[发明专利]一种四环素类抗生素降解菌及其在土壤污染修复中的应用

说明书

本发明公开了一种四环素类抗生素降解菌及其在土壤污染修复中的应用，该降解菌为硝化还原假单胞菌Pseudomonas nitroreducens，由猪粪样品通过四环素类抗生素耐受菌的筛选、驯化、分离和纯化后获得的每一单一菌株接种到含四环素类抗生素唯一碳源的无机盐培养基中进行降解实验筛选获得对无机盐培养基中四环素类抗生素降解能力最强的菌株。本发明以固定化菌剂修复土壤四环素类抗生素土霉素和四环素污染安全有效、环保无害、绿色廉价，不会造成二次污染，同时可提高四环素类抗生素的生物可利用性，进而提高微生物降解四环素类抗生素的效率。

【技术领域】

本发明涉及一种四环素类抗生素降解菌及其在土壤污染修复中的应用，属于环境污染物生物处理技术领域。

【背景技术】

四环素类抗生素价格低廉且抗菌效果好，同时又是一种生长促进剂，常常被广泛应用到畜牧业中，是我国使用最多的抗生素药物添加剂之一。由于其不能被动物完全吸收或代谢，大约有30％-90％以原药或代谢产物的形式经由动物粪便排放到环境中。含有四环素类抗生素及其衍生物的粪肥不经过标准化处理直接施肥于土壤，导致四环素类抗生素大量地进入到畜产品以及农作物中，对人类的健康以及公共卫生构成危害。低剂量的四环素类抗生素长期排入环境中，会造成敏感菌耐药性的增强。并且，耐药基因可以在环境中扩展和演化，对生态环境及人类健康造成潜在威胁，可能会出现大量带有四环素类抗生素抗性基因的病原菌繁殖，进而增加治疗人类疾病的难度。除了能引起细菌的抗药性，四环素类抗生素以母体或代谢产物的方式通过畜禽排泄物进入自然环境中对其它生物也可能产生一定的毒性，影响环境中植物、动物和微生物的生存。因此，探索有效的修复与治理措施已成为环境领域研究的热点之一。

环境中残留四环素类抗生素的处理方法大致分为物理、化学和生物降解三种。随着污染物处理技术的日益成熟，人们意识到用微生物分解代谢的方法来处理日益增加的环境污染物是一种更为安全、有效的手段。微生物降解抗生素残留技术是一种新型的原位生物修复技术，主要是通过微生物的作用，将环境中的有机污染物转化为CO₂和H₂O等无毒无害或毒性较小的物质。微生物修复具有安全有效、环保无害、绿色廉价和无二次污染等特点，被认为是去除环境中持久性有机污染的最有效手段之一。然而，目标污染物的低生物利用度和艰难的环境如缺乏营养物质，土著微生物的竞争，不利土壤条件的侵害和污染物对生物体的生长毒性将大大降低游离微生物降解的效率。

固定化微生物技术始于20世纪70年代，是由固定化酶技术发展起来的一项技术，最初主要应用于生物反应器中或用作生物催化剂。固定化微生物技术主要是指通过物理或化学的方法将特选的微生物固定在选证的载体上，给微生物提供一个耐环境冲击的良好微环境，使特选的微生物高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。这种技术应用于环境中残留抗生素的处理，降低极端pH值和污染土壤中有害物质对微生物的毒害，有利于提高生物反应器内微生物(尤其是特殊功能的微生物)的细胞浓度，保持较高的生物活性，而且还能被反复利用；有利于微生物抵抗不利环境的影响；有利于减少特选的微生物与土著菌的恶性竞争、避免其被噬菌体吞噬。鉴于固定化微生物技术的优点，投加到污染土壤中的游离高效降解菌和土著菌的恶性竞争将会得到解决，使其更容易适应环境，从而达到高效修复污染土壤的目的。为此固定化微生物修复有机污染土壤正受到国内外广大学者的广泛关注。

但是有关四环素类抗生素微生物降解的报道并不多，如研究表明人苍白杆菌、氨基杆菌、蜡状芽抱杆菌、黄抱原毛平革菌和乙酸钙不动杆菌等对土霉素等四环素类抗生素具有较好的降解作用。但是，目前发现的土霉素降解菌株还比较少，而且利用微生物实现对抗生素进行降解，机理比较复杂。目前未见硝化还原假单胞菌Pseudomonas nitroreducens降解土壤中土霉素等四环素类抗生素的报道。