一株同时具有反硝化和硝酸盐异化还原为铵功能的海洋杆菌、培养方法及应用技术

本发明专利技术公开了一株同时具有反硝化和硝酸盐异化还原为铵功能的海洋杆菌、培养方法及应用，属于环境生物技术领域。上述海洋杆菌(Marinobacter sp.)保藏编号为CGMCC NO.25998。本发明专利技术通过实验验证，发现其在低C/N条件下可进行DNRA过程，在高C/N条件下优先进行DNF过程，通过该海洋杆菌与微藻进行共生，可实现低C/N、高浓度硝酸盐海水养殖尾水中氮、磷的有效资源化利用，可在短时间内实现海水养殖尾水的达标排放。尾水的达标排放。尾水的达标排放。

【技术实现步骤摘要】
一株同时具有反硝化和硝酸盐异化还原为铵功能的海洋杆菌、培养方法及应用


[0001]本专利技术涉及环境生物
，特别是涉及一株同时具有反硝化和硝酸盐异化还原为铵功能的海洋杆菌、培养方法及应用。

技术介绍

[0002]我国是世界上最大的海水养殖国家，海水养殖业已成为国民经济的支柱产业之一。相较于传统养殖模式，海水循环水养殖节水节地、单产高、环境可控，是海水养殖业绿色发展的重要方向。氮是养殖尾水处理的主要对象。在投饵型集约化高密度养殖模式中，饵料投喂是氮污染的主要来源，其分解、转化形成的NH
4+
和NO2‑
对养殖生物具有很强的毒性，工厂化循环水养殖通常设置生物滤池通过硝化反应将其转化为生物毒性较低的NO3‑
，并将90
‑
95％的水体再次循环利用。因而，“硝酸盐累积”是工厂化循环水系统常见的现象，未经处理的尾水排放会导致近海环境污染。目前，微生物反硝化是常规脱氮手段，长此以往，大量NO3‑
‑
N以N2形式释放进入大气，虽然在一定程度上可以减缓近海氮排放，但会造成氮资源的大量流失。因此，海水养殖尾水中氮的资源化利用对于海水养殖业高效绿色发展具有重要的意义。
[0003]目前，海水陆基工厂化循环水养殖系统中的微滤机,可将大部分固体颗粒物去除，一级/二级/三级生物滤池将进一步截留悬浮颗粒物，并将有毒有害NH
4+
和NO2‑
转化为生物毒性较低的NO3‑
，未经处理的尾水排放会导致近海环境污染。通常，微生物反硝化是水体脱氮的有效手段，与工业废水与生活污水不同，海水循环水养殖尾水具有C/N低、盐度高和负荷低等特点，导致其处理难度较大，高效的反硝化作用需要精准外加碳源，碳源量不足则抑制反硝化速率，碳源量过多容易造成二次污染；另一方面，碳源添加会极大提升水处理成本，大幅压缩养殖利润。因此，海水养殖尾水的资源化利用是面向国家重大需求的有效举措，近年来，将微藻对氮磷等营养物质的吸收与细菌高效降解能力相结合的藻菌共生处理技术正逐渐成为尾水资源化利用领域研究的新热点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一株同时具有反硝化和硝酸盐异化还原为铵功能的海洋杆菌、培养方法及应用，以解决上述现有技术存在的问题，可实现低C/N、高浓度硝酸盐海水养殖尾水中氮、磷的有效资源化利用，可在短时间内实现海水养殖尾水的达标排放。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一株海洋杆菌(Marinobacter sp.)，该海洋杆菌已于2022年10月31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；保藏编号为CGMCC NO.25998。
[0007]本专利技术还提供一种所述的海洋杆菌的培养方法，包括：
[0008]在无氧或者有氧条件下，所述海洋杆菌以硝酸盐为氮源在异养培养基中进行反硝
化(DNF)和硝酸盐异化还原为铵(DNRA)，获取海洋杆菌培养产物。
[0009]优选的是，当所述异养培养基中，C/N≥10的条件下，海洋杆菌以反硝化为主，C/N≤5的条件下，海洋杆菌以硝酸盐异化还原为铵为主。
[0010]优选的是，反硝化和硝酸盐异化还原为铵的条件为：在25℃
‑
35℃恒温摇床120
‑
180rpm转速条件下培养36
‑
72h。
[0011]本专利技术还提供利用海洋杆菌与海洋微藻构建藻菌共生培养体系的方法，包括以下步骤：
[0012]将海洋微藻和海洋杆菌按照体积比4:1混合，培养，构建菌藻共生培养体系；其中，所述海洋微藻用f/2培养基培养；所述海洋杆菌用2216E培养基培养。
[0013]优选的是，混合培养体系中，所述海洋微藻和海洋杆菌的生物质比为1.5
‑
2:1；生物量的比，是通过对微生物/微藻的生物量进行测定，之后进行比对，生物量的测定是一种常规的测定方法。
[0014]混合培养条件为：25℃
