一種草酸青霉菌njdl-03菌株及其應(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，設(shè)及一種草酸青霉菌NJDk03菌株及其應(yīng)用，利 用該草酸青霉菌NJDk03菌株提高徑基憐灰石溶解度，修復(fù)鉛污染水體及±壤，利用該 NJDk03菌株制備的溶憐草酸青霉固體菌肥提高石灰性±壤中憐素利用效率并修復(fù)鉛污染 上壤。
【背景技術(shù)】：
[0002] 人類對自然界各種礦產(chǎn)資源的無限制開采、使用W及對含重金屬（鉛）的廢渣、廢 水、廢氣的任意排放，導(dǎo)致重金屬（鉛）W多種形式進(jìn)入環(huán)境，尤其公路兩邊±壤因鉛汽車 尾氣沉降，礦區(qū)周圍±壤由于鉛鋒采煉其含鉛量高達(dá)lOOOOmg/kg，造成嚴(yán)重污染。重金屬 (鉛）進(jìn)入水體或±壤后，大部分在植物體內(nèi)積累，影響植物生長發(fā)育，降低作物產(chǎn)量，并在 作物內(nèi)積累經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，對人體造成極大威脅，鉛污染已日益顯現(xiàn)為我國環(huán)境健康 的突出問題。
[0003] 目前，鉛污染修復(fù)措施主要包括物理化學(xué)修復(fù)W及植物修復(fù)等方面，物理化學(xué)修 復(fù)，雖見效快，但有的改良劑可能會帶來二次污染，并且還有活化的風(fēng)險；植物修復(fù)費(fèi)用低， 可清除污染物，但是生物量小，修復(fù)時間較長。因此為了實現(xiàn)降低鉛的作物吸收，提高糧食 生產(chǎn)安全，尋找一種降低重金屬鉛有效性的經(jīng)濟(jì)有效措施和技術(shù)顯得尤為重要。利用微生 物代謝產(chǎn)酸溶解徑基憐灰石，釋放其中的憐酸根離子，與鉛離子反應(yīng)生成更難溶性的徑基 憐酸鉛，進(jìn)而降低鉛在水體及±壤環(huán)境中的有效性。此為一項治理鉛污染水體或±壤的重 要修復(fù)技術(shù)。
[0004] 另一方面，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中±壤有效憐是植物生長及作物高產(chǎn)的限制因子。據(jù) 全國±壤普查估算我國2/3的耕地缺憐，±壤有效憐約占全憐量的2%~3%，而我國北方 石灰性±壤有效憐含量僅占全憐量的1%，石灰性±壤^化-P憐為主，占全憐量的80% 左右。施用憐肥可提高供肥能力，但肥料中70%W上的水溶性憐易與±壤中的Ca2\Mg2\ 化Af+等離子結(jié)合，轉(zhuǎn)化為難溶性憐酸鹽，使得憐肥當(dāng)季利用率普遍較低，一般在10 %~ 20%。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要持續(xù)不斷地憐投入與現(xiàn)有憐儲量存在矛盾，2009年Gi化ert曾在 化化re雜志撰文論述憐的可持續(xù)利用，形容憐為一種正在消失的元素。全球憐礦儲量約 470億t，僅有150億t是可W開采的，按照現(xiàn)在的開采速度，現(xiàn)有憐礦資源將在300~400 年后消失殆盡。2011年郭正華報道我國目前用于開發(fā)生產(chǎn)憐肥的憐資源僅夠用50年左右， 因此活化±壤中大量難溶性憐是解決我國憐素危機(jī)的重要途徑。±壤中溶憐微生物可提高 ±壤難溶性憐素的活化效率。因此，充分利用溶憐微生物活化±壤憐素的功能，提高植物 憐素吸收效率及減少化學(xué)憐肥投入具有重要意義，也符合我國當(dāng)前提出"減肥、減藥"的重 大戰(zhàn)略目標(biāo)（中央一號文件，2015)及可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。
[0005] 微生物擴(kuò)大培養(yǎng)，常規(guī)生產(chǎn)多W黃豆粉、教皮、酵母粉等價格較高的農(nóng)副產(chǎn)品為原 料，生產(chǎn)成本較高，限制了微生物菌肥的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，據(jù)報道微生物菌肥生產(chǎn)原料占整 個生產(chǎn)成本的30%~40 %，因此，選擇低成本的原料是微生物菌肥商業(yè)化生產(chǎn)及推廣的關(guān) 鍵。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的作物賴桿就地焚燒或者養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的禽畜糞便如果處置不當(dāng)， 不僅污染環(huán)境，也極大地浪費(fèi)資源。