叶绿素结构会受到破坏，影响植物根系对水的吸收，抑制植物生长。更为重要的是，这些重金属元素会通过食物链进入人体之中。例如，镉元素的毒性很强，容易引发骨痛病、心脑血管疾病、高血压等疾病。

当土壤中的重金属元素含量达到一定状态之后，对于微生物代谢、生存等会产生极大影响，具体表现为微生物整体数量下降，活性细菌作用无法发挥，所产生的生物量碳和有机碳比值也会大幅下滑，呼吸作用减弱，导致土壤中微生物的功能和结构出现明显改变。例如，相关研究明确表示，镉元素对于土壤生物和酶的活性影响极大，尤其是对脲酶活性影响最为显著。更为重要的是，受重金属污染的影响，不但能够让土壤中的微生物水量降低，还能改变土壤微生物的群落构成，常见的优势类群比例下降，让原本多样性和均匀性指数无法展现出来。也正是在重金属污染的作用下，土壤无法保持原有面貌，从而对各种植物的生长带来不利因素，影响种植人员的利益。

目前所采用的土壤重金属污染治理措施主要有以下几种：(1)物理方法主要有电化法、热解吸法、玻璃化技术。物理方法大多在室内环境的试验效果较为出色，但室外环境适用性较差；设备运行成本较高，电能消耗多，且回收时易造成污染。(2)化学方法主要有投放土壤改良剂、淋洗法、泵出处理法。化学方法治理具备一定效果，治理费用较少，但极容易造成污染，且有造成污染转移的可能。(3)生物方法主要有微生物修复和植物修复。土壤富含多样性微生物，其中部分细菌、真菌等物质均可对重金属污染物充分发挥吸附、氧化等效用，减少污染毒性。而细胞壁作为细菌与土壤重金属互相接触的“中间”部位，磷酸根离子及羧基阴离子较多，较易将土壤内部活性阳离子结合在表层。细菌其它类代谢物能够对处于溶解状态中的部分金属离子起到较强活化作用，实现对土壤重金属的固定吸附，对土壤修复能力较强。而植物固化技术并非为土壤重金属清除技术，仅是将其中重金属污染物吸引、固定于植物根部、根际中。在植物修复技术实践操作中，为确保修复工作高效，工作人员还需对该区域土壤进行长时间的追踪监测。

现有报道能够修复土壤重金属污染的微生物菌株有假单胞杆菌(Pseudomonassp.)、肠杆菌(Enterobacter sp.)、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)、中华单胞菌(Sinomonas flava)、嗜酸硫杆菌(Chaetomium globosum)、土壤杆菌(Agrobacterium sp.)等，其中能用于土壤重金属镉修复的菌株还较少。专利CN114480222A公开了一株克里本类芽孢杆菌航天突变体△PS04-17，其抑菌效果显著优于野生型PS04菌株，具有更广谱的抑菌性，且生长活力也强于野生型PS04菌株，还具有较野生型菌株更好的耐盐碱能力，能缓解番茄盐碱胁迫，促进番茄在盐碱胁迫下生长；然而关于克里本类芽孢杆菌航天突变体△PS04-17在重金属镉修复中的作用目前还未见报道。

发明内容