本发明专利技术属于环境微生物技术领域，具体公开一株厌氧砷氧化、铁氧化脱氮新草螺菌及其应用，该菌株被命名为脱氮新草螺菌(Noviherbaspirillumdenitrificans)HC18，于2019年12月26日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏号为：CCTCC NO：M20191117。该菌株可以将砷污染环境的三价砷氧化为五价砷，二价铁氧化为不溶于水的铁氧化物沉淀，同时将砷吸附固定。本发明专利技术初步研究表明，本发明专利技术的菌株在治理水稻土重金属砷污染方面具有良好的应用前景。水稻土重金属砷污染方面具有良好的应用前景。水稻土重金属砷污染方面具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一株厌氧砷氧化、铁氧化脱氮新草螺菌及其应用
[0001]本专利技术属于环境微生物
，具体涉及一株对As(III)和Fe(II)有厌氧氧化作用的脱氮新草螺菌HC18及其在修复砷污染土壤方面的应用。
技术介绍
[0002]砷(As)被定义为一种有毒的类金属元素，由于我国南方地区的采矿活动，砷已成为一种重要的土壤污染物。在以水稻为主要作物和当地居民主要食物来源的地区，大米中无机砷的摄入是致癌的重要危险因素。砷的形态和归宿通常由环境中的微生物活动所决定。土壤孔隙水中砷的主要种类是三价砷[As(III)]和五价砷[As(V)]。在自然土壤中，Fe(III)(氢氧化物)氧化物在中性pH环境中强烈吸附As(III)和As(V)，当土壤被淹水时，铁还原菌参与了铁氧化物的还原，从而将砷释放到土壤溶液中，提高了砷生物有效性，所以水稻比其他作物更容易受到砷污染。
[0003]针对砷污染，国际国内专利技术了一些治理方法，目前用于砷污染治理的方法主要有传统的物理化学法和生物修复法，物理化学方法因为费用高，不利于大规模净化和推广。生物修复法是利用生物的代谢机制吸收、沉淀、降解或氧化还原有毒有害物，由于生物修复投资较少，可直接进行原位修复，且不会造成二次污染。因此生物修复法越来越受到各国研究者的重视。在淹水的稻田土壤中，降低砷的有效性的一个主要策略是促进Fe(II)和As(III)的厌氧氧化，形成的铁氧化物可以吸附As(V)从而降低砷的活性。本研究创新点在于分离筛选到一株来源于砷污染水稻土的砷氧化、铁氧化细菌同时可以在厌氧反硝化条件下氧化As(III)和 Fe(II)，形成的铁氧化物吸附As(V)从而降低砷的有效性。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一株能修复砷污染土壤降低砷毒害的脱氮新草螺菌HC18及其应用。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一株脱氮新草螺菌HC18，该菌株分类命名为脱氮新草螺菌(Noviherbaspirillumdenitrificans)HC18，于2019年12月26日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址：中国，武汉，武汉大学；保藏编号为：CCTCC NO：M20191117。本专利技术筛选的脱氮新草螺菌HC18 为厌氧砷氧化、铁氧化细菌，该菌株可用于污染环境的生物修复。
[0007]上述的脱氮新草螺菌HC18在厌氧氧化二价铁和三价砷中的应用。
[0008]上述的脱氮新草螺菌HC18在修复砷污染土壤中的应用。优选的，所述的砷污染土壤为砷污染水稻土。
[0009]一种修复砷污染土壤的方法，使用由上述脱氮新草螺菌HC18菌株制备的菌剂来处理砷污染土壤。
[0010]一种用于修复砷污染土壤的菌剂，该菌剂是由上述脱氮新草螺菌HC18菌株进行培养制备得到的。
[0011]研究表明，本专利技术筛选的脱氮草螺菌HC18菌株可以厌氧氧化二价铁和三价砷，将砷污染环境的三价砷氧化为五价砷，二价铁氧化为不溶于水的铁氧化物沉淀，同时将砷吸附固定。本专利技术的菌株在治理水稻土重金属砷污染方面具有良好的应用前景。
[0012]本专利技术的积极效果：
[0013]本专利技术分离到一株厌氧砷氧化、铁氧化菌HC18，该菌株属于Noviherbaspirillum属，在厌氧反硝化条件下可同时氧化As(III)和Fe(II)。采用扫描电子显微镜结合能谱仪(SEM
