[发明专利]可利用甲烷的微杆菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微生物领域，具体的说涉及一种可利用甲烷的微杆菌及其应用。

背景技术

甲烷氧化菌是一种特殊的、以甲烷为唯一碳源和能源的甲基营养型微生物，分布范围很广，在酸、碱、盐、高温、低温、贫瘠等很多环境下都发现甲烷氧化菌存在。其特殊的代谢过程和代谢产物对全球环境具有重大影响，已经引起广泛的关注。甲烷氧化菌不仅在全球甲烷消耗中起重要作用，而且在碳、氮、氧循环中也发挥着重要作用。

甲烷氧化菌是一种革兰氏阴性菌，严格寡营养型。自1906年首次分离出甲烷氧化菌以来，至今已经发现的甲烷氧化菌共有8个属，主要包括甲基单胞菌属(Methylomonas)、甲基细菌属(Methylobacter)、甲基球菌属(Methylococcus)、甲基孢囊菌属(Methylocytis)、甲基弯曲菌属(Methylosinus)、甲基微菌属(Methylomicrobium)、Methylocaldum和Methylospera。根据代谢途径、膜结构、主要磷脂脂肪酸成分等系列特征，可将甲烷氧化菌分为I型、II型和X型三大类型。甲烷氧化菌对甲烷氧化途径有两条，一条是通过由乙醛酸到丝氨酸的途径，另一条是甲醛结合在磷酸核糖上生成6-磷酸阿洛酮糖的途径。这些菌可以利用任何一条途径来进行同化，总反应式：

CH₄→CH₃OH→HCHO→HCOOH→CO₂

甲烷氧化菌的特征酶是催化第一步反应的甲烷单加氧酶(methanemonooxygenase，MMO)，MMO能断裂非常稳定的C-H键，将分子氧中的一个氧原子插入C-H中，另一个氧原子则生成水。它有两种不同的类型：颗粒状或膜结合甲烷单加氧酶(particulatemethane monooxygenase，pMMO)和可溶性甲烷单加氧酶(soluble methane monooxygenase，sMMO)。

甲烷氧化菌研究速度过快导致了目前国内外研究报道中对该类细菌的称谓存在着不统一和歧义。以文献报道为依据，对甲烷氧化菌进行全面介绍最早可追溯到1958年，Leadbetter总结了自1906年首次发现甲烷氧化菌以来的研究成果，文章之所以提及甲烷利用细菌而不是甲烷氧化菌，主要是因为当时研究条件以及研究深度和广度的局限，并不能给出这一类菌的共同特征。在伯杰细菌手册第八版(1984)中，将这一类菌归属于了甲基单胞菌科，并定义这一类菌仅利用单碳有机化合物作为碳源，属于革兰氏阴性菌。1996年，Hanson对甲烷氧化菌的称谓进行了统一，即Methane-oxidation bacteria和Methane-utilizingbacteria都可称为methanotrophs。

在伯杰细菌手册关于甲基单胞菌科的描述中发现了另一个重要的信息，“许多细菌是能利用多碳化合物以及单碳化合物，而不是专依靠甲烷或甲醇作为碳源和能源”。与传统意义上只以甲烷为唯一碳源和能源的甲烷氧化菌相区别，此类细菌称之为兼性营养甲烷氧化菌(facultative methanotrophs)。经典生物学研究在培养基优化中很少关注以甲烷为碳源，目前，已有一些文献报道了非甲烷氧化菌可以消耗甲烷。Wolf早在1979年就发现了可以利用甲烷的酵母菌，目前有许多甲烷利用酵母被分离和纯化，其中包括Pichia pastoris，Hansensulapolymorpha，Candida spp.，and Trichsporon spp.。

兼性营养甲烷氧化菌可以利用其它碳源，因此更易实现扩大培养。生活垃圾在漫长的降解过程中富含了丰富的微生物，前期研究表明矿化垃圾具有很好的降解甲烷能力，从生活垃圾填埋场中提取兼性营养甲烷氧化菌有望在生活垃圾填埋场等人为源甲烷减排的工程化方面取得新的突破，并为甲烷氧化在温室气体方面的工程应用提供新的平台。

发明内容

本发明针对现有技术中甲烷生物无法工程化方面存在的不足之处，提供一种可以高效利用甲烷的微杆菌，其保藏号为CCTCC NO：M2010099，其16SrDNA序列如SEQ ID NO：1所示。

本发明所述的可利用甲烷的微杆菌，其菌落直径1mm左右，淡黄色，半透明，突起，边缘光滑；革兰氏染色阴性；最佳生长温度为25～40℃，pH为6.5～7.5。

本发明所述的可利用甲烷的微杆菌可用于制备甲烷生物吸收剂、垃圾处理剂或生物催化剂。