一種沙漠寡營養細菌dob153及在固沙中的應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微生物應用技術領域，具體地說，本發明涉及一種新寡營養細菌在生 物結皮固定流沙中應用的技術領域。
【背景技術】
[0002] 沙質荒漠化是當今人類共同面對的嚴重環境問題，我國是世界上受沙漠化危害最 嚴重的國家之一。沙漠化所造成的環境惡化和經濟貧困，嚴重地制約著生態恢復和經濟發 展，治理迫在眉捷。我國開展沙漠化的研究與防治已有半個世紀，但沙漠化土地一直在擴大 蔓延。科學研究與防治實踐表明多學科交叉與綜合集成是防治沙漠化的必由之路。目前，人 工固沙主要途徑是通過機械(如草方格)和生物（如栽植梭梭等)等措施，降低風速，減少侵 蝕，促進沉積，其中生物固沙技術已進入野外推廣階段。研究表明，生物結皮作為荒漠地區 特殊環境的產物，是由細菌、真菌、藍綠藻、地衣和苔蘚植物與土壤形成的有機復合體。生物 結皮有機體的地下菌絲、假根及分泌物能夠粘結沙粒，作為特殊的生物學活動層，固沙結皮 層具有較高的生物學活性，使土壤表面在物理、化學和生物學特性明顯不同于松散沙土，具 有較強的抗風蝕功能和重要的生態及地學效應，同時也是干旱荒漠地區植被演替的重要基 礎，成為荒漠化地區防沙治沙和生態恢復研究的熱點。
[0003] 寡營養細菌是一類在營養物質濃度很低的條件下生長的微生物，它屬于特殊環境 微生物類群，對維持生存所需的營養要求也很低，其多樣性與生物量在整個生物圈組成中 都具有較大的優勢，因而在生物地球化學循環中發揮著重要作用。從世紀年代開始，寡營養 細菌在自然或人為環境中的寡營養機制、對饑餓的生理反應以及在生態系統中的作用一直 是微生物生態學研究的前沿領域之一，其理論價值與應用前景已受到各國微生物生態學家 與環境學家們的廣泛重視。但對于新發現類似寡營養細菌新的菌種應用于生物結皮固定流 沙中未見報道。
[0004] 目前，由于微生物能生活在各種極端環境和貧痔生境中，具有廣泛的生態適應性， 與人類生活、生存、發展息息相關，而人類活動途徑又會對荒漠化產生影響，因此微生物與 荒漠化之間有著緊密聯系。嗜熱、嗜冷、嗜酸、嗜鹽堿及寡營養特殊環境微生物經過長期自 然選擇已適應惡劣環境因子，具備穩定的特殊機能和遺傳基因。因此，該類菌的物種資源及 分子生物學已在國內外進行了廣泛的研究，并且越來越引起人們的重視。經過文獻查新結 果表明，從環境角度看，目前寡營養細菌主要針對水環境進行研究，而對干早荒漠區抗貧瘠 環境的寡營養微生物報道還不多見，也未見一些新發現類似寡營養細菌在生物結皮固定流 沙中應用的報道。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中未見有關能夠篩選性能優良新菌種寡營養細菌并且能夠用于固 沙的報道，且分離篩選的菌種不僅能夠起到固沙作用，而且能為發芽速度較慢的一些植物 種子的萌發提供較好的水分條件，使一些因為土壤水分不足不能萌發的植物得到生長發育 的技術現狀，本發明旨在提供一種沙漠寡營養細菌D0B153及在固沙中的應用。本發明通過 在新疆準噶爾盆地古爾班通古特沙漠中分離出一批微生物菌株，經過進一步分離、篩選、選 育、馴化，獲得一株編號為D0B153的芽孢桿菌菌株。分離到的寡營養細菌D0B153菌株制備的 菌劑噴施到沙漠中后，不僅起到了粘連砂粒、防治流沙活化，還能有效增加土壤中主要微生 物數量，提高土壤主要養分含量，增強部分土壤酶活性，并能明顯恢復藻結皮。因此，寡營養 細菌D0B153是一種比較理想的固沙生物材料，這為有效恢復生物結皮、修復受損沙地提供 了新的方法。
[0006]本發明采用的主要技術方案：
[0007]通過微生物菌種的分離篩選，在新疆準噶爾盆地古爾班通古特沙漠中分離出一批 微生物菌株，經過進一步分離、篩選、選育、馴化，獲得一株編號為D0B153的芽孢桿菌菌株。 通過對所獲菌株進行形態特征、生理生化特性及16S rDNA區段DNA序列測定及系統發育分 析，初步確定了其分類地位，篩選選育馴化獲得一種與常見的芽孢桿菌存在明顯不同屬性 的寡營養細菌菌株。本發明分離篩選的編號為D0B153的菌株能夠在寡營養培養基上生長， 兼性好氧，同時具有固沙的作用，能夠粘連砂粒、防治流沙活化，具有廣泛的應用價值。
