一株異化鐵還原菌及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一株異化鐵還原菌及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵是地球上豐度最高的過渡金屬元素。地表環(huán)境中以二價(jià)鐵（Fe(II))-三價(jià)鐵 (Fe (III))為主導(dǎo)的鐵循環(huán)過程被認(rèn)為是調(diào)控全球有機(jī)碳埋藏量大小、有機(jī)污染物/重金 屬迀移轉(zhuǎn)化以及生源元素運(yùn)移等地質(zhì)過程及環(huán)境變化的關(guān)鍵因子之一。微生物是地表鐵循 環(huán)的核心參與者，其作用過程主要體現(xiàn)為同化代謝及異化反應(yīng)兩類方式。其中，以細(xì)胞體外 發(fā)生鐵氧化或還原反應(yīng)為特征的異化作用是鐵循環(huán)的重要驅(qū)動(dòng)力。
[0003] 異化鐵還原菌是指一類能夠以Fe(III)作為唯一電子受體、Fe(III)被還原、同時(shí) 氧化有機(jī)碳源，并從中獲取能量供自身生長(zhǎng)的一類微生物的統(tǒng)稱。由于Fe在地球上豐度 較高，鐵的氧化物在地球上也分布廣泛，一般只要存在無氧環(huán)境，幾乎都會(huì)發(fā)生Fe (III)的 異化還原，而這種Fe(III)的還原主要是異化Fe(III)還原微生物介導(dǎo)的。并且有研宄表 明，這種以外源鐵氧化物為最終電子受體的異化Fe(III)還原可能是微生物最早利用的代 謝方式并且廣泛存在于自然環(huán)境中。自然界沉積環(huán)境中廣泛分布的鐵氧化物及含鐵粘土礦 物是Fe (III)的主要賦存形式，微生物介導(dǎo)的異化Fe (III)這種代謝形式是地球化學(xué)最重 要的過程之一，普遍存在于沉積物土壤和地層中，還原所涉及的生物地球化學(xué)循環(huán)，不僅對(duì) 鐵本身的迀移轉(zhuǎn)化有著重要影響，而且還會(huì)影響與Fe(III)還原相耦合的有機(jī)物的氧化分 解過程，這對(duì)于處理環(huán)境中的有機(jī)污染物有著重要意義。同時(shí)一些Fe(III)還原菌還能還 原Mn (IV)、Cr (VI)、As (V)等有毒重金屬及類金屬，從而影響這些元素在自然環(huán)境中的迀移 轉(zhuǎn)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一株異化鐵還原菌及其應(yīng)用。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一株異化鐵還原菌，其特征在于，該菌株命名為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-1，已于 2015年5月27日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心（武漢大學(xué)保藏中心），保藏單位地址： 中國(guó)武漢武漢大學(xué)，其保藏號(hào)為CCTCC NO :M 2015332。
[0007] 上述產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I的菌落形態(tài)為：在IRM瓊脂培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，菌落呈褐 色，圓形，革蘭氏染色顯示細(xì)菌呈桿狀，為革蘭氏陰性菌。其最適生長(zhǎng)溫度為35°C，最適生長(zhǎng) pH值為7。
[0008] 上述產(chǎn)酸克雷伯菌頂FRCUG-I的16S rDNA基因序列特征為：16S rDNA基因序列 長(zhǎng)度為910bp，采用BLAST分析法將16S rDNA序列與GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn) 該菌株與Klebsiella oxytoca的親緣關(guān)系最接近，同源性高達(dá)99%以上，產(chǎn)酸克雷伯菌 IMFRCUG-1的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹見圖2。
[0009] 上述產(chǎn)酸克雷伯菌頂FRCUG-I在異化還原Fe(III)方面的應(yīng)用。
