一种高效强化天然菌群纤维素转化能力的假黄单胞菌及其应用制造技术

本发明专利技术涉及微生物技术领域，特别涉及一种高效强化天然菌群纤维素转化能力的假黄单胞菌及其应用。本发明专利技术从山东省济宁市采集的小麦田土壤中分离获得一株假黄单胞菌(Pseudoxanthomonassuwonensis)AGIS

【技术实现步骤摘要】
一种高效强化天然菌群纤维素转化能力的假黄单胞菌及其应用


[0001]本专利技术涉及微生物
，特别涉及一种高效强化天然菌群纤维素转化能力的假黄单胞菌及其应用。

技术介绍

[0002]氢能和生物燃料被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，是当前化石燃料能源的唯一替代产品，有望在实现“碳中和”目标过程中发挥重要作用。以农业废弃物形式存在的木质纤维素是自然界产量和储量最高的多糖，以其为原料生物生产氢气和乙酸、丁酸等生物燃料物质，被认为是一种可持续且低成本地实现碳中和的方法。木质纤维素结构极其复杂，采用单一微生物进行处理难以实现高效的降解和产氢。多种菌株的混合体系有助于通过菌间协同关系，优化纤维素酶系，大幅度提升纤维素降解速率。
[0003]但是复合微生物转化木质纤维素产氢产生物燃料目前仍面临较多的问题。一方面，由于纤维素降解相对困难，如何获得高效的纤维素降解体系、为产氢提供更丰富的底物和能量仍是最核心的问题之一。同时，由于复合菌群是通过多菌协同来提升降解效率、解除产物抑制，而在实际发酵过程中，由于培养基的稀释和纤维素底物的吸附，菌体间往往有较大的物理距离，降低了协同作用的效率。此外，木质纤维素前处理有害产物多、复合菌群转化效果较弱、操作复杂性较高等，限制了其进一步应用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种高效强化天然菌群纤维素转化能力的假黄单胞菌及其应用，该菌株具有木质纤维素降解能力和吸附周边微生物形成絮凝菌团能力，能够协同其他菌株提高对木质纤维素的降解率，显著提高产氢和产醇量。
[0005]假黄单胞菌在制备产氢产醇工程菌群中的应用；包括：在产氢产醇的天然菌群中添加假黄单胞菌，进行菌群的驯化强化，获得产氢产醇工程菌群；
[0006]所述产氢产醇的天然菌群以田间堆肥、麦秸垛底层腐殖土或腐烂的农作物秸秆为原料发酵制得。
[0007]一些具体实施方案中，所述假黄单胞菌为保藏编号为CGMCC NO:25617的假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas suwonensis)。
[0008]本专利技术经研究发现，在产氢产醇的天然菌群中添加假黄单胞菌，能够调控菌群的生长，实现菌群中微生物在底物上的局部富集，显著提升菌间协同效应，从而获得具有显著转化纤维素产氢能力的稳定功能菌群。
[0009]本专利技术中，所述假黄单胞菌优选为保藏编号为CGMCC NO:25617的菌株。
[0010]本专利技术中，所述产氢产醇的天然菌群由如下方法制得：
[0011]取田间堆肥、麦秸垛底层腐殖土或腐烂的农作物秸秆，加入秸秆的碱处理浸提液后发酵培养，获得产氢产醇的菌群。
[0012]本专利技术中，秸秆的碱处理浸提液按照本领域常规的碱处理制备即可；对于碱的具体种类和浓度没有特殊要求，本领域常见的种类即可。对秸秆的种类没有特殊要求，本领域常见的均可，如小麦秸秆、玉米秸秆等。本专利技术的一些具体实施例中，采用浓度为1％(m/v)的NaOH水溶液对秸秆进行碱处理制备秸秆的碱处理浸提液。具体地，参照申请号为201811600068.8的专利“一种人工菌群的纤维素生物转化方法”中碱蒸馏法对小麦秸秆预处理的方法，对秸秆进行处理，收集步骤(3)中水洗流出的液体，获得碱处理浸提液。具体步骤如下：
[0013](1)取粉碎的小麦秸秆1kg，加入浓度为1％(m/v)的NaOH水溶液(含5gNaOH)，混匀。
[0014](2)完成步骤(1)后，将所述小麦秸秆置于蒸馏釜内，通入120℃饱和蒸汽处理30min。
[0015](3)完成步骤(2)后，向所述小麦秸秆中加入盐酸调节pH值至6
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8之间，然后水洗至无黑液流出，烘干，得到预处理的小麦秸秆。
[0016]本专利技术中，发酵培养的体系参见申请号为201811600068.8的专利“一种人工菌群的纤维素生物转化方法”中含有纤维素的体系，所述发酵培养的体系除田间堆肥、麦秸垛底层腐殖土或腐烂的农作物秸秆外，还包括如下组分：
[0017]KH2P04、K2HPO4、尿素、MgCl2·
6H2O、CaCl2·
2H2O、L
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半胱氨酸、FeSO4、刃天青、吗啉代丙烷磺酸、盐酸吡哆胺、生物素、对氨基苯甲酸、维生素B2和柠檬酸钠，水补足至1L，所述发酵体系的pH为7.4。
[0018]一些具体实施例中，本专利技术所述发酵培养的体系包括如下组分：
[0019]1.5gKH2P04、2.9g K2HPO4、2.1g尿素、1.0gMgCl2·
6H2O、150mg CaCl2·
2H2O、1.0gL
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半胱氨酸、1.25mg FeSO4、2.0mg刃天青、10.0g吗啉代丙烷磺酸、2.0mg盐酸吡哆胺、0.2mg生物素、0.4mg对氨基苯甲酸、0.2mg维生素B2和3.0g柠檬酸钠，水补足至1L，所述发酵体系的pH为7.4。
