一株鞘氨醇杆菌及其在蓝藻水华控制中的应用制造技术

技术编号:10348251 阅读:283 留言:0更新日期:2014-08-22 12:50
本发明专利技术公开了一株鞘氨醇杆菌及其在控制蓝藻水华中的应用。从太湖水体中分离获得了一株具有显著溶藻活性的鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)Lzh-3,保藏号为CGMCC No.8281,并且从其发酵产物中分离纯化并鉴定出其有效溶藻成分六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮和3-异丁基-6-甲基哌嗪-2,5-二酮,其中六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮和3-异丁基-6-甲基哌嗪-2,5-二酮对铜绿微囊藻9110的半致死量LD50分别为5.7μg/mL和8.2μg/mL。可用于新型生物杀藻剂的研发和生产,最终应用于湖泊蓝藻水华的控制。

【技术实现步骤摘要】
一株鞘氨醇杆菌及其在蓝藻水华控制中的应用
本专利技术涉及环境微生物领域,特别涉及一株分泌溶藻物质的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)Lzh-3及其在蓝藻水华控制中的应用。
技术介绍
近些年来由于水体富营养化,太湖爆发了严重的蓝藻水华,造成的环境和经济问题日益突出,因此探索控制蓝藻水华发生的有效途径是非常必要的。目前控制蓝藻水华的方法可分为物理方法、化学方法和生物方法。但物理方法耗费大量人力物力,化学方法易造成二次污染,生物方法因其高效、专一、环境友好等优点而得到越来越多的关注。之前的报道显示溶藻菌导致了蓝藻水华的消退,因此溶藻菌在控制蓝藻水华方面具有很大的应用潜力。因此,本领域的技术人员致力于筛选高效溶藻细菌或分离富集溶藻细菌代谢产生的高效溶藻活性物质,以开发微生物杀藻剂,用以安全和高效的控制蓝藻水华问题。
技术实现思路
鉴于现有控制蓝藻水华技术中物理方法耗费大量人力物力、处理能力有限和化学方法容易造成二次污染的缺陷,本专利技术所要解决的技术问题是寻找高效溶藻细菌及分离富集溶藻细菌代谢产生的高效溶藻活性物质,用以安全和高效的控制蓝藻水华问题。为实现上述目的,本专利技术提供了一株具有溶藻活性的鞘氨醇杆菌及其发酵产物在蓝藻水华控制中的应用。为实现上述目的,本专利技术提供的技术方案是:提供一株从太湖水体中分离获得的具有溶藻活性的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)Lzh-3,该菌株属革兰氏染色阴性菌,细胞呈直杆状,0.6~0.8μm×0.6~4μm;无鞭毛,少有滑行运动;过氧化氢酶阳性,化能异养,无特殊营养需求;室温下放置数日后菌落通常呈淡黄色;不产生吲哚,不水解蛋白,不液化明胶,氧化糖醇类产酸。经16srRNA基因序列分析和同源性比较,得知其与GenBank中某鞘氨醇杆菌菌株有99%的同源性,故鉴定为鞘氨醇杆菌属细菌,命名为鞘氨醇杆菌Lzh-3。该菌株已经保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号CGMCCNo.8281,保藏日期为2013年9月27日。保藏机构地址:北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所,邮编:100101,电话:86-10-64807355。该菌种的16SrRNA基因在GenBank中的登录号是HQ896843。进一步地,本专利技术提供了上述鞘氨醇杆菌Lzh-3在控制蓝藻水华中的应用。进一步地,本专利技术鞘氨醇杆菌Lzh-3在控制蓝藻水华中的应用方式可以是通过其发酵产物,包括发酵液、发酵液浓缩物、发酵液粗提物或发酵液提取物。鞘氨醇杆菌Lzh-3发酵产物的制备步骤如下:1)、发酵鞘氨醇杆菌Lzh-3菌株,获得发酵液;2)、用萃取剂萃取发酵液,获得萃取液;3)、将萃取液蒸干,获得粗提物;4)、将粗提物溶于水后过滤;5)、将步骤4)过滤后的滤液进一步提纯得到多组分或单一组分的有效溶藻物质,即为发酵液提取物。优选地,步骤1)中,发酵条件为,鞘氨醇杆菌Lzh-3接种于pH7.0的灭菌牛肉膏蛋白胨培养基中,28℃、200rpm环境条件下发酵48h。优选地,步骤2)中,萃取剂为乙酸乙酯,萃取体系中乙酸乙酯与发酵液的体积比为1:1,混合后,放入振荡器中振荡24h,分离出的上层乙酸乙酯溶液即鞘氨醇杆菌Lzh-3发酵液的萃取液。优选地,步骤3)中,过滤为使用0.22μm孔径滤膜过滤。优选地,步骤4)中,进一步提纯手段为组层析,具体为:将滤液通过半制备柱,用HPLC进行初步纯化,得到溶藻成分;将得到的溶藻成分通过分析柱,用HPLC进行进一步纯化,得到两种有效溶藻成分S-3A和S-3B。鞘氨醇杆菌Lzh-3的发酵产物中有效的溶藻成分S-3A和S-3B的化学结构通过LC-MS﹑GC-MG和NMR分析获得。有效溶藻成分S-3A的分子离子峰为155.0820m/z,样品分子量为154.0742,分子式为C7H10N2O2,GC-MS分析结果显示S-3A与GC-MS数据库中六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮的结构相似,核磁共振氢谱结果是1HNMR(400MHz,D2O)δ4.31(dd,J=11.5,4.7Hz,1H),4.15(dd,J=17.3,2.6Hz,1H),3.86(d,J=17.3Hz,1H),3.53(dd,J=8.7,4.8Hz,2H),2.31(dd,J=8.5,3.2Hz,1H),2.05(dd,J=7.3,3.2Hz,1H),1.94(ddd,J=16.6,6.6,4.6Hz,2H)。