一株钝化镉砷的肠杆菌

技术领域

本发明涉及一株肠杆菌，具体涉及一株具有硫酸盐还原功能并能钝化镉砷的肠杆菌。

背景技术

重金属镉和类金属砷均有一定毒性，对农作物的产量和质量均能产生负面影响，它们积累在动植物体内的毒素通过食物链进入人体从而引发一系列的人体疾病，威胁人体健康。据调查显示，我国所有粮食作物中稻米Cd-As超标率最高，严重威胁我国的粮食安全，且Cd-As复合污染造成的耕地问题正在给我国造成越来越大的经济损失。

近年来，随着生物技术的发展，微生物修复技术因具有操作简单、费用低、生态效益明显等优点，已被得到广泛认可，而成为三大重金属污染修复技术之一。现阶段已证实的微生物修复机理包括细胞代谢、吸收、沉淀和氧化还原反应等，不同类群的微生物对重金属的修复机理不同。但具有钝化重金属功能的不同菌株均能达到固定重金属的目的，因此发现具有钝化重金属功能的菌株已成为研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一株钝化镉砷的肠杆菌(Enterobacter sp.)M5，以用于固定镉和砷。

上述提及的肠杆菌(Enterobacter sp.)M5，于2021年5月28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，保藏编号为CGMCC No.22636，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

本发明菌株M5具有硫酸盐还原功能，对重金属镉及类金属砷具有一定耐性，耐性均达到1mM。在水溶液中能钝化镉和砷，尤其对镉具有极强的钝化能力，且As的添加对本菌株M5钝化Cd有明显的促进作用；在土壤中，施加本发明菌株且淹水可降低土壤中可交换态镉12.11％，残渣态及可氧化态镉分别增加5.16％、4.87％；使残渣态As含量减少29.72％，交换态As、铝结合态及铁结合态砷含量分别增加1.54％、13.10％、14.54％。为利用本发明菌株M5修复镉砷污染水质或土壤提供了依据。

附图说明

图1是本发明菌株M5的菌落图。

图2是本发明菌株M5的电镜图。

图3是本发明菌株M5在不同Cd、As浓度下的生长曲线图。

图4是本发明菌株M5对土壤镉形态的影响。

图5是本发明菌株M5对土壤砷形态的影响。

具体实施方式

实施例1和实施例2采用的液体培养基：FeSO

实施例3采用的LB培养基：胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、NaCl 10g/L。

实施例1本发明菌株M5的分离筛选

取样土壤来自湖南省株洲市某镉砷复合污染农田，取样土层为10-15cm耕作层土壤，其pH为5.42，Cd、As浓度分别为23.07、44.5mg·kg

首先，将5g土样加入50ml的无菌水中制成土壤悬浮液，充入N

结合参见图1和图2，该菌株单菌落呈淡黄色、圆形、边缘平整光滑，菌体呈短粗杆状、长约1.5μm，直径约0.3μm，革兰氏阴性。经分析鉴定为肠杆菌(Enterobacter sp.)，命名为肠杆菌(Enterobacter sp.)M5，已于2021年5月28日保藏，保藏编号为CGMCC No.22636。

实施例2本发明菌株M5对镉砷的耐性

将本菌株M5活化后，以2％的接种量接种至含有不同镉砷浓度(使用1000mg·L

结合参见图3，在纯培养基中，菌株M5大约在60h达到对数生长期，最大生长量时OD

实施例3本发明菌株M5对水溶液中镉砷的钝化作用

本实施例中，镉体系为含镉的液体培养基，砷体系为含砷的液体培养基，镉砷复合体系为含镉砷的液体培养基，其中液体培养基为LB培养基的基础上添加1.0g/L的Na

将实施例1中保存在平板培养基中的本菌株M5活化48h后，以2％的接种量分别接种至镉体系、砷体系及镉砷复合体系中，充入N

对镉或砷的固定率(％)＝(C

表1本发明菌株M5对水溶液中Cd、As的固定率

实施例4本发明菌株M5对土壤菌落及镉砷的钝化作用

试验所用土壤采自镉砷复合污染农田土壤，其pH为6.65，总镉含量为10.35mg/kg、总砷含量为32.12mg/kg。土壤培养试验以细菌(本发明菌株M5)添加量、水分管理情况为变量设计5个处理，一个空白对照(CK)，每个处理设置三个平行，具体设置见表2。每个处理均施加7.92g(NH

土壤中镉、砷全量及残渣态的提取采用HCl-HNO

表2土壤培养试验处理

结果显示：本菌株M5能够在土壤中生长繁殖且成为土壤中的优势菌属。

结合参见图4，各处理的可交换态镉含量随着培养时间增长而减少。T1处理、T2处理、T3处理的变化趋势较为相似，培养至30天时可交换态含量大幅降低，可交换态含量分别为1.53、1.53、1.55mg·kg

结合参见图5，T1、T2、T3、T4处理的土壤可交换态As含量随着培养时间增长先升高后降低最终趋于稳定，T5处理整体呈降低趋势。T1、T2、T3、T4处理的变化趋势较为相似，培养前60天可交换态含量逐步升高，第60天土壤中可交换态含量分别为3.71、3.64、3.60、7.34mg·kg

综上，向土壤中施加本发明菌株M5，菌株M5能够在土壤中生长繁殖且成为土壤中的优势菌属。添加本菌株M5且淹水处理有利于镉形态的调控，使有效态镉转化为可氧化及残渣态，作用时间主要为培养的前30天。添加本菌株M5且淹水处理对砷形态存在影响，可使残渣态砷大量转化为铝结合态及铁结合态，少量转化为可交换态，能够在一定程度上抵抗淹水处理对土壤砷形态的不利转化，作用时间主要为培养的前60天。