本发明专利技术公开了一株蜡状芽孢杆菌DIF1及其生产的微生物菌剂和应用，该菌株已于2018年5月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M2018274。本发明专利技术所述蜡状芽孢杆菌DIF1具有较强的异化还原Fe(III)的还原功能，可以高效的还原可溶性Fe(III)和固态Fe(III)，同时，这株蜡状芽孢杆菌DIF1具有较强的六价铬还原能力和产电能力。本发明专利技术揭示了蜡状芽孢杆菌的新性质及其功能方面的应用研究，为异化铁还原菌在环境污染物的治理方面提供了新的材料。
A Bacillus cereus DIF1 and its microbial agents and Application
The invention discloses a Bacillus cereus DIF1 and its microbial agent and application. The Bacillus cereus DIF1 has been stored in a typical culture preservation center of China on May 15, 2018, and the preservation number is CCTCC NO: M2018274. The Bacillus cereus DIF1 of the invention has strong dissimilation reduction function of Fe (III), can efficiently reduce soluble Fe (III) and solid Fe (III), at the same time, the Bacillus cereus DIF1 has strong hexavalent chromium reduction ability and electric power production ability. The invention discloses the new properties of Bacillus cereus and its application in function, and provides a new material for the treatment of environmental pollutants by dissimilatory iron reducing bacteria.
【技术实现步骤摘要】
一株蜡状芽孢杆菌DIF1及其生产的微生物菌剂和应用
本专利技术涉及环境生物修复，尤其涉及一株蜡状芽孢杆菌DIF1及其生产的微生物菌剂和应用。
技术介绍
铁是地球上分布最广的元素之一，是地壳中丰度第四高的元素，是重金属迁移转化以及其它有机污染物运移等地质过程及环境变化的关键因子之一。微生物是地表铁循环的核心参与者，以细菌胞外发生铁氧化或还原反应为特征的异化作用是铁循环的重要驱动力。以胞外铁氧化物为末端电子受体的微生物异化Fe(Ⅲ)还原有可能是最早的微生物代谢形式。异化铁还原菌是指一类能够以Fe(III)作为唯一电子受体、Fe(III)被还原、同时氧化有机碳源，并从中获取能量供自身生长的一类微生物的统称。异化铁还原菌在细菌呼吸和生长过程中能够还原多种金属离子，去除有机物和重金属,通过胞外电子转移机制将胞内有机物代谢的电子传递到胞外的电子受体，例如固态金属氧化物，使金属氧化物还原。因而，异化铁还原菌在金属元素的地球化学循环和能源的回收利用等方面发挥重要作用。铬污染是目前最为普遍的重金属污染物之一，一定浓度的Cr(VI)会威胁生命健康。铬主要用于金属加工、电镀、制革等行业，工业生产过程中常加入铬酸盐以防止循环水对设备的腐蚀。而工业部门排放的废水和废气，是环境中铬的人为来源。虽然工业废水中的铬主要呈现为三价形态，但排放到自然环境中的三价铬在环境影响下会转变成毒性更强的六价铬。水体环境中铬一般以Cr(VI)和Cr(III)的形式存在，Cr(VI)具有很强的流动性，长期暴露在六价铬环境中会慢性中毒引发癌症。将Cr((VI)还原为Cr(III)会降低毒性。还原铬的方法有化学还原、吸附、离子交换、膜分离、生物修复和电化学修复。其中生物修复技术为铬污染区提供了一种无二次污染的手段。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于提供一株蜡状芽孢杆菌DIF1，其对铁离子和铬离子具有还原作用，可应用于铁的回收利用和修复重金属离子引起的环境污染。本专利技术的蜡状芽孢杆菌DIF1具有较好的产电能力，可用于微生物燃料电池。为实现本专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种蜡状芽孢杆菌DIF1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏时间为2018年5月15日，保藏号为CCTCCNO：M2018274。本专利技术所述的蜡状芽孢杆菌DIF1，其为革兰氏阳性菌，细菌呈杆状，末端方，菌落呈灰白色圆形，其最适生长温度为30℃，最适生长pH值为7。第二方面，本专利技术提供了蜡状芽孢杆菌DIF1在异化还原Fe(III)方面的应用。第三方面，本专利技术提供了蜡状芽孢杆菌DIF1在六价铬还原方面的应用。第四方面，本专利技术提供了蜡状芽孢杆菌DIF1生产的微生物菌剂，所述微生物菌剂由蜡状芽孢杆菌DIF1发酵产生。上述发酵培养基为LB液体培养基，所述LB液体培养基包括NaCl8-12g/L，优选为10g/L，酵母提取物4-6g/L，优选为5g/L，蛋白胨8-12g/L，优选为10g/L，pH为6.8-7.2，优选pH为7.2。