高效降解聚苯乙烯塑料的戈登氏菌属菌株的制作方法

文档序号:31665168发布日期:2022-09-27 23:48阅读:402来源:国知局
高效降解聚苯乙烯塑料的戈登氏菌属菌株的制作方法
actinomycete rhodococcus ruber:biodegradation of polystyrene.biodegradation.2008;19:851-8)。
5.聚苯乙烯(聚苯乙烯)塑料是由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物,是目前世界上使用和生产最多的塑料,主要用于食品和一次性装的材料(2017ptf,plastics

the facts2017:an analysis of european plastics production,demand and waste data,in publisher for the polymer industry.2017,publisher for the polymer industry:germany),包括普通聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯(eps)、高抗冲聚苯乙烯(hips)及间规聚苯乙烯(sps)。聚苯乙烯塑料尤其是发泡型,其质量小、残余价值低,不容易循环再生,因此回收利用率极低;其它类型的聚苯乙烯,由于其惰性强,被丢弃的聚苯乙烯很难经由光分解和生物降解进入生物地球化学循环,因此,对环境生态系统造成极大的负担。
6.目前,人们对海洋环境来源聚苯乙烯塑料的降解探究,主要集中在对环境中塑料表面附着微生物多样性的研究,具有降解能力的功能菌株或者生物极少。科学家们在研究海洋中聚苯乙烯表面微生物类群时,通过高通量测序分析发现,定植在聚苯乙烯表面类群常见的有flavobacteriaceae,hyphomonadaceae,rhodobacteraceae,sphingomonadaceae,alcanivoracaceae,oceanospirillales,vibrionaceae(wright rj,langille mgi,walker tr.food or just a free ride a meta-analysis reveals the global diversity of the plastisphere.isme j.2021;15:789-806),但这些类群的降解能力有待进一步的实验验证。
7.2008年,第一株具有聚苯乙烯降解能力的菌株(rhodococcus ruber)被发现(mor r,sivan a.biofilm formation and partial biodegradation of polystyrene by the actinomycete rhodococcus ruber:biodegradation of polystyrene.biodegradation.2008;19:851-8),其中该菌株在8周内降解率为0.8%,至今一直没有关于聚苯乙烯降解基因及酶的进一步研究。对聚苯乙烯生物降解机制的研究,将有助于发现关键降解酶,从而优化降解途径;其次,可通过对发现的功能酶进行相应的基因工程改造,提高其在聚苯乙烯塑料回收处理中的处理效率。


技术实现要素:

8.本发明的第一目的在于提供一类高效聚苯乙烯塑料降解细菌,用于聚苯乙烯塑料垃圾无害化处理与资源循环利用。
9.本发明的第二目的在于提供所述聚苯乙烯塑料降解菌5个菌株(gordonia spp.)的16s rrna基因核苷酸序列,菌种编号为mccc1a04216,mccc1a14786,mccc 1a17966(zn14-r1),mccc 1a17970(zn15-r9),mccc 1a17979(zn17-rx)。
10.本发明的第三目的在于提供以上所述5种聚苯乙烯塑料降解菌株(gordonia spp.)在聚苯乙烯塑料资源无害化处理、循环利用与环境修复中的应用。
11.为了实现上述目的,本发明提供一种聚苯乙烯高效塑料降解菌株,经鉴定为戈登氏菌(gordonia spp.);所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株包括gordonia amicalis 1a04216、gordonia didemni 1a14786、gordonia bronchialis zn17-rx、gordonia sihwensis zn14-r1、gordonia mangrovi zn15-r9,已于2021年4月12日保藏于中国普通微生物菌种保藏中心中国典型-r1培养物保藏中心,保藏地址:中国科学院微生物研究所,邮
编:100101,保藏中心保藏编号为cgmcc no:22163~22167。
