[发明专利]一种具有自生固氮能力的土壤杆菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株具有自生固氮能力的土壤杆菌，该土壤杆菌用紫外线-等离子体复合诱变获得，具有抗重金属生长的能力，可用于土壤重金属污染环境治理，属于微生物应用技术领域。 

背景技术

重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉等人为因素所致。近年来，随着人口的增长、工业的快速发展、化肥与农药等的大量使用，使得土壤重金属污染日益加剧。 

Cd是一种毒性很大的重金属，震惊世界的日本“痛痛病”就是因镉污染而致。镉会取代骨中的钙，使骨骼软化，骨头寸断；镉还会引起胃肠功能失调，干扰人体和生物体内锌的酶系统，导致高血压。镉对人体组织和器官的毒害是多方面的，且治疗极为困难。因此，各国对工业排放“三废”中的镉都作了极严格的规定。日本规定大米含镉超过1毫克/公斤即为“镉米”，禁止食用。日本环境厅规定0.3ppm为大米中镉浓度的最高正常含量。 

目前，用于土壤重金属污染修复的技术主要有：物理修复、化学修复和生物修复法。物理修复法处理效果较好，但是工程量大，成本高。化学修复法主要包括化学改良、表面活性剂清洗和有机质改良等方法。其优点是操作简单，成本较低，缺点是没有从根本上除掉重金属，而且加入的改良剂具有二次污染的风险。生物修复包括动物修复、植物修复、微生物修复和微生物与植物联合修复等。植物提取是目前研究最多的修复方法，该法是利用超累积重金属的植物吸收土壤中的重金属离子，将重金属离子大量富集在植物的地上部分，通过收割或拔除植物的地上部分减少和去除土壤重金属。已报导的超累积植物有遏蓝菜属、燕麦草、印度芥菜、油菜、紫花苜蓿、紫穗槐等，目前主要用于去除污染土壤中的Pb、Cd等。该法的优点是修复彻底，没有二次污染，缺点是大部分超累积植物存在生长缓慢、生物量小、重金属累积量不高，修复时间较长等缺点。植物-微生物联合修复法是近几年来国内外研究较多的一种新的修复方法，该方法是利用微生物强化超累积植物修复的效率，彻底去除污染土壤中的重金属。在土壤-微生物-植物共生环境中，微生物能够将土壤中有机质和植物根系的分泌物转化为小分子供自身利用，同时，微生物在自身代谢过程中产生的铁载体、吲哚乙酸（IAA）、草酸等有机酸能够活化土壤中的重金属，使重金属的有效态增加，而且微生物还有很强的氧化还原能力，可对铁、锰氧化物进行还原，释放出重金属，从而提高超累积植物对重金属的富集和转运。 除此之外，微生物还可合成IAA、铁载体，ACC脱氨酶以及固氮、解磷和解钾等作用促进植物生长，增加植物生长量，从而加速重金属的去除。如Whiting等人将表面消毒的遏兰菜种子接入灭菌的含重金属Zn的土壤中，再接入具有Zn抗性的细菌，结果接入细菌的植物地上部分累积重金属Zn的量是不接细菌的植物的2倍，地上部分和根中累积的总的Zn量，接入细菌的为不接入细菌植物累积量的4倍。 

氮素是作物生长发育过程中必需的大量元素之一，对作物最终产量的贡献为40%-50%。高浓度的重金属可使植物丧失根瘤结节能力，从而完全抑制土壤中的共生固氮过程，易造成植物缺氮。如果单纯依靠施氮肥，不仅不经济，而且容易造成土壤板结，氮肥的过量施用会造成地下水亚硝酸盐的污染和江河湖泊的富营养化。自生固氮菌剂可以固定空气中的氮气，将氮气转变成铵态氮，与根瘤菌相比使用范围较广，生产和使用都较为方便。但是，大部分野生的固氮菌都存在生长缓慢、抗重金属生长和固氮能力较低的缺点，不能满足污染土壤修复的需要。为此，采用种种方法来打破菌种的正常代谢，使之产生所需要的目标代谢产物（如蛋白酶）、提高其抗性能力等，要达到此目的，主要措施就是需要进行菌种的选育，如进行物理和化学诱变等。 

发明内容

本发明的目的之一是通过紫外线-等离子体复合诱变获得一株可用于土壤重金属污染环境治理的具有自生固氮能力和抗重金属生长能力的土壤杆菌。 

本发明的目的之二是提供含有上述土壤杆菌的微生物菌剂及其制备方法； 

本发明的目的之三是提供上述土壤杆菌在土壤重金属污染环境治理和土壤生态修复中的应用。

本发明实现过程如下： 

一种具有自生固氮能力的土壤杆菌，其分类命名为土壤杆菌(Agrobacterium sp.) Ymu6-2，已于2011年6月29日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（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），保藏编号为CGMCC No.5007。