[0008] 本發明具體提供一種芽孢桿菌(Bacillus sp. )D0B153。通過在新疆準噶爾盆地古 爾班通古特沙漠中分離、篩選、馴化和培養，獲得一批細菌類微生物菌株，從中篩選出一株 編號為D0B153的菌株，經微生物學分類與鑒定，屬于芽孢桿菌(Bacillus sp.)，有別于常見 的芽孢桿菌，其屬性類似于短小芽孢桿菌(Baci 1 lus pumilus)，但是有別于常見的短小芽 孢桿菌(Bacillus pumilus)，具有新菌種的典型性，是一種典型的寡營養細菌的新菌種芽 抱桿菌(Bacillus sp.)。
[0009] 具體的，本發明通過對新疆準噶爾盆地古爾班通古特沙漠中的微生物進行分離、 篩選和培養，獲得一批微生物菌株，從中篩選出一株編號為D0B153的菌株，經微生物學分類 與鑒定，該菌株其屬性類似于短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)，但是有別于常見的短小 芽孢桿菌(Bacillus pumi lus)具有新菌種的典型性，是一種典型的寡營養細菌的新菌種， 該菌株已于申請日前保藏于布達佩斯條約微生物國際保藏單位：中國微生物菌種保藏管理 委員會普通微生物中心(CGMCC)。地址:北京市朝陽區北辰西路1號院3號，中國科學院微生 物研究所，郵編：100101。保藏日期是2015年12月25日，保藏號是CGMCC No. 11926。經微生物 學鑒定為芽孢桿菌(Bacillus sp.)。該菌株革蘭氏染色呈陽性、好氧、產芽孢，最適宜溫度 為28~35°C。菌株可在寡營養培養基R2A培養基及1/5TSA培養基上良好生長，也可在常用細 菌培養基，如在LB培養基中生長。其中，采用R2A培養基平板30°C恒溫培養，菌落呈圓形、邊 緣整齊、略凸起、淡黃色、半透明、粘稠易挑取，培養后期中間有皺褶。形態學顯微觀察，菌體 呈桿狀，1.2-1.5μηιΧ 2-4μηι，菌體兩端鈍圓，有鞭毛，無莢膜。培養8h菌體有芽孢形成，其芽 孢芽孢為橢圓形，中生或次端生，菌體不膨大。菌種形態參照《伯杰氏細菌鑒定手冊》及《常 見細菌鑒定手冊》對菌株進行分類鑒定，初步確定為芽孢桿菌屬菌株。通過16S rRNA基因序 列測定及比對，并建立系統發育樹分析，結果表明菌株屬于芽孢桿菌屬(Bacillus Sp.)，其 與NCBI報道菌株Bacillus psychrosaccharolyticus ATCC 232961'同源性最高，最高相似 性為96.6%，初步斷定為該屬潛在新種。以Biolog Microstation系統的GPIII測定卡進行 測試，其D-纖維二糖，龍膽二糖，蔗糖，D-松二糖，α-D-乳糖，蜜二糖，N-乙酰-D-葡糖胺，N-乙 酰-β-D-甘露糖胺，a-D-葡糖，D-甘露糖，D-果糖，D-半乳糖，3-甲酰葡糖，D-果糖，D-甘露醇， D-阿拉伯醇，肌醇，甘油，D-葡糖-6-磷酸，D-果糖-6-磷酸，D-天冬氨酸，D-絲氨酸，明膠，L-谷氨酸，林肯霉素，潔霉素，果膠，L-半乳糖醛酸內酯，D-葡糖酸，D-葡糖醛酸葡糖醛酰胺，粘 酸，粘液酸，奎寧酸，糖質酸，L-蘋果酸，γ-氨基-丁酸，α-羥基-丁酸，β-羥基-D，L丁酸，乙酰 乙酸，甲酸利用均呈陽性結果，判定為芽孢桿菌屬一新種，確定該菌建議的生物學命名為 Bacillus sp.D0B153。
[0010] 進一步，本發明提供一種Bacillus sp.D0B153D0B153CGMCC NO. 11926在固沙中的 應用。通過利用D0B153菌株制備的菌劑噴施到沙漠中后，不僅起到了粘連砂粒、防治流沙活 化，還能有效增加土壤中主要微生物數量，提高土壤主要養分含量，增強部分土壤酶活性， 并能明顯恢復藻結皮。因此，寡營養細菌D0B153是一種比較理想的固沙生物材料，這為有效 恢復生物結皮、修復受損沙地提供了新的方法。
[0011] 通過實施本發明具體的
【發明內容】
，可以達到以下有益效果：
[0012] (1)本發明提供的菌株Bacillus sp.D0B153D0B153CGMCC N0.11926為革蘭氏染色 呈陽性、好氧、產芽孢，最適宜溫度為28~35°C。菌株可在寡營養培養基R2A培養基及1/5TSA 培養基上良好生長，也可在常用細菌培養基，如在LB培養基中生長。其中，采用R2A培養基平 板30°C恒溫培養，菌落呈圓形、邊緣整齊、略凸起、淡黃色、半透明、粘稠易挑取，培養后期中 間有皺褶。形態學顯微觀察，菌體呈桿狀，1.2~1.5μπιΧ2~4μπι，菌體兩端鈍圓，有鞭毛，無 莢膜。培養8h菌體有芽孢形成，其芽孢芽孢為橢圓形，中生或次端生，菌體不膨大。菌種形態