生物技术通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (10): 226-234.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1084
赵洋(), 孙慧明, 林浩澎, 罗娉婷, 朱雅婷, 陈琼华, 舒琥()
收稿日期:
2021-08-07
出版日期:
2022-10-26
发布日期:
2022-11-11
作者简介:
赵洋,男,硕士研究生,研究方向:好养反硝化细菌;E-mail:基金资助:
ZHAO Yang(), SUN Hui-ming, LIN Hao-peng, LUO Ping-ting, ZHU Ya-ting, CHEN Qiong-hua, SHU Hu()
Received:
2021-08-07
Published:
2022-10-26
Online:
2022-11-11
摘要:
对中山市民众镇水产养殖场底泥及污水中分离筛选出的好氧反硝化细菌进行研究,旨在为开发养殖废水的脱氮工艺奠定基础。从样品中筛选出高性能菌DZ11,对其进行形态学观察,生理生化测定以及16S rDNA基因序列分析,确定菌株的种属;进行药敏试验和生物安全性检测,确认菌株的安全性;从碳源种类、温度、pH值和碳氮比这4个因素对脱氮效率的影响进行研究,提高菌株的脱氮效率。鉴定结果表明,DZ11为假单胞菌属施氏假单胞菌,并命名为Pseudomonas stutzeri DZ11。经药敏试验和生物安全性检测发现该菌株无明显耐药性并具有较高的生物安全性。单因素优化的结果为:菌株DZ11的最佳碳源为柠檬酸钠,最适温度35.0℃,最佳pH为7,最佳的C/N为10。在分别以氨氮,硝态氮和亚硝态氮为唯一底物时的转化率最高可分别达到84.39%,99.0%和97.65%,说明菌株具有良好的脱氮作用。菌株DZ11具有较高的生物安全性和高效的脱氮性能,在养殖废水的脱氮工艺中具有较大的应用潜力。
赵洋, 孙慧明, 林浩澎, 罗娉婷, 朱雅婷, 陈琼华, 舒琥. 一株安全高效的好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri DZ11的生物安全性及脱氮性能研究[J]. 生物技术通报, 2022, 38(10): 226-234.
ZHAO Yang, SUN Hui-ming, LIN Hao-peng, LUO Ping-ting, ZHU Ya-ting, CHEN Qiong-hua, SHU Hu. Biosafety and Nitrogen Removal Performance of a Safe and Efficient Aerobic Denitrifying Pseudomonas stutzeri DZ11[J]. Biotechnology Bulletin, 2022, 38(10): 226-234.
项目 Item | 结果 Result | 项目 Item | 结果 Result | |
---|---|---|---|---|
氧化酶反应Oxidase reaction | + | 反硝化Denitrification | + | |
明胶液化Gelatin liquefaction | - | 蔗糖发酵Sucrose fermentation | - | |
淀粉水解Starch hydrolysis | + | D-(+)-葡萄糖发酵 D-(+)-Glucose fermentation | + | |
吲哚生产Indole production | - | 乳糖发酵Lactose fermentation | - | |
甲基红试验Methyl red | - | D-(+)-麦芽糖发酵 D-(+)-Maltose fermentation | + | |
V-P试验Vogs-Proskauer text | - | 甘油Glycerol | - | |
Tween80 | + | 肌酸Creatine | + | |
4℃生长Growth at 4℃ | - | 甘露醇Mannitol | - | |
41℃生长Growth at 41℃ | + | D-半乳糖发酵D-Galactose fermentation | - |
表1 菌株DZ11生理生化鉴定结果
Table 1 Physiological and biochemical identification of strain DZ11
项目 Item | 结果 Result | 项目 Item | 结果 Result | |
---|---|---|---|---|
氧化酶反应Oxidase reaction | + | 反硝化Denitrification | + | |
明胶液化Gelatin liquefaction | - | 蔗糖发酵Sucrose fermentation | - | |
淀粉水解Starch hydrolysis | + | D-(+)-葡萄糖发酵 D-(+)-Glucose fermentation | + | |
吲哚生产Indole production | - | 乳糖发酵Lactose fermentation | - | |
甲基红试验Methyl red | - | D-(+)-麦芽糖发酵 D-(+)-Maltose fermentation | + | |