‑ꢀ
EDX)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射分析技术(XRD)对亚铁氧化形成的Fe(III)氧化物进行了表征。XRD和XPS分析表明，生成的As(V)被微生物厌氧铁氧化形成的针铁矿吸附，表明在厌氧条件下厌氧砷氧化、铁氧化菌HC18可以有效地固定和去除砷，将在修复砷污染土壤方面发挥重要作用。
附图说明
[0014]图1为菌株HC18基于16S rRNA基因同源序列的系统发育树。
[0015]图2为菌株在厌氧反硝化条件下对As(III)的氧化以及培养液中硝酸盐和亚硝酸盐的变化；
[0016]其中(a)菌株在厌氧反硝化条件下对As(III)的氧化；(b)培养液中硝酸盐和亚硝酸盐的变化。
[0017]图3为菌株在厌氧反硝化条件下对Fe(II)的氧化以及菌株反硝化能力的检测；
[0018]其中，(a)菌株在厌氧反硝化条件下对Fe(II)的氧化；(b)菌株反硝化能力的检测。
[0019]图4为菌株HC18生物成铁氧化物的X射线衍射(XRD)图谱和扫描电镜(SEM)照片。
[0020]图5为菌株HC18生物成铁氧化物的EDS
‑
mapping图谱。
[0021]图6为菌株HC18氧化生成的铁氧化物的XPS拟合图谱。
具体实施方式
[0022]以下结合具体实施例对本专利技术做出详细的描述。根据以下的描述和实施例，本领域技术人员可以确定本专利技术的基本特征，并且在不偏离本专利技术精神和范围的情况下，可以对本专利技术做出各种改变和修改，以使其适用各种用途和条件。
[0023]实施例1：从砷污染水稻土中分离筛选厌氧砷氧化菌HC18
[0024](1)样品采集
[0025]土壤样品采自广西省河池市的砷污染的稻田土，采集深度是水稻土表层以下约10
‑
20厘米。
[0026](2)厌氧砷氧化菌的富集培养
[0027]富集培养采用PIPES缓冲培养基(g.L
‑1)：磷酸二氢钾0.1，氯化钠0.3，二水合氯化钙 0.1，六水合氯化镁0.413，哌嗪
‑
1,4
‑
二乙磺酸(PIPES)9.071，氢氧化钠1.8，去离子水1000 mL，将配置好的培养基置于电炉上煮沸，利用分液器将50mL培养基分装至100mL血清瓶内，用N2/CO2(80:20，v/v)交换血清瓶顶空气体并保持血清瓶内厌氧环境，用橡胶塞及铝盖密封并灭菌，灭菌后的培养基冷却待用。用注射器外源补加碳源(10mM乳酸钠)、电子受体(10mM硝酸钠)、1mL维生素复合液，和1mL微量元素至血清瓶。称取10g新鲜土壤放入含有玻璃珠90mL的无氧无菌水中，震荡摇匀，以1:10的比例将土壤悬液接入培养基中，避光静置，
30℃厌氧培养7天，富集4代。
[0028]所述维生素复合液(L
‑1)：生物素2.00mg，叶酸2.00mg，盐酸吡哆醇10.00mg，核黄素5.00mg，硫胺素5.00mg，烟酸5.00mg，泛酸5.00mg，VB12 0.10mg，对氨基苯甲酸 5.00mg，硫辛酸5.00mg。
[0029]所述微量元素SL
‑
10(L
‑1)：HCl(25％)10.00mL，FeCl2·
4H2O 1.50g，ZnCl
2 70.00 mg，MnCl2·
4H2O 100.00mg，H3BO
3 6.00mg，CoCl2·
6H2O 190.00mg，CuCl2·
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一株脱氮新草螺菌HC18，该菌株分类命名为脱氮新草螺菌(Noviherbaspirillum denitrificans)HC18，于2019年12月26日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO：M20191117。2.权利要求1所述的脱氮新草螺菌HC18在厌氧氧化二价铁和三价砷中的应用。3.权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张隽，赵方杰，柴成薇，吴亦飞，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
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