‑
35℃，光照强度为2000
‑
5000lx，静置培养时间为48h。
[0015]优选的是，所述海洋微藻包括三角褐指藻、海水小球藻、海水螺旋藻、球等鞭金藻和虫黄藻中的任意一种。海水养殖尾水中氮、磷的资源化利用的方式在于海洋杆菌与海洋微藻共生的方式，该海洋杆菌可以与不同门类的海洋微藻形成共生体系，海洋杆菌在低C/N的海水养殖尾水中将NO3‑
‑
N迅速转化为NH
4+
‑
N供共生微藻直接吸收利用，微藻生长的同时吸收利用水体中的磷酸盐。
[0016]本专利技术还提供所述的海洋杆菌或者所述方法构建的菌藻共生培养体系在海水养殖尾水处理或者海水养殖尾水中氮磷的有效资源化利用中的应用。
[0017]优选的是，应用方法为：按照菌藻共生培养体系与海水养殖尾水体积比1:20，在海水养殖尾水中接种，培养4
‑
6天，将水体中的微藻进行采收即可。
[0018]本专利技术公开了以下技术效果：
[0019]本专利技术分离得到一株可同时具备反硝化和硝酸盐异化还原为铵功能的海洋杆菌，通过实验验证，发现其在低C/N条件下可进行DNRA过程，在高C/N条件下优先进行DNF过程，通过该海洋杆菌与微藻进行共生，可实现低C/N、高浓度硝酸盐海水养殖尾水中氮、磷的有效资源化利用，可在短时间内实现海水养殖尾水的达标排放。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为海洋杆菌2216E培养基平板培养特征图；
[0022]图2为本专利技术海洋杆菌扫描电镜照片；
[0023]图3为本专利技术不同碳氮比的好氧条件下海洋杆菌处理海水养殖尾水NO3‑
‑
N随时间变化；
[0024]图4为本专利技术不同碳氮比的好氧条件下海杆菌处理海水养殖尾水NH
4+
‑
N随时间变化；
[0025]图5为本专利技术不同碳氮比的厌氧条件下海杆菌处理海水养殖尾水NO3‑
‑
N随时间变化；
[0026]图6为本专利技术不同碳氮比的厌氧条件下海杆菌处理海水养殖尾水NH
4+
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N随时间变化；
[0027]图7为本专利技术海洋杆菌
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海水小球藻共生体系对海水养殖尾水资源化利用的效果；
[0028]图8为本专利技术海洋杆菌
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海水螺旋藻共生体系对海水养殖尾水资源化利用的效果；
[0029]图9为本专利技术海洋杆菌
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球等鞭金藻共生体系对海水养殖尾水资源化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株海洋杆菌(Marinobacter sp.)，其特征在于，该海洋杆菌的保藏编号为CGMCC NO.25998。2.一种如权利要求1所述的海洋杆菌的培养方法，其特征在于，包括：在无氧或者有氧条件下，所述海洋杆菌以硝酸盐为氮源在异养培养基中进行反硝化和硝酸盐异化还原为铵，获取海洋杆菌培养产物。3.如权利要求2所述的培养方法，其特征在于，当所述异养培养基中，C/N≥10的条件下，海洋杆菌以反硝化为主，C/N≤5的条件下，海洋杆菌以硝酸盐异化还原为铵为主。4.如权利要求2所述的培养方法，其特征在于，反硝化和硝酸盐异化还原为铵的条件为：在25℃
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35℃恒温摇床120
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180rpm转速条件下培养36
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72h。5.利用权利要求1所述的海洋杆菌与海洋微藻构建藻菌共生培养体系的方法，其特征在于，包括以下步骤：将海洋微藻和海洋杆菌按照体积比4:1混合，培养，构建菌藻共生培养体...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鸿武，曲克明，崔正国，朱建新，滕峪，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院黄海水产研究所，
类型：发明
国别省市：