【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业环境微生物应用，具体涉及一株固定镉和铬的赖氨酸芽孢杆菌及其在镉和铬复合污染土壤共修复中的应用。
技术介绍
1、镉(cd)，是一种有害的重金属，具有毒性强、潜伏期长等特点，还具有诱变和弱基因毒性，可通过土壤、水、大气经摄入或吸入至生物体内，且较难被生物降解，健康风险取决于其氧化形式和进入途径。因其毒性，镉被列为ⅰ类致癌物。慢性镉中毒会引起肾、肝、生殖器等的损伤以及心血管疾病和癌症等症状，大剂量摄入镉金属会导致死亡。镉污染主要集中在长江以南、矿产资源丰富的地区。土壤中镉的重要自然来源是海洋磷酸盐、风化侵蚀、火山活动等，主要人为来源是污水污泥、钢铁防护电镀、玻璃颜料、镍镉电池的电极材料、采矿活动等。镉对环境毒性很强，且其在土壤中具有不易迁移、难以修复、不可逆转的特点，是土壤修复的难点。
2、铬是环境中最危险的污染物之一，具有致癌和遗传毒性，影响作物产量和质量，更甚者对人和动物都会造成有害影响。2016年的一项调查结果显示，我国有0.13％的土地受到铬污染而被弃用，1.26％的土地面临较高的铬污染风险。铬(cr)，在自然界中以+3、+6价为主，六价铬[cr(vi)]具有强氧化性，对生物有腐蚀和刺激作用，被列为ⅰ类致癌物。三价铬[cr(ⅲ)]相较于cr(vi)具有不溶性和流动性弱的特点，易被带负电荷的土壤胶体吸附，或以氢氧化物和氧化物形式存在，产生极低可溶性的沉淀，难以迁移到地下水或被植物吸收。因此将土壤中的cr(vi)转化成cr(ⅲ)是常用于去除土壤中铬的方法。铬主要来源于皮革鞣制、钢铁及合金制造、印染等人
3、传统的镉和铬修复策略包括物理和化学方法，其中物理修复方法包括颗粒活性炭吸附、电渗析、膜过滤、反渗透、光催化和土壤淋洗等；化学修复包括淋洗法、化学固化法和离子拮抗法，石灰和石灰石，或者用化学试剂对土壤进行原位修复等。物理和化学修复的优点是效率高、操作简单，但消耗成本大，且大量使用化学原料可能会造成二次污染，不利于广泛应用。生物修复是指利用细菌、真菌、藻类、植物等生物体对重金属离子的生物吸附、生物转化、生物富集、生物矿化以及生成沉淀等作用，减少暴露在环境中的重金属离子浓度和生物活性，从而减少重金属离子对环境造成的破坏。与物理和化学修复方法相比，生物修复方法成本更低，对环境比较友好，不会产生二次污染，是更为理想的修复方法。
4、利用微生物菌剂或固定化微生物菌剂治理重金属污染成为当下的一大研究热点，芽孢杆菌作为可以产生芽胞的一类细菌，具有对环境的良好适应性，有多种芽孢杆菌被鉴定为植物促生菌，可以在根际稳定的定殖，因其对环境的适应性及稳定定殖的能力，应用芽孢杆菌菌剂修复重金属污染土壤是一种更稳定高效的方式。目前，针对镉铬复合污染土壤的修复的微生物的报道相对较少，如表1所示，已发掘出贪铜菌(cupriavidus sp.)mp-37，沙雷氏菌(serratia marcescens)13017应用于镉铬共污染环境的修复，另外有一种莲房固载的微生物菌剂类希瓦氏菌(alishewanella sp.)wh16-1(表1)在实验室条件下，80h内对9mg/l cd(ii)和300mg/l cr(vi)混合溶液中cd(ii)和cr(vi)的去除率分别达到83.19％和97.46％。还没有关于芽孢杆菌应用于镉铬复合污染土壤的修复的报道。针对单一污染土壤的微生物修复中，多种芽孢杆菌可以应用于镉污染土壤或铬污染土壤的修复中，如表1所示，已发现蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)b 19，枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌等能在实验室条件下以较高去除率去除培养基中或土壤中的镉。嗜麦芽寡养单胞菌(stenotrophomnasmaltophilia)ca-001、枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)ch-001和苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)l68可以去除培养基中火土壤中的cr(vi)。关于芽孢杆菌应用于镉污染或铬污染土壤的治理，目前已报道的主要是通过多种微生物共同发酵堆肥，还有通过与生物炭等载体结合制备微生物肥料的方法。利用多种微生物发酵的混合菌剂的活菌数也只有210亿cfu/ml，发酵过程复杂，投菌成本也较高。本实验将一株赖氨酸芽孢杆菌lysinibacillus sp.or-15进行深层液体发酵并喷雾干燥得到活性在230亿cfu/g的菌干粉，对其应用于镉铬污染土壤中，降低了镉铬的生物可利用性，并降低了水稻米粒中的镉铬积累。