12.为使描述更清楚,按“菌种编号为mccc1a04216,mccc1a14786,mccc 1a17966(zn14-r1),mccc 1a17970(zn15-r9),mccc 1a17979(zn17-rx)。”以及序列表的记载,整理对应信息如下:
13.mccc 1a04216对应cgmcc号22163,对应序列表seq id no:1
14.mccc 1a14786对应cgmcc号22164,对应序列表seq id no:2
15.mccc 1a17966对应zn14-r1,对应cgmcc号22166,对应序列表seq id no:3
16.mccc 1a17970对应zn15-r9,对应cgmcc号22167,对应序列表seq id no:4
17.mccc 1a17979对应zn17-rx,对应cgmcc号22165,对应序列表seq id no:5~7
18.所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株中gordonia bronchialis zn17-rx、gordonia sihwensis zn14-r1、gordonia mangrovi zn15-r9从漳州紫泥镇红树林泡沫聚苯乙烯塑料垃圾堆积地分离得到的;为进一步验证该属细菌对聚苯乙烯降解能力,对库藏的功能未知的该属细菌进行降解活性验证,发现2株具有降解能力,分别分离自中国南海南部和山东潍坊市近海,中国海洋微生物菌种保藏中心库藏编号为mccc 1a04216,mccc 1a14786即gordonia amicalis 1a04216、gordonia didemni 1a14786。
19.本发明所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株主要的生物学特征为:r2a固体培养基中,将平板倒置于恒温培养箱内,28℃培养72h,菌落大小为2~3mm,圆形,橙色或粉红色或乳白色,不透明,表面光滑湿润,规则,无晕环,凸起,部分菌株有色素产生。该类降解菌株能够利用聚苯乙烯塑料为唯一碳源和能源生长,对菌株16s rrna基因序列进行扩增测序,将所得的序列与ncbi数据库已有的序列进行blast分析,结果显示以上5个种分别为mccc1a04216(gordonia amicalis,100%),mccc1a14786(gordonia didemni,98.9%),mccc 1a17966(gordonia sihwensis,100%),mccc 1a17970(gordonia mangrovi,98.7%),和mccc 1a17979(gordonia bronchialis,99.3%)。
20.所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株,其中,mccc 1a04216,mccc 1a14786来自中国海洋微生物菌种保藏中心;另外三株mccc 1a17966,mccc 1a17970,mccc 1a17979的获得,包括如下步骤:
21.将来自漳州市龙海市紫泥镇红树林自然保护区的废弃塑料泡沫样品进行采集并带回实验室,在实验室对泡沫样品进行3轮转接富集培养,以获得具有降解泡沫聚苯乙烯塑料(聚苯乙烯)的可培养菌株;所取样品为废弃泡沫,表面有被风化的痕迹,且表面有少量的潮汐过后残留的污泥。
22.所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株mccc 1a17966,mccc 1a17970,mccc1a17979的筛选方法包括以下步骤:
23.1)样品采集:实验室于2019年10月23日前往漳州市龙海市紫泥镇红树林自然保护区边缘,在不破坏当地保护区的前提下,集中采集位于保护区的大量废弃泡沫样品,装在无菌的样品采集袋中,于4℃保温箱内保存。该废弃泡沫堆积区为潮水涨潮后可浸没区域,因此泡沫样品表面有少量的污泥;
24.2)实验室富集:采集的泡沫样品于实验室进行以泡沫为唯一碳源的富集转接,具体操作步骤如下:
25.a:取300ml容量的玻璃锥形瓶,洗净后加入150ml无菌人工海水培养基,封口膜封
口,于121℃高温高压灭菌20min,待体系冷却至室温后,在超净工作台补加微量元素溶液和采集的废弃泡沫塑料;
26.所述人工海水培养基的成分(mmc):氯化钾0.7g/l,氯化铵1g/l,硝酸钠1g/l,氯化钠20g/l,磷酸二氢钾2g/l,磷酸氢二钠3g/l,七水合硫酸镁3.5g/l,七水合硫酸镁单独灭菌,ph调至7.2~7.4。微量元素的组分为:六水合硫酸亚铁2.0mg/l,七水合硫酸锌2.0mg/l,硫酸锰2.0mg/l;
27.b:接种的泡沫富集样品于150rpm/min,28℃条件下培养2个月,后取2%富集培养液转接到新的人工海水培养基中,并添加新的无菌聚苯乙烯泡沫,相同条件培养2个月;