因此，利用溶憐微生物提高±壤難溶性憐素的活化效 率；利用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)溶憐微生物菌肥降低肥料成本，提高石灰性±壤中憐素利用效率， 促進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種能提高徑基憐灰石溶解度、修復(fù)鉛污染環(huán)境的草酸青 霉菌NJDk03菌株，該菌株NJDk03屬于草酸青霉菌（Penicilliumoxalicum)，于2015 年7月8日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中屯、，菌種保藏號為CGMCC NO. 11061，保藏地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號。該NJDk03菌株除了具有顯著提 高徑基憐灰石溶解度、修復(fù)鉛污染環(huán)境的作用外，還具有活化±壤憐素、降解賴桿木質(zhì)纖維 素、括抗植物病原真菌的作用。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述NJDk03菌株在提高徑基憐灰石溶解度、修復(fù)鉛 污染環(huán)境中的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述NJDk03菌株在溶憐草酸青霉菌肥中的應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種溶憐草酸青霉菌肥。該高效溶憐草酸青霉固體發(fā) 酵菌肥能夠提高徑基憐灰石溶解度，修復(fù)鉛污染±壤；提高石灰性±壤中憐素利用效率，促 進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量。
[0010] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0011] 一種草酸青霉菌NJDk03菌株，該菌株NJDk03屬于草酸青霉菌（Penicillium oxalicum)，于2015年7月8日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中屯、，菌 種保藏號為CGMCCNO. 11061。
[0012] 該菌株的主要生物學(xué)特性為在PDA培養(yǎng)基上最佳的生長溫度28°C，培養(yǎng)4~5天， 形成直徑3~5cm的菌落，分生抱子梗呈掃靑狀，分生抱子楠圓形。
[0013] 該NJDk03菌株除了具有顯著提高徑基憐灰石溶解度、修復(fù)鉛污染環(huán)境的作用 夕b還具有活化±壤憐素、降解賴桿木質(zhì)纖維素、括抗植物病原真菌的作用外。
[0014] 所述的NJDk03菌株在提高徑基憐灰石溶解度、修復(fù)鉛污染環(huán)境中的應(yīng)用。
[0015] 所述的NJDk03菌株在溶憐草酸青霉菌肥中的應(yīng)用。該溶憐草酸青霉菌肥為活化 ±壤憐素、修復(fù)鉛污染±壤的微生物菌肥。
[0016] 一種溶憐草酸青霉菌肥，采用W下步驟制備：
[0017] (1)將NJDk03菌株擴(kuò)大培養(yǎng)獲得NJDk03液體種子；
[0018] (2)將NJDk03液體種子接種到含有賴桿粉、版蝴糞、麥教和稻殼的混合基質(zhì)中進(jìn) 行固體發(fā)酵至抱子總數(shù)> 1〇1°個/g。
[0019] 上述的溶憐草酸青霉菌肥，其所述的混合基質(zhì)中賴桿粉、版蝴糞、麥教和稻殼的干 物質(zhì)重量比為6~9:6~9:3~1:1 (w/w)，所述混合基質(zhì)的含水率為50%~60%。優(yōu)選的 所述的混合基質(zhì)中賴桿粉、版蝴糞、麥教和稻殼的干物質(zhì)重量比為8:8:2:1。
[0020] 上述的溶憐草酸青霉菌肥，其所述的混合基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的重量百分含量為30%~ 40%，其中C:N= 25 ~30:1。
[0021] 上述的溶憐草酸青霉菌肥，其所述混合基質(zhì)的抑值為6. 0~6. 5。 W22] 上述的溶憐草酸青霉菌肥，步驟（I)中NJDk03菌株擴(kuò)大培養(yǎng)的過程為：將NJDk03菌株接種到液體種子培養(yǎng)基中，在28~30°C條件下，搖床上培養(yǎng)40~4她；所述 的液體種子培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基。
[0023] 上述的溶憐草酸青霉菌肥，其所述NJDk03液體種子的接種比例為10%~20% (w/w)O
[0024] 上述的溶憐草酸青霉菌肥，其所述固體發(fā)酵的條件為：發(fā)酵溫度28~30°C，通氣 量1~3m3/h，壓強(qiáng)0.Ol~0. 05Mpa，間隔化攬拌一次，轉(zhuǎn)速50~70巧m，攬拌10~15min， 發(fā)酵5~6天。