5、当下，微生物修复重金属污染的研究主要集中在单一重金属污染方面，鲜有报道能够利用一种微生物能够同时修复受两种或多种重金属污染的水体或土壤，而环境中较为常见的重金属污染主要是复合污染。因此，开发出一种能同时高效去除多种重金属的微生物，并对其的发酵制备出高活性菌干粉在环境治理上具有较大的意义，且环保、治理成本低。表1汇总了近年来相关专利文献中涉及微生物对镉和铬修复应用情况。
6、表1.相关专利文献或非专利文献中微生物对镉铬修复情况
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技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，分离筛选出能高效固定(去除)农业环境中对镉离子和六价铬离子有去除作用的菌株，如本专利技术中的赖氨酸芽孢杆菌，通过发酵获得高活性的菌剂(干粉)，可以利用赖氨酸芽孢杆菌的菌剂修复土壤中复合镉、铬的污染。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、申请人分离、筛选得到一株高效固定(去除)镉和铬的微生物菌株，根据经典微生物学形态特征分类和生物信息学分类，对这株菌进行了分类和命名。将该株菌命名为赖氨酸芽孢杆菌or-15，lysinibacillus sp.or-15，于2023年07月12日送交中国.武汉.武汉大学中国典型培养物保藏中心(cctcc)保藏，保藏编号为cctcc no:m 20231276。
4、本专利技术的赖氨酸芽孢杆菌or-15的筛选方案参见图1。由图1所示，所述赖氨酸芽孢杆菌分离自河南省新乡市的某铜厂排放的废水样品中。对废水上清液进行梯度稀释并涂布在含有一定浓度的cdcl2和k2cr2o4的lb固体培养基平板上，直至培养出镉铬抗性菌株。挑取不同形态的菌落分离得到单菌落。对获得的纯培养菌株的镉铬去除能力进行了检测，筛选出既能高效去除镉离子，同时又能高效还原一定浓度六价铬离子的菌株。对检测出的高效去除镉和六价铬的菌株的16s rrna基因序列进行了鉴定，结合形态学和基因组分析等相关鉴定工作，最终得到一株赖氨酸芽孢杆菌or-15菌株。
5、本专利技术的积极效果：
6、镉铬由于近年来工业活动的加剧，以及对地下水或土壤都有着不同程度的污染，而镉铬会通过食物链在人体内累积，对人体的健康带来严重的威胁。本专利技术筛选到的赖氨酸芽孢杆菌or-15在纯培养条件下，即同时存在10mg/l cd(ii)和10mg/l cr(vi)条件下，30h后对培养基中的cr(vi)的去除率达到100％，在72h后对培养基中的cd(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一株从重金属污染水体中分离的对镉、铬污染土壤具有共修复能力的赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sp.)OR-15，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M20231276。
2.含有如权利要求1所述的赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sp.)OR-15的微生物菌剂。
3.如权利要求1所述的赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sp.)OR-15菌株在镉、铬污染土壤共修复中的应用。
4.如权利要求3所述的应用，其中的铬为六价铬。
5.如权利要求2所述的微生物菌剂在镉、铬污染土壤共修复中的应用。
6.如权利要求5所述的应用，其中的铬为六价铬。
【技术特征摘要】
1.一株从重金属污染水体中分离的对镉、铬污染土壤具有共修复能力的赖氨酸芽孢杆菌(lysinibacillus sp.)or-15，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cctcc no:m20231276。
2.含有如权利要求1所述的赖氨酸芽孢杆菌(lysinibacillus sp.)or-15的微生物菌剂。
【专利技术属性】
技术研发人员：史凯祥，许晴，王革娇，李明顺，杨蕊嘉，李金芳，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：
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