[发明专利]一株砷氧化菌在降低稻米三价砷污染中的应用

说明书

本发明提供一株砷氧化菌及其在降低稻米三价砷污染中的应用，所述菌为木糖氧化无色杆菌(Achromobacter xylosoxidans)YYS001，该菌株于2017年8月31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，其保藏号为CGMCC NO.14583。该菌株可以显著加速三价砷污染稻田土壤溶液中高毒性三价砷的氧化速率，抑制高毒性三价砷污染物从污染土壤向水稻籽粒的迁移，在降低稻米三价砷污染方面具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境化学和环境微生物技术领域，具体涉及一株砷氧化菌及其在降低稻米三价砷污染中的应用。

背景技术

稻田土壤重金属污染已成为人们普遍关注的焦点。研究显示，我国已有近2000万公顷耕地受到镉、砷、铬、铅等重金属污染，面积接近全国耕地总面积的1/5。据报道，目前世界范围内亚洲国家砷污染最为严重，特别是孟加拉国、印度、中国等。湖南郴州工业区附近的稻田砷含量最高达866 mg/kg，台湾、山西、新疆、内蒙古等地区的地下水中砷污染物浓度甚至高达2 mg/L。由于农田砷污染的不断加剧、水稻淹水耕作的条件及其自身的生理特性，农田水稻在种植过程中不断吸收水体及土壤中的砷元素并在植株体内富集加重，稻米砷污染正引起世界各国的普遍关注。

砷是毒性很强的类金属元素，长期接触砷可以导致肺、外周神经、皮肤或心血管损伤，长期食用砷污染的稻米会引起皮肤癌、膀胱癌、肝癌或肺癌。大量研究表明，稻田土壤中砷污染物的浓度及存在形态会直接影响水稻对砷的吸收富集等特性，砷污染区大米累积的砷污染物浓度显著高于非污染区。农田淹水种植情况下，稻田土壤溶液中的砷污染物主要以高毒性三价砷形态存在，中国稻米累积的砷污染物主要是无机砷，特别是高毒性的三价砷。全世界有50%的人口以稻米为主食，降低稻米砷污染已成为国内外研究的重点。

当前国内外对于开展稻田土壤中砷的形态转化研究以降低稻米砷污染的方法有化学转化法和微生物转化法。化学转化法主要是利用土壤pH值、氧化还原电位或者共存元素实现对高毒性三价砷的氧化或者配位，如：氧、铁、锰、磷、硫、有机质等。研究表明，随着土壤pH值或者氧化还原电位的降低，土壤中有效态砷浓度将增大，且土壤中无机砷主要以高毒性三价砷存在，增加了砷污染物在水稻体内的迁移和富集。水稻根际泌氧、有氧栽培及土壤中存在的Fe、Mn等氧化性物质会氧化三价砷成五价砷，五价砷可以吸附在土壤表面或者与Fe、Mn配位结合后被固定在土壤中，从而被抑制迁移；低磷、高硫有助于水稻根表铁膜的形成，也可以抑制五价砷迁移。但是，在水稻淹水种植的还原性环境中，化学转化法氧化三价砷的效率低，且土壤中未被氧化的三价砷迁移无法被抑制，实践中迫切需要解决这一技术瓶颈，高效砷氧化菌是一个很好的选择。

本发明的木糖氧化无色杆菌YYS001可以显著加速三价砷污染稻田土壤溶液中高毒性三价砷的氧化速率，抑制高毒性三价砷污染物从污染土壤向水稻籽粒的迁移，达到降低稻米三价砷污染的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一株砷氧化菌及其在降低稻米三价砷污染中的应用。研究表明，本发明的菌株在降低稻米三价砷污染方面具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明人富集、分离、筛选到一株砷氧化细菌，该菌株被命名为YYS001，属一种木糖氧化无色杆菌(Achromobacter xylosoxidans)，该菌株于2017年8月31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(CGMCC)，其保藏号为CGMCC NO.14583，地址为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。

菌株的筛选步骤如下：

(1) 采集砷污染土壤：2015年07月底采集福建省上杭县紫金山山脚下的砷污染土壤，测定砷污染土壤中砷污染物的含量。采用四分法缩分土壤样品，将砷污染样品保存于-80℃冰箱中，备接下来的菌株分离使用。