一株矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的细菌及其应用制造技术

本发明专利技术提供一株矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的细菌及其应用，属于生物技术领域。该细菌分类命名为苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）HM‑311株，保藏编号为：GDMCC NO：60592。HM‑311株具有矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的能力，可用于重金属污染治理。该菌株对铅离子的最高耐受浓度为2100 mg/L，对六价铬离子的最高耐受浓度为600 mg/L。在含有1500mg/L铅离子的培养基中发酵培养两天，可去除培养基中97%的铅离子；在含有100 mg/LCr

A Bacteria for Mineralized Precipitation of Heavy Metal Lead Ions and Reduction of Hexavalent Chromium Ions and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一株矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的细菌及其应用
本专利技术属于生物
，具体涉及一株矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的细菌及其应用。
技术介绍
随着染料、电镀等工业的发展，以及人们对金属矿藏的不合理开采，越来越多的重金属进入水体。重金属具有致畸、致癌、致突变作用，由于重金属不易被生物体降解，且能通过食物链传递并富集，可经多种途径进入人体，严重危害人体健康。在我国，铅与铬是两种常见的污染生态环境的重金属。铅作为强毒性重金属，具有渗透性强、无害化处理困难等特点，是造成食品污染最严重的重金属污染物之一。人体主要通过饮食和呼吸两大途径摄入铅，在体中蓄积到一定限量后，会引发脑、肾脏、肝脏、神经、骨骼等一系列的系统损伤，同时也具有一定致畸、致癌、致突变的作用。食品中的铅主要来源于自然环境释放和人为污染。自然环境释放包括矿区岩石风化和海底火山喷发等，会随着自然沉降作用附着于周边空气、土壤和水体等介质，进而通过植物的表面吸附和渗透作用污染食品原材料，影响食品安全性。全球每年铅接触死亡约15万例，我国近年来“血铅”等重金属污染事件也频频发生。世卫组织已将“铅”定为引起重大公共卫生关注的十种化学品之一。铬的基态电子构型为[Ar]4s13d5，高度自旋，因此它可表现出不同的氧化态，具有广泛的化学和物理性质。它可以根据氧化态形成酸性，碱性或两性氧化物。当氧化态为+3(三价，Cr3+)和+6(六价，Cr6+)时最稳定。Cr6+主要用作生产纺织染料、油漆、油墨、塑料的颜料、木材保护、镀铬、钢铁工业和鞣制工艺。这些行业的污水是水体环境中Cr6+污染的主要原因之一。Cr6+直接接触皮肤会发生不同程度的钝化、引起皮炎、皮肤坏死和皮肤腐蚀，有研究发现经常接触Cr6+职业的人群，呼吸系统患癌症的概率较大，高度不溶和难溶性铬酸盐被确定为致癌物质。Cr6+还可以通过破坏精子和雄性生殖系统使动物产生生理应激。此外，Cr6+还与植物的养分吸收及光合作用的降低有关，从而导致植物生长缓慢，甚至使植物出现萎黄和坏死现象。由于Cr3+离子的毒性与迁移性远远小于Cr6+离子，因此采用化学或生物还原法将Cr6+还原为Cr3+是当前铬污染修复的常用方法。目前，重金属污染的治理方法主要包括三大类：物理法、化学法和生物法。物理法和化学法见效相对较快，但成本偏高，易产生二次污染。生物法主要是利用植物和微生物对重金属的吸附和钝化作用。其中微生物治理重金属污染，具有成本低、高效率、对环境破坏小、无二次污染、适合于大面积修复等优势而备受青睐，具有良好的应用前景。现有微生物处理重金属铅离子(Pb2+)和铬离子(Cr6+)的效率还不能让人满意。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一株从新疆核辐射污染区筛选、驯化后得到的具有多种重金属耐受能力，并可通过磷酸盐代谢矿化沉淀重金属铅离子(Pb2+)及还原六价铬离子(Cr6+)的细菌，可以用于重金属污染的修复。本专利技术的另一目的是提供上述细菌的培养方法，该方法简单高效。本专利技术的再一目的是提供上述细菌在铅、铬污染修复中的应用。本专利技术的目的采用如下技术方案实现。一株矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的细菌，其分类命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)HM-311株，其保藏编号为：GDMCCNO：60592。HM-311株是从新疆核辐射污染区土壤中分离、筛选，然后在高浓度铅离子存在条件下连续传代培养驯化后得到的。