[00巧]上述溶憐草酸青霉菌肥的詳細(xì)制備過程為： 陽0%] (1)將菌株NJDk03擴(kuò)大培養(yǎng)獲得NJDk03液體種子：從斜面上取2-3環(huán)真菌菌 株NJDk03的分生抱子，接種到200mL滅菌的液體種子培養(yǎng)基（g/L)中（W配制IL培養(yǎng)基 為例：馬鈴馨200g，葡萄糖20g，抑自然，121°C滅菌20min)，置28~30°C，轉(zhuǎn)速180r/m的 搖床上培養(yǎng)40~4她，做NJDk03液體種子。
[0027] (2)用包含賴桿粉、版蝴糞、麥教和稻殼廢棄物的混合基質(zhì)生產(chǎn)溶憐微生物菌肥： 將NJDk03液體種子接種到包含賴桿粉、版蝴糞、麥教和稻殼的混合基質(zhì)中進(jìn)行固體發(fā)酵， 混合基質(zhì)中賴桿粉、版蝴糞、麥教和稻殼按6~9:6~9:3~1:1 (w/w)的比例混合均勻，調(diào) 節(jié)含水率50 %~60 %，裝入50升不誘鋼固體發(fā)酵罐中，調(diào)節(jié)抑至6. 0~6. 5,經(jīng)121°C， SOmin滅菌后，冷卻至30°C，按10% -20% (w/w)的比例接入NJDk03液體種子，控制罐溫 28~30°C，通氣量1~3m3/h，罐壓0.Ol~0. 05Mpa，間隔化攬拌一次，轉(zhuǎn)速50~70巧m， 攬拌10~15min，發(fā)酵5~6天結(jié)束。經(jīng)活菌計數(shù)，生產(chǎn)出的溶憐菌NJDk03菌肥抱子總數(shù) > 10"個/g,獲得NJDk03的固體發(fā)酵微生物菌肥。
[0028]所述的混合基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的重量百分含量為30 %~40 %，其中C:N= 25~30:1。
[0029] 本發(fā)明用賴桿粉：版蝴糞：麥教：稻殼化~9:6~9:3~1:1 (w/w))作為混合基質(zhì) 固體發(fā)酵草酸青霉菌，抱子數(shù)量達(dá)到1〇1°個/g,并且生產(chǎn)成本僅及常規(guī)發(fā)酵的1/3~1/2。 因此，用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)溶憐草酸青霉菌肥是一種低成本高效的生產(chǎn)方法，所制備的溶憐 微生物菌肥應(yīng)用于石灰性±壤，將會有很好的應(yīng)用前景。
[0030] 本發(fā)明提供的草酸青霉菌（Penicilliumoxalicum)NJDk03菌株及其利用賴桿 粉、版蝴糞、麥教、稻殼等廢棄物原料固體發(fā)酵生產(chǎn)的微生物菌肥，具有W下有益效果：
[0031] (1)本發(fā)明提供的溶憐NJDk03菌株，分離自玉米根際，具有較高的溶憐效率，在 WCas(P〇4) 2為唯一憐源的液體培養(yǎng)基中，該溶憐真菌能使化3(P〇4) 2溶液中可溶性憐濃度 達(dá)到1200mg/L。該溶憐真菌能分泌草酸、甲酸、蘋果酸、巧樣酸等有機(jī)酸。
[0032] (2)本發(fā)明提供的NJDk03菌株在50mLPDA培養(yǎng)基中，培養(yǎng)4天對徑基憐灰石 (Sigma-Al化ich標(biāo)準(zhǔn)徑基憐灰石樣品，純度大于99. 9% )的最大溶解量為0.llg，即2. 2g/ L，而水中標(biāo)準(zhǔn)徑基憐灰石的溶解度為0. 4ppm，即0. 4mg/L，可顯著提高徑基憐灰石的溶解 度，釋放出的憐酸根離子（PO/)與環(huán)境中Pb2+反應(yīng)，生成極易沉淀且十分穩(wěn)定的徑基憐灰 石鉛[化學(xué)式Pbie(P04)e(0H)2]，其溶解常數(shù)Ksp= 1076'8,用于降低鉛在環(huán)境中的有效性， 修復(fù)鉛污染環(huán)境。
[0033] (3)本發(fā)明提供的NJDk03菌株，具有一定的括抗植物病原真菌的作用，如對枯萎 病的病原菌（尖抱鑲刀菌）的括抗作用達(dá)30%。
[0034] (4)本發(fā)明提供的NJDk03菌株，具有較強(qiáng)的分解木質(zhì)纖維素能力，在曼德爾液體 培養(yǎng)基中培養(yǎng)5天，其纖維素濾紙酶活達(dá)到0. 92U/mL。
[0035] (5)本發(fā)明提供的溶憐草酸青霉菌肥的主要原料之一是賴桿例如玉米賴桿、水稻 賴桿或小麥賴桿等其量大價廉易得，主要生產(chǎn)原料之二版蝴糞，營養(yǎng)豐富，成本低廉。固體 基質(zhì)按一定比例配合，可完全滿足溶憐真菌固體發(fā)酵生產(chǎn)的營養(yǎng)需求，且生產(chǎn)成本較常規(guī) 發(fā)酵下降30% -50%，有利于溶憐微生物菌肥的推廣應(yīng)用。
[0036] (6)利用溶憐真菌NJDk03將賴桿粉、版蝴糞、麥教、稻殼等廢棄物開發(fā)成高附加 值的微生物菌肥。實驗結(jié)果表明，在石灰性±壤中施用本產(chǎn)品后，可提高±壤憐素利用率， 對提高農(nóng)作物產(chǎn)量，