一种雷金斯堡预研菌的筛选及其应用

本发明属于微生物，具体涉及一种雷金斯堡预研菌的筛选及其应用。

背景技术：

1、环境中的重(类)金属具有致癌致畸性，其污染水体/土壤的修复一直是环境修复领域的热点问题。重(类)金属主要包括阳离子和阴离子等存在形式，与阳离子重金属(cu、cd、pb、zn等)相比，阴离子(cr、as等)由于其多变的价态和高迁移率而更难以去除。环境中as和cr污染物主要来自金属冶炼、采矿和化学工业过程，其环境影响在很大程度上取决于它们的流动性、毒性和价态。砷主要以as(iii)和as(v)的形式存在，as(iii)更具流动性和毒性。铬是一种常见的剧毒重金属，广泛应用于金属电镀、合金制造、皮革鞣制、木材保存和陶瓷制造等工业制造业中，与cr(iii)相比，cr(vi)具有更高的溶解度和流动性，使其对细胞毒性和诱变的危害性高出100倍。因此，对水体和土壤环境中as(iii)氧化和cr(vi)还原可以同时降低as和cr污染的毒性和迁移率，减少其复合污染对周边生态环境及人类健康造成的影响。

2、传统的物理-化学修复技术通常投加量大、成本高、易产生二次污染，不适用于大面积污染土壤的修复。采用微生物修复法具有成本低、易于操作、不破坏生态环境、环境污染小等优点，符合绿色环保的生态理念。但目前对as(iii)和cr(vi)的微生物解毒研究多集中在单一的铬或砷上，对修复铬砷复合污染水土体系菌株的分离筛选及其作用效果尚不清晰。因此，需要根据实际应用场景挖掘新型高效的土著功能微生物，提升水体/土壤质量，对发展生态农业具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种可同时进行砷氧化及铬还原的功能菌种。

2、本发明第一方面的目的，在于提供一种雷金斯堡预研菌。

3、本发明第二方面的目的，在于提供一种预研菌菌剂。

4、本发明第三方面的目的，在于提供本发明第一方面的雷金斯堡预研菌和/或本发明第二方面的预研菌菌剂的应用。

5、本发明第四方面的目的，在于提供一种产品。

6、本发明第五方面的目的，在于提供一种方法。

7、本发明第六方面的目的，在于提供一种多铜氧化酶的制备方法。

8、本发明第七方面的目的，在于提供一种生物铁锰氧化物的制备方法。

9、本发明第八方面的目的，在于提供本发明第七方面的制备方法制备得到的生物铁锰氧化物的应用。

10、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

11、本发明的第一个方面，提供一种雷金斯堡预研菌，所述雷金斯堡预研菌保藏名称为yokenella regensburgei m1，保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号为gdmccno:64401，保藏日期：2024年3月11日。

12、本发明的第二个方面，提供一种预研菌菌剂，所述预研菌菌剂包括本发明第一方面的雷金斯堡预研菌、本发明第一方面的雷金斯堡预研菌的培养物、本发明第一方面的雷金斯堡预研菌的培养上清液或本发明第一方面的雷金斯堡预研菌的提取物中的至少一种

13、在本发明一些实施方式中，上述菌剂的活性成分可为上述雷金斯堡预研菌、上述雷金斯堡预研菌的培养物(如发酵产物)、上述雷金斯堡预研菌的培养上清液和/或上述雷金斯堡预研菌的提取物，上述菌剂的活性成分还可含有其他生物成分或非生物成分，上述菌剂的其他活性成分本领域技术人员可根据菌剂的效果确定。

14、在本发明一些实施方式中，术语“培养物”是指经人工接种和培养后，长有微生物群体的液体或固体产物(培养容器内的所有物质，发酵产物)的统称。即通过将微生物进行生长和/或扩增而获得的产物，其可以是微生物的生物学纯培养物，也可以含有一定量的培养基、代谢物或培养过程中产生的其他成分。

15、在本发明一些实施方式中，所述培养物包括生物铁锰氧化物或多铜氧化酶。

16、在本发明一些实施方式中，上述菌剂中，所述菌剂除所述活性成分外，还含有载体。所述载体可为领域(如微生物、农业)内常用的且在生物学上是惰性的载体。所述载体可为固体载体或液体载体；所述固体载体可为矿物材料、植物材料或高分子化合物；所述矿物材料可为粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石和硅藻土中的至少一种；所述植物材料可为玉米粉、豆粉和淀粉中的至少一种；所述高分子化合物可为聚乙烯醇和/或聚二醇；所述液体载体可为有机溶剂或水；所述有机溶剂可为癸烷和/或十二烷。

