[发明专利]可降解氯代烃的甲基杆菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境微生物技术领域，具体涉及一种可降解氯代烃的甲基杆菌及其应用。

背景技术

氯代烃作为重要的有机溶剂和产品中间体，广泛应用在化工、医药、农药等领域。由于使用和存储不当，氯代烃通过挥发、泄漏、废水排放等方式排入到自然环境中。近年来的大量研究表明，三氯乙烯等氯代烃污染物具有潜在的“三致”(致癌、致畸、致突变)效应和遗传毒性效应，如微量三氯乙烯暴露接触可导致肝、肾及中枢神经系统损伤，引起一系列机体功能紊乱症状，严重危及人类健康。随着国际、国内在可持续发展中对生态环境提出越来越高的要求，如何有效的消除氯代烃污染已成为环境保护领域的重要研究内容。

从解决大面积污染的角度考虑，生物降解因其具有高效性及低成本性，被认为是消除氯代烯烃污染物最有效的途径。生物降解包括了厌氧和好氧生物降解两种方式。厌氧降解常用Hyphomicrobium、Dehalococcoides等脱氯菌，使高氯代有机物还原脱氯。脱氯菌常与产乙酸菌(homoacgtogens)和产甲烷菌(methanogens)形成聚生体，在碳源和外源电子供体存在的条件下，氯代烃作为电子受体为厌氧微生物提供能源并同时被降解。但厌氧降解存在降解不彻底的缺陷，脱氯后的产物往往具有更大的生物毒性和致癌性。而好氧降解途径可通过羟基化作用或环氧化作用使得氯代烃完全降解，相对于降解不彻底的厌氧生物降解，好氧生物降解具有显著优势。

甲烷氧化菌(Methanotrophs)降解氯代烃属于该领域的研究热点。甲烷氧化菌中含有的甲烷单加氧酶可以通过环氧化的途径降解氯代烃，但由于甲烷氧化菌必须通过添加碳源的共代谢的形式实现氯代烃的降解，这在一定程度上限制了氯代烃好氧氧化在工程上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降解氯代烃的甲基杆菌，该菌能够降解氯代烷烃和/或氯代烯烃，可应用于废水、饮用水和土壤修复等领域，特别适用于废水中氯代烯烃污染物降解和土壤生物修改，具有广泛推广的意义。

本发明的技术方案是：

可降解氯代烃的甲基杆菌，其保藏号为CCTCC NO:M 2015046(已于2015年1月18日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：武汉市武昌珞珈山武汉大学保藏中心)，分类命名为：Methylobacterium sp.R1，其16S rDNA序列如SEQ ID NO:1所示。

本发明所述的可降解氯代烃的甲基杆菌，属于甲基杆菌属。菌落直径1～2mm，半透明，圆形规则菌落，低凸起，边缘整齐，质地均匀，表面有光泽，颜色多呈黄色，为革兰氏阴性菌，无孢子，有鞭毛，以单侧生极性鞭毛运动，专性需氧，最佳生长温度为28～30℃，pH为7.0。

本发明所述的甲基杆菌能够降解氯代烷烃和/或氯代烯烃。其中氯代烯烃选自三氯乙烯、二氯乙烯、氯乙烯中的至少一种，氯代烷烃选自四氯甲烷、三氯甲烷和二氯乙烷中的至少一种。

本发明所述的可降解氯代烃的甲基杆菌可应用于废水、饮用水和土壤修复等领域，可用于生物催化剂。

本发明所述的可降解氯代烃的甲基杆菌，本申请中命名为甲基杆菌Methylobacterium sp.R1，是从生活垃圾填埋场覆盖层中分离得到的，菌株DNA的测序委托大连宝生物公司完成，甲基杆菌Methylobacterium sp.R1的16S rDNA碱基测定的长度为1233bp(SEQ ID NO:1)，碱基序列在GenBank核酸序列数据库进行比较发现与甲基杆菌Methylobacterium sp.SAP462、Methylobacterium sp.XJLW和Methylobacterium radiotolerans同源性最高，达到97％以上。通过对该菌株进行的一系列生理生化以及工艺优化试验表明，本发明提供的甲基杆菌Methylobacterium sp.R1，可高效降解氯代烯烃/氯代烷烃，主要优点如下：

(1)甲基杆菌Methylobacterium sp.R1以氯代烯烃/氯代烷烃为碳源和能源生长，克服了甲烷氧化菌必须要依靠外加碳源的共代谢途径才能实现氯代烯烃/氯代烷烃降解的局限性。

(2)用甲基杆菌Methylobacterium sp.R1的完整细胞作为生物催化剂，液体培养菌体密度(600nm下菌液吸光度)可达到1.2，脱离环境体系后仍可维持较高活性。

(3)该菌对氯仿具有高耐受性，可高效降解三氯乙烯、二氯乙烯、氯乙烯等氯代烯烃和四氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷等氯代烷烃。