[0010] 本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明從內(nèi)蒙古高砷地下水中分離得到產(chǎn)酸克雷伯菌 MFRCUG-1，該菌具有較強(qiáng)的異化還原Fe(III)的還原功能，可以高效的還原檸檬酸鐵和蒙 脫石中的Fe(III);本發(fā)明拓寬了人們對(duì)產(chǎn)酸克雷伯菌（Klebsiella oxytoca)在其功能方 面的應(yīng)用研宄思路，為異化鐵還原菌在環(huán)境污染物的治理方面提供了新的材料，具有較強(qiáng) 的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0011] 圖1為產(chǎn)酸克雷伯菌頂FRCUG-I的PCR產(chǎn)物瓊脂糖電泳圖，其中右為擴(kuò)增產(chǎn)物，左 為 Marker，Marker 條帶從上至下分別為：2000,1000, 750, 500, 250,100bp。
[0012] 圖2為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I的菌落圖片。
[0013] 圖3為基于16S rDNA序列的產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I的系統(tǒng)發(fā)育樹。
[0014] 圖4為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I在還原檸檬酸鐵的實(shí)驗(yàn)中鐵還原率曲線圖。
[0015] 圖5為產(chǎn)酸克雷伯菌MFRCUG-I在還原蒙脫石的Fe(III)的實(shí)驗(yàn)中Fe(II)濃度 曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0017] 實(shí)施例1 :菌株的分離、篩選和鑒定
[0018] (一）材料準(zhǔn)備：
[0019] 1.實(shí)驗(yàn)水樣取自內(nèi)蒙古河套平原杭錦后旗高砷污染區(qū)。
[0020] 2.培養(yǎng)基：
[0021] IRM 液體培養(yǎng)基：NaHC032. 5g/L，KCl 0· lg/L，NH4Cl I. 5g/L，NaH2PCM 0· 6g/L，酵母 提取物〇. 5g/L ;補(bǔ)充加入乙酸鈉20mmol/L，檸檬酸鐵20mmol/L，培養(yǎng)基pH為6. 7 ;利用高純 氮?dú)獬鹾?，高溫高壓滅菌?br>[0022] IRM 固體培養(yǎng)基：NaHC032. 5g/L，KCl 0· lg/L，NH4Cl I. 5g/L，NaH2PCM 0· 6g/L，酵 母提取物〇. 5g/L，補(bǔ)充加入乙酸鈉20mmol/L，檸檬酸鐵20mmol/L，培養(yǎng)基pH為6. 7 ;加入 I. 8wt%的瓊脂，利用尚純氣氣除氧后，尚溫尚壓滅囷。
[0023] LB液體培養(yǎng)基：蛋白胨10. 0g，酵母提取物5. 0g，NaCl 10. 0g，蒸餾水lOOOmL， PH7.0,利用高純氮?dú)獬鹾螅邷馗邏簻缇?br>[0024] 3.實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備：
[0025] 杰瑞爾SHZ-82A氣浴恒溫振蕩器，
[0026] 電熱恒溫培養(yǎng)箱，
[0027] 三洋全自動(dòng)高壓滅菌鍋，
[0028] UV-1750紫外可見分光光度計(jì)-----上海棱光技術(shù)有限公司，
[0029] pH 計(jì)等，
[0030] 超凈工作臺(tái)，
[0031] PCR 儀，
[0032] 電泳儀及電泳槽，
[0033] 凝膠紫外觀測(cè)儀。
[0034](二）菌株的分離篩選與馴化：
[0035] 1.鐵還原菌的厭氧富集：鐵還原菌的富集分離采用亨蓋特厭氧技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi) 配置IRM液體培養(yǎng)基，利用亨蓋特厭氧技術(shù)，向裝入9ml IRM液體培養(yǎng)基的厭氧試管中充 N215分鐘，培養(yǎng)基液面以下10分鐘，液面以上5分鐘，除去試管中的O2，橡皮塞封口，加鋁蓋 密封，121. 5°C滅菌20分鐘。現(xiàn)場(chǎng)用無菌注射器吸取Iml地下水，接入到上述滅菌除氧IRM 液體培養(yǎng)基中，帶回實(shí)驗(yàn)室，放于搖床中避光培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度30°C，轉(zhuǎn)速120rpm，培養(yǎng)5-7 天，IRM培養(yǎng)基中出現(xiàn)渾池，以此渾濁的菌液為接種液，以體積比為5%的接種量，接種到新 配置的除氧滅菌的IRM液體培養(yǎng)基中，同樣置于30°C，120rpm的搖床中繼續(xù)培養(yǎng)，重復(fù)3-5 次便可以獲得穩(wěn)定的鐵還原菌菌群。
[0036] 2.鐵還原菌的分離與純化：配制厭氧滾管培養(yǎng)基，在20ml厭氧試管中加入4. 5