V-P试验Vogs-Proskauer text | - | 甘油Glycerol | - | |
Tween80 | + | 肌酸Creatine | + | |
4℃生长Growth at 4℃ | - | 甘露醇Mannitol | - | |
41℃生长Growth at 41℃ | + | D-半乳糖发酵D-Galactose fermentation | - |
药品 Drug | 抑菌环大小 Size of inhibition ring/mm | 敏感等级 Sensitive level | 药品 Drug | 抑菌环大小 Size of inhibition ring/mm | 敏感等级 Sensitive levels | |
---|---|---|---|---|---|---|
诺氟沙星 Norfloxacin | 44±1.73 | S | 环丙沙星Ciprofloxacin | 41±1.73 | S | |
氯霉素 Chloramphenicol | 19.67±0.58 | S | 头孢他啶Ceftazidime | 24.33±0.57 | S | |
硫酸庆大霉素Gentamicin sulfate | 23.67±0.58 | S | 左氧氟沙星Levofloxacin | 32±1 | S | |
盐酸四环素Tetracycline hydrochloride | 24±1 | S | 链霉素 Streptomycin | 19.33±0.58 | S |
表2 菌株DZ11对不同药品的耐药性结果表
Table 2 Resistance results of strain DZ11 to different drugs
药品 Drug | 抑菌环大小 Size of inhibition ring/mm | 敏感等级 Sensitive level | 药品 Drug | 抑菌环大小 Size of inhibition ring/mm | 敏感等级 Sensitive levels | |
---|---|---|---|---|---|---|
诺氟沙星 Norfloxacin | 44±1.73 | S | 环丙沙星Ciprofloxacin | 41±1.73 | S | |
氯霉素 Chloramphenicol | 19.67±0.58 | S | 头孢他啶Ceftazidime | 24.33±0.57 | S | |
硫酸庆大霉素Gentamicin sulfate | 23.67±0.58 | S | 左氧氟沙星Levofloxacin | 32±1 | S | |
盐酸四环素Tetracycline hydrochloride | 24±1 | S | 链霉素 Streptomycin | 19.33±0.58 | S |
[1] | 第二次全国污染源普查公报[J]. 环境保护, 2020, 48(18):8-10. |
The second national pollution source census bulletin[J]. Environ Prot, 2020, 48(18):8-10. | |
[2] | 周晓黎, 孙迎雪, 沈丹丹, 等. 一株施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri DN-LWX19的脱氮性能[J]. 环境工程学报, 2015, 9(1):247-252. |
Zhou XL, Sun YX, Shen DD, et al. Denitrification performance of Pseudomonas stutzeri DN-LWX19[J]. Chin J Environ Eng, 2015, 9(1):247-252. | |
[3] | 孙庆花, 于德爽, 张培玉, 等. 1株海洋异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性[J]. 环境科学, 2016, 37(2):647-654. |
Sun QH, Yu DS, Zhang PY, et al. Identification and nitrogen removal characteristics of a heterotrophic nitrification-aerobic denitrification strain isolated from marine environment[J]. Environ Sci, 2016, 37(2):647-654. | |
[4] | 孙庆花, 于德爽, 张培玉, 等. 海洋菌株y3的分离鉴定及其异养硝化-好氧反硝化特性[J]. 环境科学, 2016, 37(3):1089-1097. |
Sun QH, Yu DS, Zhang PY, et al. Isolation, identification and nitrogen removal characteristics of a heterotrophic nitrification-aerobic denitrification strain y3 isolated from marine environment[J]. Environ Sci, 2016, 37(3):1089-1097.
