一種提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法與流程

2024-02-28 15:25:15

本發明屬於微生物技術和環境毒理學領域，具體涉及一種提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法。

背景技術：

隨著工業的發展，來源於礦冶、製革、電鍍等行業的廢水中引起的重金屬汙染問題已經成為一個全球性的問題。由於其不可降解性、汙染持久性及能通過食物鏈進行富集，重金屬汙染嚴重危害到糧食安全、生態環境和人類健康。因此，治理重金屬汙染對改善生態環境、維護人類健康意義重大。

在諸多的重金屬廢水處理方法中，生物法具有費用低、反應條件溫和、對環境影響小、微生物繁殖快、效率高等優點，越來越受到廣大科技人員的關注。近年來，白腐真菌因其菌絲纏繞、分泌的蛋白質/酶/多糖等對廢水中重金屬離子具有良好的吸附和固定效果而得到廣泛研究，其中，尤以對其模式菌種黃孢原毛平革菌對重金屬鎘的吸附研究居多。鎘對生物體具有普遍毒性，在處理過程中，鎘對黃孢原毛平革菌也有一定的毒害作用，從而對菌體的生長、繁殖、代謝及活性都有著一定的抑制作用，並可引起黃孢原毛平革菌細胞的死亡，從而大大降低處理效率。微生物廢水處理過程要求微生物具有足夠的活細胞生物量或者細胞活性，才能實現較高的處理效率。

針對含鎘廢水生物處理過程中，鎘對黃孢原毛平革菌具有毒害、抑制其活性、降低處理效率的現狀，希望尋求一種提高鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法，以期緩解鎘對菌體的毒害，提高廢水處理效率，同時為毒理學研究提供參考。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種簡單方便、可有效提高菌體抗鎘毒性的能力、提高菌體活性的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法。

為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：

一種提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法，所述方法通過向含黃孢原毛平革菌的培養基中加入鈣鹽以提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌的活性。

一種提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法，優選的，所述方法包括以下步驟：將黃孢原毛平革菌加入液體培養基中進行恆溫振蕩培養，得到含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基，然後向含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基中加入鈣鹽進行預處理，向預處理後的含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基中加入重金屬鎘進行脅迫，脅迫時間不高於24h，脅迫完成後，檢測到重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌的活性相對於未經鈣鹽預處理的鎘脅迫下的菌體活性得到提高。

上述的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法中，優選的，所述鈣鹽為氯化鈣。

上述的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法中，優選的，所述氯化鈣在含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基中的濃度為10μmol/l～100μmol/l。

上述的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法中，更優選的，所述氯化鈣在含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基中的濃度為50μmol/l。

上述的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法中，優選的，所述預處理為振蕩處理，所述預處理的條件為：溫度30℃～39℃，時間2h～24h，轉速120r/min～150r/min。

上述的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法中，優選的，所述鎘的脅迫時間為2h～24h。

上述的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法中，優選的，所述鎘脅迫的濃度為5μmol/l～100μmol/l。鎘脅迫的濃度是指重金屬鎘在預處理後的含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基中的濃度。

本發明的技術特點在於：重金屬鎘對菌體具有毒性，兩者共存時，會降低菌體活性，而鈣鹽能緩解這種毒害作用。本發明的關鍵在於鈣鹽的功效，關於鈣的生理作用研究，鈣可參與生命體許多代謝過程，本發明主要研究開發鈣鹽在抗逆境脅迫方面對於環境領域(尤其是廢水微生物處理領域)的作用。

與現有技術相比，本發明的優點在於：

本發明的方法能有效提高鎘脅迫下黃孢原毛平革菌的活性，降低鎘對黃孢原毛平革菌的毒害作用。本發明的方法操作簡單，所用試劑單一易獲取，應用廣，實用性強。該方法可廣泛應用於廢水生物處理領域對微生物進行預處理，減輕重金屬對微生物的毒害、提高廢水處理效率。

本發明中，所需的鈣以氯化鈣水溶液的形式添加，氯化鈣在水溶液中電離出ca2+以發揮其作用。鈣是生命體的必須元素，參與細胞的多種生理活性，在維持細胞的各種代謝和調控機體的各種生理反應過程中起著重要的作用。

附圖說明

圖1為本發明實施例1中鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性隨不同濃度氯化鈣預處理的變化圖。

具體實施方式

以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但並不因此而限制本發明的保護範圍。

以下實施例中所採用的材料和儀器均為市售。

實施例1：

本實施例中採用的菌種為黃孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)(在中國典型微生物保藏中心(武漢)的保藏編號為cctccaf96007，優選採用該菌種，但不限於此)。

一種本發明的提高重金屬鎘脅迫下黃孢原毛平革菌活性的方法，包括以下步驟：

(1)黃孢原毛平革菌的培養

用棉籤將黃孢原毛平革菌孢子粉末從斜面培養基上刮下，加入無菌水中製成黃孢原毛平革菌孢子懸液；將4ml黃孢原毛平革菌孢子懸液接種到含100ml液體培養基(kirk培養基)的錐形瓶內，然後於恆溫振蕩箱中培養48h，培養溫度為37℃，搖床轉速為120r/min，得到含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基，共配製五份同樣的含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基。

(2)氯化鈣預處理

稱取一定量的無水氯化鈣加水配製成5mmol/l的氯化鈣水溶液，氯化鈣水溶液為現用現配；

向步驟(1)得到的五份含黃孢原毛平革菌菌球的液體培養基中分別加入一定量的氯化鈣水溶液，使氯化鈣在液體培養基中的濃度分別為0μmol/l、10μmol/l、50μmol/l、100μmol/l、500μmol/l，然後於37℃下振蕩處理24h(即預處理)，轉速為120r/min，得到預處理後的黃孢原毛平革菌菌球；

(3)鎘脅迫

向上述步驟(2)得到的五份預處理後的黃孢原毛平革菌菌球中分別加入一定量的鎘標準溶液，使得鎘在培養體系中的濃度全部為100μmol/l，然後於37℃下振蕩處理12h(即鎘脅迫)，轉速為120r/min，過濾收集菌體，得到鎘脅迫後的黃孢原毛平革菌菌球。

(4)菌體活性檢測

從上述步驟(3)中收集到的五份黃孢原毛平革菌菌球中各稱取0.2g菌體，採用mtt法測定其活性，以對照組(未加氯化鈣)的菌體活性為參照，即將對照組(未加氯化鈣)的菌體活性視為100％存活，得出各組的菌體活性相對於對照組的結果如表1和圖1所示。

表1不同濃度氯化鈣預處理對黃孢原毛平革菌抗鎘脅迫的影響

由表1和圖1可知，氯化鈣預處理在一定程度上能提高鎘脅迫下黃孢原毛平革菌的活性，氯化鈣的濃度以50μmol/l為宜，過高或者過低濃度的氯化鈣對菌體活性的提高作用都有所下降。

另設置一對照組，該對照組的操作與上述步驟(1)～(4)基本相同，區別僅在於：在步驟(2)中，該組在加入氯化鈣後使氯化鈣在培養基中的濃度為100μmol/l，同時立即加入一定量的鈣離子螯合劑(egta溶液)，使egta在培養基中的濃度為25μmol/l(egta每個分子上有四個螯合鈣離子的位點)，用以驗證預處理所添加的氯化鈣對菌體活性的影響確實是由鈣離子引起的。結果顯示，該對照組中的菌體活性為100.8％，低於未加鈣離子螯合劑組的109.6％，說明氯化鈣預處理提高鎘脅迫下黃孢原毛平革菌的活性確實是由鈣離子引起的。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神實質和技術方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。