[发明专利]具除臭、促生作用的嗜吡啶红球菌Rp3及其应用

说明书

本发明涉及一株降解堆肥中臭味物质粪臭素并促进植物生长的嗜吡啶红球菌及其应用。本发明所提供的嗜吡啶红球菌(Rhodococcus pyridinovorans)Rp3在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.20444。该菌株分离于羊粪堆肥下土壤，对高浓度堆肥臭味物质‑粪臭素的降解率高，而且可以解除高浓度粪臭素对植物生长的抑制作用。该菌株营养需求简单、生产成本低，而且具有较高的耐盐性，利于将其应用于畜禽粪便污染环境的治理和净化，比其它降解菌剂更有优势，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于农业资源和环境保护技术领域，特别涉及一株对堆肥臭味物质粪臭素具有高效降解作用的嗜吡啶红球菌及其应用。

技术背景

氮杂环化合物是一类污染面广、毒性大的难降解有机物。多数氮杂环化合物有恶臭或刺激性气味，其中吲哚类氮杂环有机物是畜牧堆肥中有机污染物的主要成分，造成养殖场及其周边环境恶化，引起一系列环境污染和公共卫生问题。3-甲基吲哚俗称粪臭素，是吲哚的一种衍生物，是色氨酸的主要代谢物之一。虽然3-甲基吲哚能够调控肠道菌群，抑制产气杆菌、沙门氏菌等多种革兰氏阴性肠道菌的增殖，但对人和动物健康也有不良影响。已报道粪臭素对细胞具有遗传毒性并导致肿瘤的发生；能够引起多种反刍动物的急性肺水肿和肺气肿，严重时导致动物死亡；还可引起人神经内分泌功能和免疫功能的病变，严重可导致呼吸道细胞发生畸变和癌变，因此对粪臭素污染环境的净化具有重要意义。

采用物理化学方法可去除吲哚类氮杂环化合物的臭味，但该方法成本较高，且易形成二次污染，因此利用微生物降解吲哚类化合物的研究近年受到广泛关注。Vhile等(2012)认为不同微生物在色氨酸转化形成粪臭素途径中的作用不同，肠道菌群的改变导致粪臭素含量的改变。通过在饲料中添加乳酸、枯草芽孢杆菌等，可以明显降低猪粪中粪臭素的含量(Nowal等，2009)。如饲料中添加枯草芽孢杆菌后，猪粪中粪臭素含量由83.94ng/L降低到52.91ng/L(盛清凯等，2018)。但是已经排放到环境中的畜禽粪便中粪臭素仍然对环境具有很大的污染，如何降解畜禽粪便堆肥和污染环境中的粪臭素仍然是我们需要解决的问题。前人研究报道一些微生物可降解畜禽粪便污染环境中的粪臭素。如：Kohda等(1997)从猪粪和鸡粪堆肥中分离出一株马来提名梭菌(Clostridium malenominatum)A-3，该菌株在厌氧条件下可降解粪臭素的浓度为100～300mg·L^-1，在PYG培养液中培养4周对粪臭素的最高降解率为32.18％。Gu等(2002)从海底沉积物中分离出的产甲烷菌群在硫还原条件下对浓度为100μmol·L^-1的粪臭素具有降解作用；Li等(2010)分离到能降解粪臭素的恶臭假单胞菌Lpc24，在限氧条件下降解2.0mmol·L^-1粪臭素约需要30d。上述研究表明在厌氧条件下，微生物对粪臭素的降解需要时间比较长，有的还需要提供特殊的还原条件，在实际应用中有一定的局限性。有关微生物对粪臭素的有氧降解也有一些研究报道。如：从红树林底泥中分离出的铜绿假单胞菌Pesudomonas aeruginosa Gs(Yin和Gu，2006)、乳酸菌(Meng等，2013)、红假单胞菌(Rhodopseudomonas)和贪铜菌属(Cupriavidus)(Sharma et al.，2015；Fukuoka et al.，2015)，但这些菌株仅对低浓度的粪臭素具有降解作用。伯克霍尔德氏菌(Burkehoderia)(Ma等，2020)、无色杆菌(Achromobacter)和红球菌(Rhodococcus)为活性污泥中粪臭素的降解菌，其中红球菌菌株DMU1和DMU2在24h内可完全降解50mg/L的粪臭素(Ma等，2020)，但这株菌尚未鉴定到种，且该菌株是否对更高浓度的粪臭素具有降解作用尚未见报道。Tesso等(2019)从堆肥中分离到不动杆菌NTA1-2A和NTA1-6A菌株，这两株菌在粪臭素初始浓度小于200mg·L^-1时，对粪臭素降解率达到85％需要6天。因为粪臭素对菌株生长具有一定的毒性，获得对高浓度粪臭素具有高效快速降解能力的菌株仍然是畜禽粪便处理和环境治理迫在眉睫的重要任务。