17、上述菌剂中，所述菌剂的剂型可为多种剂型，如液剂、乳剂、悬浮剂、粉剂、颗粒剂、可湿性粉剂或水分散粒剂。

18、根据需要，所述菌剂中还可添加粘合剂、稳定剂(如抗氧化剂)、ph调节剂等。

19、本发明第三个方面，在于提供本发明第一方面的雷金斯堡预研菌和/或本发明第二方面的预研菌菌剂在(1)～(13)中任一项中的应用：

20、(1)将as(iii)氧化成as(v)；

21、(2)制备as氧化剂；

22、(3)将cr(vi)还原cr(iii)；

23、(4)制备cr还原剂；

24、(4)制备多铜氧化酶；

25、(5)制备生物铁锰氧化物；

26、(7)硝酸盐异化成铵；

27、(8)制备硝酸盐异化成铵的产品；

28、(9)钝化重(类)金属；

29、(10)制备钝化重(类)金属的产品；

30、(11)修复重(类)金属污染的水体/土壤；

31、(12)制备用于修复重(类)金属污染的水体/土壤的产品；

32、(13)制备土壤改良剂。

33、在本发明一些实施方式中，(9)～(12)中所述的重(类)金属包括砷、铜、镉、铅、铬、锌中的一种或多种；优选为砷和铬。

34、本发明第四个方面，在于提供一种产品，包括本发明第一方面的雷金斯堡预研菌或本发明第二方面的预研菌菌剂。

35、在本发明一些实施方式中，所述产品还包括载体，所述载体可为领域(如微生物、农业)内常用的且在生物学上是惰性的载体。所述载体可为固体载体或液体载体；所述固体载体可为矿物材料、植物材料或高分子化合物；所述矿物材料可为粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石和硅藻土中的至少一种；所述植物材料可为玉米粉、豆粉和淀粉中的至少一种；所述高分子化合物可为聚乙烯醇和/或聚二醇；所述液体载体可为有机溶剂或水；所述有机溶剂可为癸烷和/或十二烷。

36、在本发明一些实施方式中，所述产品包括试剂(如氧化剂、还原剂等)和菌剂。

37、在本发明一些实施方式中，所述产品具有如下功能：将as(iii)氧化成as(v)；和/或，将cr(vi)还原成cr(iii；和/或，制备多铜氧化酶；和/或，制备生物铁锰氧化物；和/或，硝酸盐异化成铵；和/或，钝化重(类)金属；和/或，修复重(类)金属污染的水体/土壤。

38、本发明的第五个方面，提供一种将as(iii)氧化成as(v)的方法，包括使用本发明第一方面的雷金斯堡预研菌、本发明第二方面的预研菌菌剂或本发明第四方面的产品处理含as(iii)的样品(如as(iii)试剂、土壤、水体等)的步骤。

39、一种将cr(vi)还原成cr(iii)的方法，包括使用本发明第一方面的雷金斯堡预研菌、本发明第二方面的预研菌菌剂或本发明第四方面的产品处理含cr(vi)的样品(as(iii)试剂、土壤、水体等)的步骤。

40、一种硝酸盐异化成铵的方法，包括使用本发明第一方面的雷金斯堡预研菌、本发明第二方面的预研菌菌剂或本发明第四方面的产品处理含硝酸盐的样品(试剂、培养基、水体、土壤等)的步骤。

41、一种钝化重(类)金属的方法，包括使用本发明第一方面的雷金斯堡预研菌、本发明第二方面的预研菌菌剂或本发明第四方面的产品处理含重(类)金属的样品(如试剂、水体、土壤等)的步骤。

42、一种修复重(类)金属污染的水体/土壤的方法，包括使用本发明第一方面的雷金斯堡预研菌、本发明第二方面的预研菌菌剂或本发明第四方面的产品处理含重(类)金属污染的水体/土壤的步骤。

43、在本发明一些实施方式中，所述处理包括通过培养、施用、润湿、淋湿、雾化、细雨、喷涂、喷雾、浸泡的方式进行处理。

44、在本发明一些实施方式中，所述雷金斯堡预研菌、预研菌菌剂的最终添加浓度为0.5～6.0×1011cfu/l。

45、在本发明一些优选实施方式中，所述雷金斯堡预研菌、预研菌菌剂的最终添加浓度为0.1～5.0×1011cfu/l。

46、本发明的第六个方面，提供一种多铜氧化酶的制备方法，包括以下步骤：将本发明第一方面的雷金斯堡预研菌接种至含有锰离子或不含有锰离子的培养基中，培养，即可得到多铜氧化酶。

47、在本发明一些实施方式中，所述含有锰离子的培养基中含有20～100mg/l锰离子。

48、在本发明一些优选实施方式中，所述含有锰离子的培养基中含有30～80mg/l锰离子。

49、在本发明一些更优选实施方式中，所述含有锰离子的培养基中含有40～70mg/l锰离子。

50、在本发明一些最优选实施方式中，所述含有锰离子的培养基中含有50mg/l锰离子。

51、在本发明一些实施方式中，所述锰离子为mn2+。

52、在本发明一些实施方式中，所述培养条件为25～35℃、100～200r/min培养1～3天。

53、本发明的第七个方面，提供一种生物铁锰氧化物的制备方法，所述制备方法包括将本发明第一方面的雷金斯堡预研菌接于含铁锰离子的培养基中，培养，即得到生物铁锰氧化物。

54、在本发明一些实施方式中，所述培养条件为25～35℃、100～200r/min培养4～7天。

55、在本发明一些实施方式中，所述制备方法还包括洗涤、干燥的步骤。

56、本发明的第八个方面，提供本发明第七方面的制备方法制备得到的生物铁锰氧化物在a1)或a2)中的应用：

57、a1)氧化as和还原cr；

58、a2)制备as氧化剂和cr还原剂。

59、本发明的有益效果是：

60、本发明提供一种从广东省韶关市大宝山矿区污染农田土壤分离筛选出的一株雷金斯堡预研菌m1(yokenella regensburgei m1)，此菌株具有铁锰砷氧化、铬还原的功能。有效钝化重金属铬和类金属砷，可为毒害重(类)金属污染土壤/水体的生态修复工程提供新的菌株资源及参考。

61、该菌株应用于污染土壤后，可以增加有效磷、氨态氮含量，减少土壤铬砷生物有效性，改良土壤环境，操作简单，成本低廉。同时，菌株来源于自然环境，环境耐受性强，对土壤不产生二次污染，安全性高。