一株好氧降解氧化石墨烯的双头菌及其应用制造技术

一株好氧降解氧化石墨烯的双头菌及其应用，属于微生物技术领域。该菌株分离自土壤样品，2015年4月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.10702。该菌株经16S rRNA基因序列测定，其与双头菌(Labrys)具有较高的相似性(99%)，因此该菌分类命名为Labrys sp. WJW，菌株16S rRNA基因序列的GenBank登录号为KR778886。该菌株在无机盐培养基中能够以氧化石墨烯为唯一碳源生长，并且能够还原氧化石墨烯官能团，破坏其二维结构，对其进行生物降解，显示出该菌株在纳米材料降解领域潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一株好氧降解氧化石墨烯的双头菌及其应用
本专利技术涉及一株能够好氧降解氧化石墨烯的双头菌及其应用，属于微生物
技术背景石墨烯类材料是近年来被陆续发现和研究的热门碳基纳米材料，因其力学、量子和电学性质优异，受到物理和材料学界广泛重视。与昂贵的富勒烯和碳纳米管相比，氧化石墨烯价格低廉，原料易得，有望成为聚合物纳米复合材料的优质填料。我国石墨矿产的资源储量大，质量优，产量和出口均居世界首位。近年来，石墨的深加工生产石墨烯类材料得到了国家越来越多的重视，《中国制造2025》重点领域技术路线图（2015版）公布的石墨烯产量总体目标是“2020年形成百亿产业规模，2025年整体产业规模突破千亿”。氧化石墨烯的合成主要通过化学氧化方法，而从石墨制备氧化石墨烯也被认为是大规模合成石墨烯的战略起点。目前广泛采用的化学氧化方法制备和纯化氧化石墨烯均需要采用洗涤过滤等步骤，从而产生大量的含氧化石墨烯及副产物的废水。同时随着石墨烯类材料在材料领域越来越多的投入应用，氧化石墨烯等材料排放到环境中所可能产生的环境影响不容忽视，研究显示过量的氧化石墨烯进入体内会对哺乳动物的肺等器官产生毒性，体外实验也显示其对微生物具有毒性导致细胞失活。氧化石墨烯作为一种尺度较大的二维纳米材料，其降解难度很大。已有的纳米材料化学降解法如光助芬顿氧化法需要投加大量的强质子酸和氧化剂。氧化石墨烯的生物降解研究目前较少，Kotchey等人于2011报道了辣根过氧化物酶在持续添加过氧化氢的情况下降解氧化石墨烯，可逐步在石墨烯片层结构上降解产生空洞。但截止目前没有利用微生物细胞降解氧化石墨烯的相关报道。在其他纳米材料的生物降解研究方面，Allen等人发现辣根过氧化物酶可以降解单壁碳纳米管，同时也有报道证实锰过氧化物酶有能够降解单壁碳纳米管。在动物酶领域，Kagan等人发现髓过氧化物酶可以降解碳纳米管。本专利涉及的双头菌(Labrys)是一种革兰氏阴性细菌，具有以氧化石墨烯为唯一碳源降解并生长的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一株双头菌，以及采用该菌株降解氧化石墨烯，该菌株在生物降解纳米材料领域中具有潜在的应用价值。本专利技术涉及一株好氧降解氧化石墨烯的双头菌(Labryssp.WJW)，该菌株的登记入册编号为CGMCCNo.10702，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址为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，保藏日期为2015年4月9日。菌株WJW的16SrRNA基因序列在GenBank数据库中的登记号为KR778886。所述菌株分离自土壤样品，土壤取自辽宁省沈阳市大东区附近。该菌株在LB培养基中于30℃和150r/min下好氧培养1天，菌液呈白色浑浊状。该菌株能够在无机盐培养基中以氧化石墨烯为唯一碳源生长，并具有降解氧化石墨烯的能力。LB培养基组成为：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，NaCl10g/L；pH=7。无机盐培养基组成为：(NH4)2SO42g/L，KH2PO42g/L，Na2HPO41.3g/L，FeCl30.25mg/L。固体培养基为对应液体培养基中加入20g/L琼脂。所述菌株应用于氧化石墨烯的降解。将固体培养基中菌株WJW的单菌落挑入含有50mg/L和100mg/L氧化石墨烯的无机盐培养基中，在30℃和150r/min条件下振荡培养即可生长并降解氧化石墨烯，产生黑色沉淀物。利用透射电镜和原子力显微镜观察表明菌株WJW能够破坏氧化石墨烯的二维结构，产生明显的空洞。拉曼色谱分析表明菌株对氧化石墨烯的还原作用主要发生在初始的5天内。