有效溶藻成分S-3B的分子离子峰为185.1288m/z,样品分子量为184.1212,分子式为C9H16N2O2,GC-MS分析结果显示S-3B与已知文献中3-异丁基-6-甲基哌嗪-2,5-二酮的结构相似,核磁共振氢谱结果是1HNMR(400MHz,D2O)δ4.16(d,J=7.2Hz,2H),1.74(s,3H),1.49(d,J=7.1Hz,3H),0.95(s,6H)。由此可以确定,上述鞘氨醇杆菌Lzh-3的发酵提取物中两种具有溶藻活性的有效成分分别为具有结构式(I)的六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮和具有结构式(II)的3-异丁基-6-甲基哌嗪-2,5-二酮。经测定,六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮(I)和3-异丁基-6-甲基哌嗪-2,5-二酮(II)对铜绿微囊藻9110的半致死量LD50分别为5.7μg/mL和8.2μg/mL。进一步地,本专利技术所提供的具有溶藻活性的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)Lzh-3可制成溶藻菌剂。进一步地,本专利技术所提供的具有溶藻活性的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)Lzh-3的发酵产物包括发酵液、发酵液浓缩物、发酵液粗提物或发酵液提取物,可制成溶藻药剂。在本专利技术的实施例3中给出了鞘氨醇杆菌Lzh-3发酵液对不同蓝藻和真核藻类的溶藻效果数据。4天溶藻率分别为:铜绿微囊藻9110为83.7±4.3%,铜绿微囊藻PCC7806为83.6±8.3%,颤藻BN35为80.6±9.4%,绿色微囊藻FACHB-979为74.9±1.9%,色球藻FACHB-191为79.4±6.9%,绿藻B1为72.5±5.3%,衣藻BS3为18.2±6.2%,聚球藻BN60为23.6±3.6%;6天溶藻率分别为:铜绿微囊藻9110为92.8±7.5%,铜绿微囊藻PCC7806为90.8±5.3%,颤藻BN35为89.4±2.8%,绿色微囊藻FACHB-979为86.7±5,0%,色球藻FACHB-191为88.6±6.4%,绿藻B1为84.6±3.9%,衣藻BS3为27.1±4.9%,聚球藻BN60为32.5±5.7%。本专利技术的鞘氨醇杆菌Lzh-3的溶藻效果具有广谱性。其发酵液制备方法简单,制备周期短。鞘氨醇杆菌Lzh-3的发酵液对太湖中的铜绿微囊藻9110、绿藻和颤藻BN35等具有很好的溶藻效果,而铜绿微囊藻是太湖蓝藻水华中的主要蓝藻。鞘氨醇杆菌Lzh-3发酵液和乙酸乙酯萃取液均可用于蓝藻水华或其它微藻的控制,且溶藻效果较好。其中,鞘氨醇杆菌Lzh-3发酵液对铜绿微囊藻9110的6天溶藻率达到92.8±7.5%。鞘氨醇杆菌Lzh-3的发酵产物六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-1,4-二酮和3-异丁基本文档来自技高网...
一株鞘氨醇杆菌及其在蓝藻水华控制中的应用

【技术保护点】
一株具有溶藻活性的鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)Lzh‑3,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号CGMCC No.8281,保藏日期为2013年9月27日。

【技术特征摘要】
1.一株具有溶藻活性的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)Lzh-3,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号CGMCCNo.8281,保藏日期为2013年9月27日,所述鞘氨醇杆菌Lzh-3呈过氧化氢酶阳性,且能发酵产生3-异丁基-6-甲基哌嗪-2,5-二酮。2.如权利要求1所述的鞘氨醇杆菌Lzh-3在控制蓝藻水华中的应用。3.如权利要求1所述的鞘氨醇杆菌Lzh-3的发酵产物在控制蓝藻水华中的应用。4.一种溶藻菌剂,其特征在于,所述溶藻菌剂中包含权利要求1所述的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)Lzh-3。5.一种溶藻药剂,其特征在于,所述溶藻药剂中包含权利要求1所述的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)Lzh-3的发酵产物,所述发酵产物为发酵液、发酵液浓缩物或发酵液提取物。6.一种制备...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨虹李正华林升钦
申请(专利权)人:上海交通大学
类型:发明
国别省市:上海;31

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