28.c:相同的转接培养重复1次,在第三次转接结束后,取出微生物处理后的泡沫于50ml无菌离心管中,加入适量无菌的磷酸缓冲盐溶液,于振荡器低速振荡,可多次振荡合并离心获得泡沫塑料表面的菌体。获得的菌体用于dna提取和菌株分离鉴定;
29.d:将以上获得的泡沫表面的微生物梯度稀释后,涂布于r2a固体培养基上,于28℃恒温培养箱内培养1周,后挑取形态大小差异的菌株,进行纯化并测序,后保存于20%的甘油中,存放于-80℃冰箱。
30.所述r2a固体培养基所使用产品为美国bd公司的r2a琼脂,r2a固体培养基的组成为r2a琼脂产品18.2g/l。
31.e:将获得的可培养菌株,在测序完成后,踢除16s rrna基因重复序列的菌株。剩余菌株分别接种在无菌的人工海水培养基中,以聚苯乙烯化学纯片状塑料(gf94795701,sigma,usa)为唯一碳源和能源,进行降解能力验证;在功能验证过程中,每株降解菌设置3个生物学重复,并设置无添加聚苯乙烯的对照,观察到接种后的实验组培养液有显著浑浊,确定为具有聚苯乙烯降解能力的功能菌株。
32.本发明获得的另外2株菌株,从海洋微生物保藏管理中心获得后,同时进行与红树林菌株相同的筛选方法中的e步骤,和如下所述:
33.本发明获得的5种戈登氏菌为上述实验得到的一类高效聚苯乙烯塑料降解菌,提取其基因组dna,并以此为模板采用细菌通用引物27f/1492r扩增16s rrna基因片段,并在ezbiocloud和ncbi上选取高相似度序列,用mega-7计算出序列的系统进化距离,构建系统发育树。
34.用r2a液体培养基,活化上述5株单菌并于28℃,150rpm/min避光培养2天,后6000rpm/10min离心收集菌体,并用无菌mmc培养基清洗2遍菌体,后分别接种于100ml体系的mmc液体培养基中,初始称重定量的聚苯乙烯为唯一碳源,设置三个生物学重复,于恒温28℃避光,转速150rpm/min的摇床中,培养一个月后,取出聚苯乙烯,并用2%的sds清洗表面生物膜,晾干后称重;其中,对照组为未接种细菌,其它处理与接种组一致。
35.所述一类高效塑料降解菌(gordonia spp.)的16s rrna基因的核苷酸序列分别如下:
36.所述gordonia amicalis 1a04216的16s rrna核苷酸序列为:
37.agagtttgatcctggctcaggacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgaacggaaaggcccgcttgcgggtactcgagtggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgccctggactctgggataagcctgggaaactgggtctaataccggatatgaccttacatcgcatggtgtttggtggaaagcttttgcggttcaggatgggcccgcggcctatcagcttgttggtggggtaatggcctaccaaggcgacgacgggtagccgacctgagagggtgatcg
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38.所述gordonia didemni 1a14786的16s rrna核苷酸序列为:aggttggggtgctacctgcaagtcgacggaaaggcccagcttgctgggtactcgagtggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgccctgcactttgggataagcctgggaaactgggtctaataccggatatgaccaactgtcgcatggtggttggtggaaagcttttgcggtgtgggatgggcccgcggcctatcagcttgttggtggggtaatggcctaccaaggcgacgacgggtagccgacctgagagggtgatcggccacactgggactgagacacggcccagactcctacgggaggcagcagtggggaatattgcacaatgggcggaagcctgatgcagcgacgccgcgtgagggatgacggccttcgggttgtaaacctctttcaccagggacgaagcgtgagtgacggtacctggagaagaagcaccggccaactacgtgccagcagccgcggtaatacgtagggtgcgagcgttgtccggaattactgggcgtaaagagctcgtaggcggtttgtcgcgtcgtctgtgaaattctgcaactcaattgcaggcgtgcaggcgatacgggcagacttgagtactacaggggagactggaattcctggtgtagcggtgaaatgcgcagatatcaggaggaacaccggtggcgaaggcgggtctctgggtagtaactgacgctgaggagcgaaagcgtgggtagcgaacaggattagataccctggtagtccacgccgtaaacggtgggtactaggtgtgggttccttttcacgggatccgtgccgtagctaacgcattaagtaccccgcctggggagtacggccgcaaggctaaaactcaaaggaattgacgggggcccgcacaagcggcggagcatgtggattaattcgatgcaacgcgaagaaccttacctgggtttgacatacaccagacgcggctagagatagtcgttcccttgtggttggtgtacaggtggtgcatggctgtcgtcagctcgtgtcgtgagatgttgggttaagtcccgcaacgagcgcaacccttgtcctgtattgccagcgggttatgccggggacttgcaggagactgccggggtcaactcggaggaaggtggggatgacgtcaagtcatcatgccccttatgtccagggcttcacacatgctacaatggccggtacagagggctgcgataccgtgaggtggagcgaatcccttaaagccggtctcagttcggatcggggtctgcaactcgaccccgtgaagtcggagtcgctagtaatcgcagatcagcaacgctgcggtgaatacgttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacgtcatgaaagtcggtaacacccgaagccggtggcctaacccttgtggagggagcttcgaaggggatcgggt。
39.所述gordonia sihwensis 1a17966的16s rrna核苷酸序列为:acggaaaggcccagcttgctgggtactcgagtggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgccctggactctgggataagcctgggaaactgggtctaataccggataggaccactgattgcatggttggtggtggaaagcttttgcggttcaggatgggcccg
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40.所述gordonia mangrovi 1a17970的16s rrna核苷酸序列为:gcaagtcgaacggaaggcccagcttgctgggtgctcgagtggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgcccctgactttgggataagcctgggaaactgggtctaataccggatatgaccagttggtgcatgccttctggtggaaagccttgtgcggttggggatgggcccgcggcctatcagcttgttggtggggtaatggcctaccaaggcgacgacgggtagccgacctgagagggtgatcggccacactgggactgagacacggcccagactcctacgggaggcagcagtggggaatattgcacaatgggcgcaagcctgatgcagcgacgccgcgtgagggatgacggccttcgggttgtaaacctctttcaccagggacgaagcttttgtgacggtacctggagaagaagcaccggccaactacgtgccagcagccgcggtaatacgtagggtgcgagcgttgtccggaattactgggcgtaaagagctcgtaggcggtttgtcgcgtcgtctgtgaaattctgcagcttaactgcaggcgtgcaggcgatacgggcagacttgagtactacaggggagactggaattcctggtgtagcggtgaaatgcgcagatatcaggaggaacaccggtggcgaaggcgggtctctgggtagtaactgacgctgaggagcgaaagcgtgggtagcgaacaggattagataccctggtagtccacgccgtaaacggtgggtactaggtgtggggctcatttcacgagttccgtgccgtagctaacgcattaagtaccccgcctggggagtacggccgcaaggctaaaactcaaaggaattgacgggggcccgcacaagcggcggagcatgtggattaattcgatgcaacgcgaagaaccttacctgggtttgacatacaccagatgcgggtagagatagtcgttcccttgtggttggtgtacaggtggtgcatggctgtcgtcagctcgtgtcgtgagatgttgggttaagtcccgcaacgagcgcaacccttgtcctgtattgccagcgggttatgccggggacttgcaggagactgccggggtcaactcggaggaaggtggggatgacgtcaagtcatcatgccccttatgtccagggcttcacacatgctacaatggccggtacagagggctgcgataccgtgaggtggagcgaatcccttaaagccggtctcagttcggatcggggtctgcaactcgaccccgtgaagtcggagtcgctagtaatcgcagatcagcaacgctgcggtgaatacgttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacgtcatgaaagtcggtaacacccgaagccggtggcctaacccttgtgg。
41.所述gordonia bronchialis 1a17979的16s rrna核苷酸序列为:
42.16s-1:
43.gatcctggctcaggacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgaacggaaaggcccagcttgctgggtgctcgagtggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgcccctgactttgggataagcctgggaaactg
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44.16s-2:
45.tgatcctggctcaggacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgaacggaaaggcccagcttgctgggtgctcgagtggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgcccctgactttgggataagcctgggaaactgggtctaataccggatatgaccttccctcgcatgggggttggtggaaagcttttgcggttggggatgggcccgcggcctatcagcttgttggtggggtaatggcctaccaaggcgacgacgggtagccgacctgagagggtgatcggccacactgggactgagacacggcccagactcctacgggaggcagcagtggggaatattgcacaatgggcgcaagcctgatgcagcgacgccgcgtgagggatgacggccttcgggttgtaaacctctttcaccagggacgaagcttttgtgacggtacctggagaagaagcaccggccaactacgtgccagcagccgcggtaatacgtagggtgcgagcgttgtccggaattactgggcgtaaagagctcgtaggcggtttgtcgcgtcgtctgtgaaattctgcagcttaactgcaggcgtgcaggcgatacgggcagacttgagtactacaggggagactggaattcctggtgtagcggtgaaatgcgcagatatcaggaggaacaccggtggcgaaggcgggtctctgggtagtaactgacgctgaggagcgaaagcgtgggtagcgaacaggattagataccctggtagtccacgccgtaaacggtgggtactaggtgtggggctcatttcacgagttccgtgccgtagctaacgcattaagtaccccgcctggggagtacggccgcaaggctaaaactcaaaggaattgacgggggcccgcacaagcggcggagcatgtggattaattcgatgcaacgcgaagaaccttacctgggtttgacatacaccagacgcggctagagatagtcgttcccttgtggttggtgtacaggtggtgcatggctgtcgtcagctcgtgtcgtgagatgttgggttaagtcccgcaacgagcgcaacccttgtcctgtattgccagcgggttatgccggggacttgcaggagactgccggggtcaactcggaggaaggtggggatgacgtcaagtcatcatgccccttatgtccagggcttcacacatgctacaatggccggtacagagggctgcgataccgtgaggtggagcgaatcccttaaagccggtctcagttcggatcggggtctgctactcgaccccgtgaagtcggagtcgctagtaatcgcagatcagcaacgctgcggtgaatacgttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacgtcatgaaagtcggtaacacccgaagccggtggcctaaccccttgtgggagggagccgtcgaaggtgggatcggcgattgggacgaagtcgtaacaaggtagccgtaccggaaggtgcggctggatcacctcctttctaaggagcat
