一株具有好氧反硝化能力的節(jié)桿菌及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微生物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一株具有好氧反硝化能力的節(jié)桿菌 (Arthrobacter sp.) DYS3-4 及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然水體中，氮以-3至+5九種不同價(jià)態(tài)形式存在，在生物及非生物因素的共同作 用下，它們?cè)谒w內(nèi)不斷地迀移轉(zhuǎn)化，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)循環(huán)。其中氨氮、亞硝酸鹽等可 以導(dǎo)致對(duì)湖泊、河流、近海海洋等的酸化和富營(yíng)養(yǎng)化，同時(shí)作為具有潛在毒性的無(wú)機(jī)氮化合 物，也對(duì)養(yǎng)殖生物具有毒害作用。如何經(jīng)濟(jì)、高效地去除水體中的氮素污染，已成為水污染 控制領(lǐng)域的重點(diǎn)研宄內(nèi)容。
[0003] 目前應(yīng)用于水體脫氮的方法主要包括物理法、化學(xué)法及生物脫氮法。其中，物理、 化學(xué)法操作復(fù)雜，需要增加設(shè)備投資額，運(yùn)行成本高。同時(shí)該方法對(duì)有機(jī)物去除效率低，會(huì) 造成二次污染，因此在實(shí)際運(yùn)用中存在一定的局限性。近年來(lái)，人們開(kāi)始嘗試?yán)梦⑸铩?植物或其他生物自身具有的功能消除或改變污染物存在形態(tài)，達(dá)到降低污染物毒性的目 的。與物理、化學(xué)脫氮相比，生物脫氮在系統(tǒng)內(nèi)僅靠生物自身的能量循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)起作 用，不引入其他外來(lái)物質(zhì)。由于生物脫氮技術(shù)具有成本低、易操作、無(wú)二次污染、脫氮徹底等 優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于工業(yè)廢水脫氮處理。
[0004] 參與生物脫氮的微生物主要包括硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，細(xì)菌的 反硝化作用是一個(gè)嚴(yán)格的厭氧過(guò)程，反硝化細(xì)菌會(huì)優(yōu)先利用氧氣作為最終電子受體。好 氧反硝化細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也為人們研宄新的生物脫氮技術(shù)提供了新 的思路。好氧反硝化，是指在有氧條件下能以NO 3 -N、NO2 -N作為最終電子受體，進(jìn)行反硝 化過(guò)程。目前已發(fā)現(xiàn)的好氧反硝化菌主要集中在假單胞菌屬（Pseudomonas)、產(chǎn)堿桿菌屬 (Alcaligenes)、副球菌屬（Paracoccus)和芽孢桿菌屬（Bacillus)。盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)于好氧 反硝化菌的分離、篩選以及機(jī)理研宄較多，但優(yōu)良菌種及其應(yīng)用較少，仍無(wú)法滿足目前工業(yè) 生產(chǎn)的需求。分離篩選高效好氧反硝化細(xì)菌，并對(duì)其好氧反硝化特性進(jìn)行研宄，對(duì)含氮廢水 的生物脫氮具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
[0005] 中國(guó)專利CN 201010536224. 6公開(kāi)一株亞硝酸型反硝化菌株及其應(yīng)用。該發(fā)明的 短程反硝化脫氮的菌株為節(jié)桿菌（Arthrobacter creatinolyticus)FDN_l，2010年3月11 日保藏于"中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心"，其保藏號(hào)為CGMCC NO. 3657。 該菌株可以直接利用亞硝酸鹽氮作為底物，完成短程反硝化過(guò)程。該發(fā)明的節(jié)桿菌FDN-I 在處理含氨廢水時(shí)，工藝簡(jiǎn)單，在低濃度有機(jī)碳源存在的情況下仍然具有較高的脫氮活性， 同時(shí)能夠耐受高濃度有機(jī)碳源。投入使用后系統(tǒng)啟動(dòng)快，在各類廢水脫氮處理過(guò)程中具有 非常廣闊的應(yīng)用前景。
[0006] 中國(guó)專利CN 201010536004. 3公開(kāi)一種利用亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化脫氮的微生物 菌劑，其特征在于：微生物菌劑包括節(jié)桿菌（Arthrobacter creatinolyticus)FDN_l和水 氏黃桿菌（Flavobacterium mizutaii)FDN_2 ;節(jié)桿菌FDN-1和水氏黃桿菌FDN-2保藏登記 號(hào)分別為CGMCC No. 3657和CGMCC No. 3659。該微生物菌劑能以亞硝酸鹽作為電子受體進(jìn) 行反硝化脫氮，在脫氮的同時(shí)還能有效脫除廢水中的C0D，廢水處理效果好，脫氮速率快，能 夠穩(wěn)定控制短程反硝化的進(jìn)程，真正實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化脫氮。
[0007] 中國(guó)專利CN 201410335917. 7公開(kāi)一株煙草節(jié)桿菌菌株YY-9及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中 的應(yīng)用。涉及一株煙草節(jié)桿菌YY-9，CCTCC N0:M2014278,及其在處理養(yǎng)殖廢水氨氮中的 應(yīng)用。該菌對(duì)養(yǎng)殖廢水中的氨態(tài)氮具有很強(qiáng)的降解能力，48h處理后氨態(tài)氮的去除率高達(dá) 92. 70 %，凈水效果顯著；此外，利用該菌株直接處理小棚蝦養(yǎng)殖池中的水體，48h后NH4+-N 的去除率高達(dá)90. 28%。菌株YY-9能有效解決水產(chǎn)養(yǎng)殖氨態(tài)氮過(guò)高的問(wèn)題，減輕高密度養(yǎng) 殖對(duì)水體的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一株具有好氧反硝化能力的節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.) DYS3-4〇
