[发明专利]一株降解聚乙烯地膜的蜡样芽孢杆菌及其应用

说明书

本发明公开了一株可降解聚乙烯地膜的昆虫肠道细菌及其应用。该菌株为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)DLM‑D4‑1，是从新疆本地人工养殖蜜蜂蜂巢中的大蜡螟幼虫肠道分离筛选获得并经过鉴定为新的菌种，已于2019年11月13日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC NO.18946。该菌株能利用聚乙烯为唯一碳源进行生长并且能附着于聚乙烯地膜膜片上形成密集的生物膜，侵蚀、高效降解聚乙烯地膜，对地膜降解30天的失重率达8.07％。具有耐高低温、耐盐、耐酸碱、耐干旱等抗逆性，为聚乙烯地膜的生物降解提供了具有较强环境适应性的新的菌种资源。

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，涉及一株耐高低温、耐盐、耐酸碱、耐干旱，并能够高效降解聚乙烯地膜的蜡样芽孢杆菌及其应用。

背景技术

在我国农业生产中以聚乙烯(Polyethylene,PE)为主要成分的塑料地膜已经广泛应用四十多年，其产量和用量均居世界首位。地膜覆盖技术带来了农业生产方式的改变和农业生产力的飞跃，在西部干旱、半干旱地区和山区冷凉的气候条件下，地膜的节水保墒增温作用尤为显著，显著促进了农业的增产增效。但地膜大量应用的同时也带来了严重的环境污染问题。聚乙烯是线性的饱和碳氢化合物，具有相对分子质量大、表面活化能低、强疏水性以及缺乏被微生物酶系统所利用的功能团，导致聚乙烯在自然环境中降解的速度非常缓慢，在土壤中可稳定存在200～400年，从而造成在环境中的积累。新疆作为我国最大的地膜应用区域和地膜残留污染区，随着覆膜年限的增加，残留在农田土壤中的聚乙烯地膜逐年增加，每年残存在田间的地膜占使用总量的20～40％以上，严重污染地区土壤中地膜累积存留量己达32～38kg/亩。在连续多年覆膜种植区域，地膜残留物密布土壤整个耕作层，破坏了农田生态环境和土壤结构，造成农作物烂种、烂芽，缺苗断垅及根系坏死，对作物生长发育造成了不良的“负面效应”，棉花、小麦、玉米等十多种作物减产达10％～22％。随覆膜时间的推移,地膜残留对农作物产量的影响愈加明显。

为了减缓残留地膜对农作物的不良影响，目前农业生产中主要采用人工捡拾或机械回收。但当前使用地膜厚度普遍低于0.008mm，机械强度差；同时受农时、气候和人工费用的影响，回收面临很多困难，实际回收率仅能达到60％～80％。回收后的废旧地膜主要通过填埋、焚烧法处理或生产再生塑料再利用，但都不能从更本上解决地膜造成的环境污染问题，还会造成二次污染。研制将聚乙烯与促氧化剂或者淀粉、脂肪酸、纤维素等掺混后加工成膜的新型可降解地膜是未来的发展趋势。可降解地膜一方面在很长时间内面临成本和使用效果的双重问题，难以在生产中推广应用；另一方面，虽然添加剂能够有效的降解，但其中含有的大量聚乙烯仍未被降解而释放到环境中，更加难以控制。因此，迫切需要发掘可以高效降解聚乙烯的微生物资源，加速聚乙烯地膜残留物的无害化降解，保护农业生态环境。

已有的研究中筛选出的聚乙烯降解菌种资源十分有限，不同菌株对聚乙烯的降解效率差异大，缺乏高效菌株；在实验室表现出具有一定降解性能的菌株，对环境的适应性是其发挥降解功效的制约因素，限制了实际应用。尤其是对于地处内陆干旱荒漠区的新疆，立足于当地，筛选出抗逆性强、适应当地气候环境条件的聚乙烯地膜高效降解菌株，对于减少“白色污染”具有积极的意义。

发明内容

本发明针对聚乙烯在环境中难以降解的问题，已有的研究中筛选出的聚乙烯降解菌种资源十分有限，不同菌株对聚乙烯的降解效率差异大，缺乏高效菌株；本发明旨在于提供一种经过鉴定为新菌种的耐高低温、耐盐、耐酸碱、耐干旱蜡样芽孢杆菌，并能够高效降解聚乙烯地膜获得良好的应用，为聚乙烯地膜降解提供新的菌源。

本发明所提供的一株可降解聚乙烯地膜的细菌菌株，为蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)DLM-D4-1。该菌株已保藏于布达佩斯条约微生物国际保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)。保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。保藏日期为2019年11月13日，保藏编号为CGMCC No.18946。