分离、驯化和鉴定方法如下：将来源于新疆核辐射污染区土壤10g加入到90mL铅离子分离培养基中富集培养，24h后取富集培养液做10-2、10-3、10-4梯度稀释，各取0.1mL分别涂布于铅离子分离培养基平板上，每个梯度3个重复，置30℃、200rpm条件下培养2天。待长出菌落后挑取形状、大小、颜色等不同的菌落分别划线接种于相应的平板，直至无杂菌落。随后将获得的纯化菌株接种于固体LB培养基斜面，放入4℃冰箱中保存备用。经过比较，发现HM-31菌株具有耐受多种重金属压力的特点。通过在含有高浓度(1000mg/L)铅离子的LB培养基中连续传代培养来驯化菌株BacillusthuringiensisHM-31，培养条件为30℃，200rpm转速震荡培养，每12小时转接传代一次，在转接30次后，得到具有高浓度铅离子耐受能力的HM-311株。通过PCR获得HM-311菌株的16SrDNA序列，如SEQIDNO:1所示。经序列测定及BLAST同源性对比与进化分析，结果表明HM-311菌株与BacillusthuringiensisstrainQZL3816SrDNA及Bacillusthuringiensisstrainc2516SrDNA的同源性为100％，确定HM-311菌株为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)，因此HM-311菌株命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)HM-31株。本专利技术还提供所述细菌的培养方法，将金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)HM-311株接种到发酵培养基中，在25-37℃、转速100-200rpm条件下震荡培养。优选的技术方案中，所述发酵培养基为LB培养基。本专利技术还提供所述的细菌在铅、铬污染修复中的应用。在本专利技术中，所述细菌采用如下方法制备：将金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)HM-311株接种到发酵培养基中，在25-37℃、转速100-200rpm条件下震荡培养。优选的技术方案中，所述发酵培养基为LB培养基。本专利技术的有益效果在于：本专利技术从新疆核辐射污染区分离、筛选、驯化后得到一株新型耐重金属菌株HM-311株，该菌株具有矿化沉淀重金属铅离子(Pb2+)及还原六价铬离子(Cr6+)的能力，可用于重金属污染治理。该菌株对重金属铅离子的最高耐受浓度为2100mg/L，对六价铬离子的最高耐受浓度为600mg/L。在含有1500mg/L铅离子的培养基中发酵培养两天，可去除培养基中97％的铅离子；在含有100mg/LCr6+的培养基中发酵培养两天，可还原培养基中70％的六价铬离子(Cr6+)离子。附图说明图11000mg/L铅离子浓度条件下菌体生长情况及发酵液上清中铅离子浓度随时间变化曲线。图21500mg/L铅离子浓度条件下菌体生长情况及发酵液上清中铅离子浓度随时间变化曲线。图3细菌表面铅离子矿化产物扫描电镜分析图。图4细菌表面铅离子矿化产物XRD分析图。图5培养基中六价铬离子浓度及总铬浓度随时间变化曲线。本专利技术HM-311菌株，其分类命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)HM-311株，保藏于广东省微生物菌种保藏中心，其保藏编号为：GDMCCNO：60592，保藏日期为2019年2月25日，保藏单位地址为：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所。具体实施方式实施例1：本实施例说明本专利技术使用到的培养基LB培养基：将酵母粉5g、蛋白胨10g、NaCl10g和蒸馏水1000mL混合均匀，得到LB培养基，其pH为7.2。铅离子分离培养基：在LB培养基中添加Pb(NO3)2使得培养基中Pb2+的终浓度为1000mg/L，即得铅离子分离培养基。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一株矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的细菌，其分类命名为苏云金芽孢杆菌（

【技术特征摘要】
1.一株矿化沉淀重金属铅离子及还原六价铬离子的细菌，其分类命名为苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）HM-311株，其保藏编号为：GDMCCNO：60592。2.权利要求1所述细菌的培养方法，其特征在于将金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）HM-311株接种到发酵培养基中，在25-37℃、转速100-200rpm条件下震荡培养。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞亚东，左文路，黄和，张志东，张志平，
申请(专利权)人：南京工业大学，南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32