[发明专利]克劳氏碱性卤杆菌PA21及其在降解马铃薯龙葵素中的应用

说明书

本发明公开了属于生物技术领域的一株克劳氏碱性卤杆菌(Alkalihalobacillusclausii)PA21，保藏日期为2022年7月29日，保藏编号为CGMCC NO.25432。本发明的克劳氏碱性卤杆菌PA21菌株耐药，不存在质粒，无溶血活性，不产生有害代谢产物，具有良好的环境适应性和较高的龙葵素耐受性。该菌株的最适降解温度为37℃，最适降解pH为7.5，对α‑茄碱和α‑卡茄碱的降解率均在90％以上。

技术领域

本发明涉及微生物领域，具体涉及克劳氏碱性卤杆菌及其应用。

背景技术

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是继玉米、小麦和水稻之后的世界第四大粮食作物。据农业农村部2020年统计，全国马铃薯鲜薯产量达到1亿吨，占全球20％以上，种植面积稳定在8000万亩以上。贮藏过程中，马铃薯会因打破休眠期而发芽，同时伴随着内生毒素龙葵素含量上升。龙葵素的主要成分为α-茄碱和α-卡茄碱。在我国，由于马铃薯龙葵素含量上升而造成的产业损失高达15-20％。因此，降低块茎毒素含量，减少产业损失显得尤为重要。各个国家对马铃薯中的龙葵素限量标准要求不同，但大都认为块茎中龙葵碱的含量应低于200mg/kg。实际生产中，没有抑制龙葵素的专用试剂，而是通过施用抑芽剂氯苯胺灵(CIPC)，在抑芽的同时以达到抑制龙葵素含量增加的目的，但CIPC在安全性上存在一定风险。还可通过基因改造进行马铃薯育种，降低龙葵素含量，但是基因改造育种周期长、降毒率不高。由此可见，无论是化学手段还是基因改造手段都存在明显不足，亟需寻找新的高效安全的解毒技术或产品。

微生物降解是利用微生物和或其产物来降解食品中的污染物，包括外源污染物(农药重金属残留等)和内源毒素。微生物可以在生长过程中将有毒的污染物转化为无毒化合物。到目前为止，已经开发出许多微生物来降解食品中的污染物。微生物降解以其代谢多样性，降解产物对食品和环境没有二次污染等优点成为有效去除食品毒素污染物的首选技术。

近年来，内生细菌在微生物降解中的作用引起了大多数研究人员的关注。内生细菌定植于不同的植物组织，对其宿主植物没有任何致病性。许多内生细菌，特别是在污染环境中生长的定殖植物，产生许多降解酶，并促进根际和内生圈中存在的几种污染物的降解。内生细菌作为一种丰富的微生物资源，值得进一步研究，以评估其在降解食品污染物中的作用。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一株克劳氏碱性卤杆菌(Alkalihalobacillusclausii)PA21，保藏编号为CGMCC NO.25432，并提供了其在降解马铃薯龙葵素中的应用。

本发明从分离得到的马铃薯块茎内生菌中，筛选出3株具有较高龙葵素降解作用的菌株，经过形态学特征、理化特征、安全性检测，综合龙葵素降解率及菌株安全性试验结果，选取PA21菌株为最佳菌株。16s rDNA鉴定，PA21菌株为克劳氏碱性卤杆菌，命名为克劳氏碱性卤杆菌(Alkalihalobacillus clausii)PA21。经安全性检测PA21菌株对头孢他啶、红霉素、乙酰螺旋霉素、阿奇霉素和麦迪霉素耐药，不存在质粒，无溶血活性，不产生有害代谢产物。克劳氏碱性卤杆菌PA21具有很强的降解马铃薯龙葵素的作用，降解龙葵素的降解产物为茄啶。克劳氏碱性卤杆菌PA21降解马铃薯龙葵素的最适降解温度为37℃，最适降解pH为7.5。

本发明还提供了提高克劳氏碱性卤杆菌对马铃薯龙葵素的降解率的培养基，在LB培养基的基础上额外添加乳糖作为添加碳源。优选地，所述培养基包括蛋白胨10g、牛肉膏3g、NaCl 5g，还包括乳糖10g。

本发明中参与克劳氏碱性卤杆菌PA21降解龙葵素的降解酶为葡萄糖苷酶Bgl1638、半乳糖苷酶Bga3840和鼠李糖苷酶RamA3916。克劳氏碱性卤杆菌PA21对龙葵素的生物降解途径为将三糖(葡萄糖、半乳糖和鼠李糖)依次从还原端切除，从而生成无毒性的茄啶。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：