46.16s-3:
47.cgataggttttcatggagagtttgatcctggctcaggacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgaacggaaaggcccagcttgctgggtgctcgagtggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgcccctgactttgggataagcctgggaaactgggtctaataccggatatgaccttacgttgcatgacgtttggtggaaagccttgtgcggttggggatgggcccgcggcctatcagcttgttggtggggtaatggcctaccaaggcgacgacgggtagccgacctgagagggtgatcggccacactgggactgagacacggcccagactcctacgggaggcagcagtggggaatattgcacaatgggcgcaagcctgatgcagcgacgccgcgtgagggatgacggccttcgggttgtaaacctctttcaccagggacgaagcgcaagtgacggtacctggagaagaagcaccggccaactacgtgccagcagccgcggtaatacgtagggtgcgagcgttgtccggaattactgggcgtaaagagctcgtaggcggtttgtcgcgtcgtctgtgaaattctgcagcttaactgcaggcgtgcaggcgatacgggcagacttgagtactacaggggagactggaattcctggtgtagcggtgaaatgcgcagatatcaggaggaacaccggtggcgaaggcgggtctctgggtagtaactgacgctgaggagcgaaagcgtgggtagcgaacaggattagataccctggtagtccacgccgtaaacggtgggtactaggtgtggggctcatttcacgagttccgtgccgtagctaacgcattaagtaccccgcctggggagtacggccgcaaggctaaaactcaaaggaattgacggggcccgcacaagcggcggagcatgtggattaattcgatgcaacgcgaagaaccttacctgggtttgacatacaccagacgcggctagagatagtcgttcccttgtggttggtgtacaggtggtgcatggctgtcgtcagctcgtgtcgtgagatgttgggttaagtcccgcaacgagcgcaacccttgtcctgtattgccagcgggttatgccggggacttgcaggagactgccggggtcaactcggaggaaggtggggatgacgtcaagtcatcatgccccttatgtccagggcttcacacatgctacaatggccggtacagagggctgcgataccgtgaggtggagcgaatcccttaaagccggtctcagttcggatcggggtctgcaactcgaccccgtgaagtcggagtcgctagtaatcgcagatcagcaacgctgcggtgaatacgttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacgtcatgaaagtcggtaacacccgaagccggtggcctaaccccttgtgggagggagccgtcgaaggtgggatcggcgattgggacgaagtcgtaacaaggtagccgtaccggaaggtgcggctgga。
48.所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株可在生物降解聚苯乙烯中的应用。