气相色谱-质谱分析表明菌株WJW能够降解氧化石墨烯并产生一系列的中间产物。本专利技术的有益效果是：该菌株从土壤样品中驯化分离得到，土壤取自辽宁省沈阳市大东区附近，经16SrRNA序列分析表明该菌株归属于双头菌属。该菌株可在无机盐培养基中以氧化石墨烯为唯一碳源生长并降解氧化石墨烯。该菌株是目前第一种可以微生物降解氧化石墨烯的细菌，为纳米材料的生物降解提供了新的微生物资源，具有潜在的应用价值。附图说明图1双头菌WJW的系统发育树。图2双头菌WJW以氧化石墨烯为唯一碳源的生长曲线。图3双头菌WJW降解氧化石墨烯体系的电镜图片。图4双头菌WJW作用0天(a)，5天(b)，10(c)天时氧化石墨烯的拉曼光谱。图5双头菌WJW作用后氧化石墨烯的原子力显微镜表征。图6双头菌WJW降解氧化石墨烯产生的中间产物。图7双头菌WJW降解氧化石墨烯产生的中间产物。图8双头菌WJW降解氧化石墨烯产生的中间产物。图9双头菌WJW降解氧化石墨烯产生的中间产物。图10双头菌WJW降解氧化石墨烯产生的中间产物。图11双头菌WJW降解氧化石墨烯产生的中间产物。图12双头菌WJW降解氧化石墨烯产生的中间产物。具体实施方式实施例1：本专利技术菌株的获得本专利技术涉及的双头菌分离自辽宁省沈阳市大东区附近的土壤。前期先将所取土样置于微生物反应器中驯化培养，初始60天后采用50mg/L葡萄糖和30mg/L氧化石墨烯作为碳源驯化，随后只采用30mg/L氧化石墨烯作为碳源进一步驯化。驯化120天后取2mL反应器泥水混合物，采用平板稀释涂布法，将样品涂布在含氧化石墨烯的固体无机盐培养基(30mg/L氧化石墨烯，(NH4)2SO42g/L，KH2PO42g/L，Na2HPO41.3g/L，FeCl30.25mg/L，琼脂20g/L)上，于30℃下培养3天。培养皿长出菌落后，挑取少量菌落于25mL含30mg/L氧化石墨烯液体无机盐培养基的50mL锥形瓶中，于30℃，150r/min下振荡培养，待菌株生长至对数增长期，吸取少量菌液稀释进行平板涂布。重复上述操作，直至得到纯化的菌株，命名为WJW。该菌株于2015年4月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(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)，登记入册编号为CGMCCNo.10702。实施例2：菌株的16SrRNA分子鉴定提取菌株WJW的基因组DNA，通过PCR扩增16SrRNA基因序列并测序，测序工作由大连宝生物工程有限公司完成。利用BLAST程序对序列进行同源对比，得到与其最相近的菌种为双头菌，二者16SrRNA基因序列相似性为100%，因此判定菌株WJW为双头菌。图1为菌株WJW基因的系统发育树。其16SrRNA序列已登录GenBank数据库，入藏号为KR778886。菌株WJW的16SrRNA基因序列如下。>WJW16SrRNAgenesequenceACGCTGGCGGCAGGCTTAACACATGCAAGTCGAACGCATCCTTCGGGGTGAGTGGCAGACGGGTGAGTAACGCGTGGGGATGTGCCTTGAGGTGGGGAATAACTGTGGGAAACTACAGCTAATACCGCATAAGCCCTTCGGGGGAAAGATTTATCGCCTTTAGAGCAACCCGCGTCAGATTAGCTAGTTGGTAGGGTAATGGCCTACCAAGGCGACGATCTGTAGCTGGTCTGAGAGGATGACCAGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一株好氧降解氧化石墨烯的双头菌 (Labrys sp. WJW)，其特征在于：该菌株的登记入册编号为CGMCC No.10702，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址为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，保藏日期为 2015年4月9日。

【技术特征摘要】
1.一株好氧降解氧化石墨烯的双头菌(Labryssp.)WJW的应用，该双头菌的登记入册编号为CGMCCNo.10702，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲媛媛，王经伟，沈文丽，张旭旺，马桥，张照婧，厉舒祯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21