[0009] 本發(fā)明的另一目的在于提供節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3_4在含氮廢水生物 脫氮以及在海淡水養(yǎng)殖亞硝酸鹽去除中的應(yīng)用。
[0010] 所述節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.) DYS3-4,已于2015年04月29日保藏在中國(guó)典型 培養(yǎng)物保藏中心，地址為中國(guó)武漢武漢大學(xué)，保藏編號(hào)為CCTCC Ν0:Μ 2015264。
[0011] 所述節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3-4,是從南美白對(duì)奸海水養(yǎng)殖池定向富集分 尚獲得。
[0012] 所述節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3_4也保藏在中國(guó)海洋微生物菌種保藏管理 中心（MCCC)，保藏編號(hào)為MCCC 1A10907。
[0013] 所述節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. ) DYS3-4具有以下特征：
[0014] 1、形態(tài)特征：節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3_4,革蘭氏陰性，在Marine Agar 固 體培養(yǎng)基上28°C培養(yǎng)24h，菌落呈淺黃色、表面光滑、微凸起、邊緣規(guī)則、不透明，菌落直徑 大小約為〇· 5~1mm。
[0015] 2、生理生化特征：5~40°C，最適生長(zhǎng)溫度為25~35°C;生長(zhǎng)pH為5. 5~9. 5,最 適生長(zhǎng)pH為8. 5 ;生長(zhǎng)的NaCl濃度為0~10%，最適生長(zhǎng)的NaCl濃度為3%;最適生長(zhǎng)的 碳源為乙酸鈉。氧化酶（-)，接觸酶（+)，硝酸鹽還原（+)，吲哚試驗(yàn)（_)，D_葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸 (_)，精氨酸雙水解酶（+)，明膠液化（+)，尿素酶（+)，β -葡萄糖苷酶（W)，能利用D-葡萄 糖、D-甘露醇、麥芽糖、葡萄糖酸鹽、蘋果酸、檸檬酸、苯乙酸、L-阿拉伯糖，不能利用癸酸、 己二酸、D-甘露糖、N-乙酰-葡萄糖胺、β -半乳糖苷酶。
[0016] API ZYM結(jié)果顯示，菌株DYS3-4具有堿性磷酸酶、酯酶、亮氨酸氨肽酶、纈氨酸氨 肽酶、胱氨酸氨肽酶、胰蛋白酶、酸性磷酸酶、α-葡（萄）糖苷酶，不具有、β-葡（萄）糖 苷酶、α -半乳糖苷酶、β -半乳糖苷酶、α -胰凝乳蛋白酶、β -葡（萄）糖苷酸酶、N-乙 酰-葡萄糖胺酶、α -甘露糖苷酶、α -巖藻糖苷酶等酶活性。
[0017] 3、16S rRNA和gyrB基因序列分析：按照常規(guī)方法抽提節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.)DYS3_4的基因組DNA，并對(duì)16S rRNA基因序列進(jìn)行測(cè)定，節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.) DYS3-4的16S rRNA基因序列如SEQ ID NO. 1所示。
[0018] 經(jīng) BLAST 比對(duì)分析，節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.) DYS3-4 的 16S rRNA 基因與 Arthrobacter nicotianae DSM 20123 (T) X80739 相似性最高，分別為 99. 14 %，其次 為 A. arilaitensis Rell7(T)FQ311875 和 A. soli SYB2(T)EF660748,分別為 98. 93 % 和 98. 21%〇
[0019] 綜合菌株的形態(tài)特征、生理生化特性以及16S rDNA基因序列分析結(jié)果，本發(fā)明 的節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.)DYS3_4屬于節(jié)桿菌屬，具體為節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.) DYS3-4〇
[0020] 該菌株在好氧條件下，能快速高效去除水體環(huán)境中的硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽，且 對(duì)亞硝酸鹽具有較強(qiáng)的耐受性和去除能力。該菌生長(zhǎng)溫度范圍廣，在5~40°C均能生長(zhǎng)及 脫氮。
[0021] 由此可見(jiàn)，節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3_4可在含氮廢水生物脫氮、海水養(yǎng)殖 亞硝酸鹽去除、淡水養(yǎng)殖亞硝酸鹽去除、制備低溫脫氮微生態(tài)菌劑等中應(yīng)用
[0022] 所述含氮廢水包括但不限于硝酸鹽廢水、亞硝酸鹽廢水、氨氮廢水等。
[0023] 本發(fā)明的積極效果在于：提供一種好氧反硝化菌，該菌株在有氧和無(wú)氧條件下均 能以硝酸鹽或者亞硝酸鹽為氮源進(jìn)行高效反硝化作用；適宜生長(zhǎng)的溫度范圍廣，在5~ 40°C均能生長(zhǎng)及脫氮，且在15~35°C時(shí)脫氮效率最高；對(duì)亞硝酸鹽具有較強(qiáng)的耐受性及去 除能力。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖 1 為 10°C時(shí)節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3_4 的脫氮效率。
[0025] 圖 2 為 15°C時(shí)節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3_4 的脫氮效率。
[0026] 圖 3 為 25°C時(shí)節(jié)桿菌（Arthrobacter sp. )DYS3_4 的脫氮效率。
[0027] 圖 4