49.将所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株接种在无菌的人工海水培养基中,以聚苯乙烯化学纯片状塑料(gf94795701,sigma,usa)为唯一碳源和能源,进行降解能力验证。在功能验证过程中,每株菌设置3个生物学重复,并设置无添加聚苯乙烯的对照,观察到接种后的实验组培养液有显著浑浊,确定所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株为具有聚苯乙烯降解能力的功能菌株。
50.所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株可在有氧条件降解有机化合物中应用。所述有机化合物为购买自sigma公司的聚苯乙烯片状塑料(gf94795701,sigma,usa)。所述有机化合物为聚苯乙烯塑料。
51.经鉴定这一类高效聚苯乙烯降解菌(gordonia spp.)在28℃下,避光于转速150rpm/min的摇床中,接种30天后,能降解平均初始量为0.05~0.07g左右的聚苯乙烯,降解率为2.66%~7.73%。
52.所述应用的具体方法可为:用r2a液体培养基活化所述戈登氏菌属(gordonia spp.)菌株,之后离心收集2ml菌体,使用mmc人工海水将菌体再次制成菌悬液,经历过2~3次的洗涤后,以4%的接种量接种到以聚苯乙烯为唯一碳源和能源的50ml mmc培养基,聚苯乙烯平均初始量为0.05~0.07g左右的塑料片,并在28℃下,避光于转速150rpm/min的摇床中避光培养,接种30天后,使用2%的sds洗涤聚苯乙烯塑料片表面,完全去除菌体后,使用
去离子水再次清洗塑料后,室温下晾干,使用精密天平对降解后的塑料片进行称重,计算戈登氏菌属对聚苯乙烯的降解率为2.66%~7.73%。
53.所述这类高效聚苯乙烯降解菌(gordonia spp.)及其基因、酶在聚苯乙烯工程应用解聚和降解中的应用;降解率可达2.66%~7.73%。
54.该降解菌适用于有机化合物特别是聚苯乙烯的降解,为少有的关于降解聚苯乙烯的菌株,且从降解率和扫描电镜观察分析表明其降解效果显著,为该降解菌的基因、酶的进一步挖掘研究提供可靠依据。适用于聚苯乙烯塑料资源无害化处理、循环利用与环境修复。
附图说明
55.图1为本发明所述聚苯乙烯塑料降解菌株(gordonia spp.)的菌落宏观形态图;
56.图2为本发明所述聚苯乙烯塑料降解菌株(gordonia spp.)的聚苯乙烯降解率测定;
57.图3为本发明所述聚苯乙烯塑料降解菌株,降解15天后菌株在聚苯乙烯塑料片表面形成的生物膜,在扫描电子显微镜(sem)下的形貌特征图;
58.图4为本发明所述聚苯乙烯塑料降解菌株(gordonia spp.)的系统发育分析树。
具体实施方式
59.以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
60.本发明提供:
61.1)具有保藏编号cgmcc no.22163,或包括seq id no:1的16s rrna核苷酸序列且具有戈登氏菌gordonia amicalis 1a04216所有鉴别特征的菌株;
62.2)具有保藏编号cgmcc no.22164,或包括seq id no:2的16s rrna核苷酸序列且具有戈登氏菌gordonia didemni 1a14786所有鉴别特征的菌株;
63.3)具有保藏编号cgmcc no.22166,或包括seq id no:3的16s rrna核苷酸序列且具有戈登氏菌gordonia sihwensis zn14-r1所有鉴别特征的菌株;
64.4)具有保藏编号cgmcc no.22167,或包括seq id no:4的16s rrna核苷酸序列且具有戈登氏菌gordonia mangrovi zn15-r9所有鉴别特征的菌株;
65.5)具有保藏编号cgmcc no.22165,或包括seq id no:5~7的16s rrna核苷酸序列且具有戈登氏菌gordonia bronchialis zn17-rx所有鉴别特征的菌株。
66.该戈登氏菌属菌株包含选自以下的所有鉴别特征:
67.1)在r2a培养基上呈粉色或白色,菌落呈圆形,表面湿润,边缘规则;
68.2)16s rna基因具有单拷贝或多个拷贝;
69.3)具有聚苯乙烯降解能力。
70.所述戈登氏菌属菌株是分离的戈登氏菌属菌株。
71.实施例1:菌株形态特征
72.将单菌落三区划线接种至r2a固体培养基中,将平板倒置于恒温培养箱内,28℃培养72h,菌落大小为2-3mm,圆形,橙色或粉红色或乳白色,不透明,表面光滑湿润,规则,无晕环,凸起,部分有色素产生,见图1。
73.实施例2:菌株的筛选和鉴定
74.所述一类高效聚苯乙烯降解菌(gordonia spp.)mccc 1a17966,mccc 1a17970,mccc 1a17979的筛选方法包括以下步骤:
75.1)样品采集:申请人于2019年10月23日前往漳州市龙海市紫泥镇红树林自然保护区边缘,在不破坏当地保护区的前提下,集中采集位于保护区的大量废弃泡沫样品,装在无菌的样品采集袋中,于4℃保温箱内保存。该废弃泡沫堆积区为潮水涨潮后可浸没区域,因此泡沫样品表面有少量的污泥。