[0020]本专利技术从山东省济宁市采集的小麦田土壤中分离获得菌株AGIS
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SC
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Cluster
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1，经鉴定为假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas suwonensis)，其保藏编号为CGMCC NO:25617。
[0021]本专利技术还提供一种产氢产醇工程菌群，包括假黄单孢菌以及如下至少一种菌：
[0022]嗜热厌氧杆菌(Thermoanaerobacterium)、巴氏梭菌(Clostridium)、根瘤菌(Rhizobium)、互营温热菌(Tepidanaerobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)、热石杆菌(Symbiobacterium)和甲烷袋状菌(Methanoculleus)。
[0023]一些具体实施例中，所述假黄单胞菌为保藏编号为CGMCC NO:25617的菌株。
[0024]本专利技术中，所述产氢产醇工程菌群由嗜热厌氧杆菌、巴氏梭菌和本专利技术所述的假黄单胞菌组成；所述嗜热厌氧杆菌、巴氏梭菌和假黄单胞菌的有效菌数量比为30
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50：20
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40：10
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30；一些具体实施例中，所述有效菌数量比具体为40：30：20。；
[0025]本专利技术中，所述产氢产醇工程菌群由根瘤菌、互营温热菌、巴氏梭菌、芽孢杆菌和所述的假黄单胞菌组成；所述根瘤菌、互营温热菌、巴氏梭菌、芽孢杆菌和假黄单胞菌的有效菌数量比为5
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15：10
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25：15
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35：10
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30：5
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25；一些具体实施例中，所述有效菌数量比具体为10：15：25：25：15。
[0026]本专利技术中，所述产氢产醇工程菌群由热石杆菌、甲烷袋状菌、巴氏梭菌、嗜热厌氧杆菌和假黄单胞菌组成；所述热石杆菌、甲烷袋状菌、巴氏梭菌、嗜热厌氧杆菌和假黄单胞
菌的有效菌数量比为5
‑
15：10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.保藏编号为CGMCC NO:25617的假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas suwonensis)。2.假黄单胞菌在制备产氢产醇工程菌群中的应用，其特征在于，在产氢产醇的天然菌群中添加权利要求1所述的假黄单胞菌，进行菌群的驯化强化，获得产氢产醇工程菌群；所述产氢产醇的天然菌群以田间堆肥、麦秸垛底层腐殖土或腐烂的农作物秸秆为原料发酵制得。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述产氢产醇的天然菌群由如下方法制得：取田间堆肥、麦秸垛底层腐殖土或腐烂的农作物秸秆，加入秸秆的碱处理浸提液后进行发酵培养，获得产氢产醇的天然菌群；所述发酵培养的体系还包括如下组分：KH2PO4、K2HPO4、尿素、MgCl2·
6H2O、CaCl2·
2H2O、L
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半胱氨酸、FeSO4、刃天青、吗啉代丙烷磺酸、盐酸吡哆胺、生物素、对氨基苯甲酸、维生素B2、柠檬酸钠和水，所述发酵体系的pH为7.4。4.一种产氢产醇工程菌群，其特征在于，包括假黄单孢菌以及如下至少一种菌：嗜热厌氧杆菌、巴氏梭菌、根瘤菌、互营温热菌、芽孢杆菌、热石杆菌和甲烷袋状菌。优选的，所述假黄单胞菌为保藏编号为CGMCC NO:25617的菌株。5.根据权利要求4所述的产氢产醇工程菌群，其特征在于，其包括1)～3)中任意一种：1)、嗜热厌氧杆菌、巴氏梭菌和假黄单胞菌；所述嗜热厌氧杆菌、巴氏梭菌和假黄单胞菌的有效菌数量比为30
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50：20
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40：10
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫建斌，杜然，郭律均，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业基因组研究所，
类型：发明
国别省市：