第五方面，本专利技术提供了蜡状芽孢杆菌DIF1的培养方法，所述方法包括将蜡状芽孢杆菌DIF1接种于LB液体培养基中振荡培养。所述振荡培养的温度为28-32℃，优选为30℃，转速为100-300rmp，优选为120rpm。第六方面，本专利技术提供了蜡状芽孢杆菌DIF1或蜡状芽孢杆菌DIF1制备的微生物菌剂在微生物燃料电池中的应用。有益效果：与现有技术相比，本专利技术分离得到蜡状芽孢杆菌DIF1，该菌具有较强的异化还原Fe(III)的还原功能；蜡状芽孢杆菌DIF1还能够有效还原Cr(VI)离子；蜡状芽孢杆菌DIF1能够应用在微生物燃料电池中作为产电菌；本专利技术拓宽了人们对蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)在其功能方面的应用研究思路，为异化铁还原菌在环境污染物的治理方面提供了新的材料，具有较强的实际应用价值。附图说明图1为蜡状芽孢杆菌DIF1的菌落电镜图片；图2为蜡状芽孢杆菌DIF1的16SrDNA电泳图；图3为蜡状芽孢杆菌DIF1的菌落图；图4为基于16SrDNA序列的蜡状芽孢杆菌DIF1的系统发育树；图5为蜡状芽孢杆菌DIF1在还原柠檬酸铁的实验中铁还原率曲线图；图6为蜡状芽孢杆菌DIF1在还原氧化铁的实验中铁还原率曲线图；图7为蜡状芽孢杆菌DIF1在还原Cr(VI)的曲线图；图8为蜡状芽孢杆菌DIF1在微生物燃料电池中的时间功率曲线。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的技术方案作出进一步说明。实施例1：菌株的分离、筛选和鉴定1.1实验用品实验样品取自梅山铁矿地下铁矿土。DM培养基：NaHCO32.5g/L、CaCl20.08g/L、NH4Cl1.0g/L、MgCl2·6H2O0.2g/L、NaCl10g/L、HEPES7.2g/L、酵母提取物0.5g/L、乳酸0.9g/L、Wolfe's维生素溶液(Wolfe'svitaminsolution)1mL/L、Wolfe's矿物质溶液(Wolfe'smineralsolution)10mL/L，pH7.2，Wolfe's维生素溶液和Wolfe's矿物质溶液均通过灭菌滤膜加入高温灭菌后的DM溶液。LB液体培养基：NaCl10g/L、酵母提取物5g/L、蛋白胨10g/L，pH7.2。LB固体培养基：NaCl10g/L、酵母提取物5g/L、蛋白胨10g/L、琼脂15g/L，pH7.2。电池阴极室电解液：铁氰化钾50mmol/L、磷酸二氢钾40mmol/L、磷酸氢二钾60mmol/L。1.2双室微生物燃料电池(MFC)组装和启动按以下步骤组建双极室微生物燃料电池：(1)将配置完毕的DM培养基、处理好的碳片电极和质子交换膜、报纸紧密包好的定制双极室玻璃瓶和橡胶塞放入高压灭菌锅灭菌，121℃灭菌30min；(2)灭菌完毕的实验材料放入超净工作台紫外杀菌20min；(3)用硅橡胶和质子交换膜将两个电极室连接起来，铁夹夹住防止脱落；(4)阴极室倒入50mmol/L铁氰化钾溶液100mL，阳极室装填20g细密铁矿土并倒入100mL的DM培养液；(5)阳极室装入电极，用橡胶塞和封口膜将阳极室密封，阴极室留一个小孔以便氧气的通入，电池用锡纸包裹；(6)组装完毕的双极室放入恒温培养箱中，温度设为25℃。电池外接5kΩ电阻，采用北京瑞博华公司的30通道USB数据采集卡采集电池的输出电压。每周定期更换DM培养基和铁氰化钾溶液，使电池稳定运行，时间间隔为一个运行周期。1.3菌株的分离筛选在无菌操作台上，从成功启动的电池中取出电极，用挑菌棒从细菌密集处挑取细菌，在配置好的固体LB培养基上涂布划线，放入30℃恒温培养箱，过夜培养。选取LB固体培养基表面单独生长的菌落，在新的LB固体培养基上划线，过夜培养。如此重复多次，直至细菌生长形态稳定，如图3所示。将纯化得到的菌株进行鉴定(见下文)，为蜡状芽孢杆菌，于2018年5月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏单位地址：中国武汉武汉大学，保藏号为CCTCCNO：M2018274。将稳定的培养皿置于4℃冰箱保存备用，同时，用LB液体培养基摇菌(30℃，120rpm)得到的菌液与60％灭菌甘油1:1混合，放入负80℃冰箱冻存。1.4菌株特性及鉴定(1)菌株的菌落形态为：在LB固体培养本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一株蜡状芽孢杆菌DIF1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏时间为2018年5月15日，保藏号为CCTCCNO：M2018274。
【技术特征摘要】
1.一株蜡状芽孢杆菌DIF1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏时间为2018年5月15日，保藏号为CCTCCNO：M2018274。2.根据权利要求1所述的蜡状芽孢杆菌DIF1，其特征在于，其为革兰氏阳性菌，细菌呈杆状，末端方，菌落呈灰白色圆形。3.根据权利要求1或2所述的蜡状芽孢杆菌DIF1在异化还原Fe(III)方面的应用。4.根据权利要求1或2所述的蜡状芽孢杆菌DIF1在六价...
【专利技术属性】
技术研发人员：迟慧梅，范晓阳，田甜，付德刚，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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