76.2)实验室富集:采集的泡沫样品于实验室进行以泡沫为唯一碳源的富集转接,具体操作步骤如下:
77.a:取300ml容量的玻璃锥形瓶,洗净后加入150ml无菌人工海水培养基,封口膜封口,于121℃高温高压灭菌20min,待体系冷却至室温后,在超净工作台补加微量元素溶液和采集的废弃泡沫塑料。
78.上述人工海水培养基的成分(mmc):氯化钾0.7g/l,氯化铵1g/l,硝酸钠1g/l,氯化钠20g/l,磷酸二氢钾2g/l,磷酸氢二钠3g/l,七水合硫酸镁2g/l,七水合硫酸镁单独灭菌,ph调至7.2~7.4。微量元素的组分为:六水合硫酸亚铁2.0mg/l,七水合硫酸锌2.0mg/l,硫酸锰2.0mg/l。
79.b:接种的泡沫富集样品于150rpm/min,28℃条件下培养2个月,后取2%富集培养液转接到新的人工海水培养基中,并添加新的无菌聚苯乙烯泡沫,相同条件培养2个月;
80.c:相同的转接培养重复1次,在第三次转接结束后,取出微生物处理后的泡沫于50ml无菌离心管中,加入适量无菌的磷酸缓冲盐溶液,于振荡器低速振荡,可多次振荡合并离心获得泡沫塑料表面的菌体。获得的菌体用于dna提取和菌株分离鉴定。
81.d:将以上获得的泡沫表面的微生物梯度稀释后,涂布于r2a固体培养基上,于28℃恒温培养箱内培养1周,后挑取形态大小差异的菌株,进行纯化并测序,后保存于20%的甘油中,存放于-80℃冰箱。
82.上述r2a固体培养基所使用产品为美国bd公司的r2a琼脂,r2a固体培养基的组成为r2a琼脂产品18.2g/l。
83.e:将获得的可培养菌株,在测序完成后,踢除16s rdna重复序列的菌株。剩余菌株分别接种在无菌的人工海水培养基中,以聚苯乙烯化学纯片状塑料(gf94795701,sigma,usa)为唯一碳源和能源,进行降解能力验证。在功能验证过程中,每株菌设置3个生物学重复,并设置无添加聚苯乙烯的对照,观察到接种后的实验组培养液有显著浑浊,确定为具有聚苯乙烯降解能力的功能菌株。
84.本发明获得的另外2株菌株,从海洋微生物保藏管理中心获得后,同时进行与红树林菌株相同的验证步骤,如上述步骤e和如下所述:
85.本发明获得的具有聚苯乙烯降解能力的5株单菌,提取其基因组dna,并以此为模板采用细菌通用引物27f/1492r扩增16s rdna片段,并在ezbiocloud和ncbi上进行blast序列分析,选取高相似度序列,用mega-7软件构建系统发育树(nj),参见图4。
86.实施例3:菌株的聚苯乙烯降解能力测定
87.1)配制人工海水液体培养基于玻璃锥形瓶中,培养体系为100ml,用r2a液体培养基活化的菌体,以2%的接种量,离心,菌体用无菌人工海水洗3遍,去除掉残留的营养化培养基成分。后将菌体用无菌人工海水培养基重悬,接种到上述100ml无菌人工海水培养基
中,添加定量称量的聚苯乙烯塑料为唯一碳源;
88.2)定量称重聚苯乙烯塑料,分别设置三个生物学重复,培养30天后,取出塑料于50ml离心管中,用2%的sds浸没塑料,并置于50℃烘箱中孵育5h,每隔1h振荡混匀,使sds与塑料表面的生物膜作用充分;后取出塑料,用无菌水冲洗多遍,将塑料置于无菌培养皿中于50℃烘箱烘干水分,称重,所用称量用天平均为万分之一精密天平;
89.3)聚苯乙烯塑料膜片的质量衰减率(%)=(聚苯乙烯初始质量-降解后质量)/初始质量*100%。接种30天后,mccc 1a17966能降解平均初始量为0.0476g的聚苯乙烯,降解率为4.69%;mccc 1a17970能降解平均初始量为0.0475g的聚苯乙烯,降解率为7.72%;mccc 1a17979能降解平均初始量为0.0451g的聚苯乙烯,降解率为6.69%;mccc 1a04216能降解平均初始量为0.0576g的聚苯乙烯,降解率为2.66%;mccc 1a14786能降解平均初始量为0.0702g的聚苯乙烯,降解率为3.37%;而对照处理未发生变化,表明利用该类菌株(gordonia spp.)降解聚苯乙烯,具体降解率测定结果见图2。
90.实施例4:聚苯乙烯塑料表面生物膜的扫描电镜观察
91.将所述聚苯乙烯降解菌株在以聚苯乙烯为唯一碳源的培养基上,培养15天后,从培养体系里随机取出一片塑料,用无菌海水冲洗掉表面的培养基,固定制片后,在扫描电子显微镜(sem)下观察其表面生物膜的形成情况,见图3。从图3可以看出,生物降解前ps塑料薄膜表面光滑,表面没有特别明显的缺陷。孵育30天后,ps薄膜表面变得粗糙,呈现出来大量的孔隙和沟槽,这证明了经过微生物ps塑料降解酶的作用,薄膜发生劣化。菌体在pet塑料薄膜上进行的表面附着和定殖也在sem图像中清晰可见。
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