doi: 10.1021/es0261168 URL |
|
[5] | 朱晓明, 赵东华, 阮晓红. 含水层介质中1株异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定与脱氮性能[J]. 环境工程, 2020, 38(5):43-48. |
Zhu XM, Zhao DH, Ruan XH. Identification and nitrogen removal characteristics of a heterotrophic nitrification-aerobic denitrifying strain isolated from unconfined aquifer porous media[J]. Environ Eng, 2020, 38(5):43-48. | |
[6] |
李文甫, 杜柳冰, 刘思莹, 等. 一株高效好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮性能研究[J]. 生物技术通报, 2019, 35(9):202-209.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0339 |
Li WF, Du LB, Liu SY, et al. Isolation and identification of an efficient aerobic denitrifying bacterium[J]. Biotechnol Bull, 2019, 35(9):202-209. | |
[7] | 田雪雪, 程玉立, 张圆圆, 等. 一株异养硝化-好氧反硝化功能菌的分离鉴定及其脱氮特性[J]. 环境工程学报, 2017, 11(2):1269-1275. |
Tian XX, Cheng YL, Zhang YY, et al. Isolation, identification and nitrogen removal characteristics of a heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacterium[J]. Chin J Environ Eng, 2017, 11(2):1269-1275. | |
[8] | 王田野, 魏荷芬, 胡子全, 等. 一株异养硝化好氧反硝化菌的筛选鉴定及其脱氮特性[J]. 环境科学学报, 2017, 37(3):945-953. |
Wang TY, Wei HF, Hu ZQ, et al. Isolation and identification of a heterotrophic nitrifying and aerobic denitrifying strain and its denitrification characteristics[J]. Acta Sci Circumstantiae, 2017, 37(3):945-953. | |
[9] | 陈军昌, 徐欣, 吕晓民, 等. 腐败假单胞菌人工感染河蟹的毒性试验及药物敏感性实验[J]. 水产科学, 1999, 18(2):18-20 |
Chen JC, Xu X, Lu XM, et al. Experimental toxicity of Pseudomonas putrefacienst to Eriocheir Scinensis and its susceptibility test to antibiotics[J]. Fish Sci, 1999, 18(2):18-20 | |
[10] |
Balasubramanian D, Schneper L, Kumari H, et al. A dynamic and intricate regulatory network determines Pseudomonas aeruginosa virulence[J]. Nucleic Acids Res, 2013, 41(1):1-20.
doi: 10.1093/nar/gks1039 pmid: 23143271 |
[11] | 郭静文. 好氧反硝化细菌的筛选及菌藻联合对养殖废水的处理[D]. 广州: 广州大学, 2020:1-68. |
Guo JW. Isolation of aerobic denitrification bacterium and treatment of aquaculture wastewater by combination of bacteria and algae[D]. Guangzhou: Guangzhou University, 2020:1-68. | |
[12] | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 中华人民共和国出入境检验检疫行业标准:动物及其制品中细菌耐药性的测定纸片扩散法 SN/T 1944—2007[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. |
Commodity Inspection Standard of the People’s Republic of China. Detection of antimicrobial resistance of the bacteria in animal and animal products-Disk diffusion testing. SN/T 1944—2007[S]. Beijing: China Standard Press, 2007. | |
[13] | 国家环境保护总局. 中华人民共和国环保行业标准:环保用微生物菌剂环境安全评价导则 HJ/T 415—2008[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2008. |
State Environmental Protection Administration of the People’s Republic of China. Environmental Protection Standard of the People’s Republic of China:Guide of safety-assessment on application of microbial blends in the environmental protection. HJ/T 415—2008[S]. Beijing: China Environment Science Press, 2008. | |
[14] |
Ji B, Yang K, Zhu L, et al. Aerobic denitrification:a review of important advances of the last 30 years[J]. Biotechnol Bioprocess Eng, 2015, 20(4):643-651.
doi: 10.1007/s12257-015-0009-0 URL |
[15] | 张苗, 黄少斌, 肖先念. C/N和pH值对高温好氧反硝化菌产N2O的影响研究[J]. 环境工程学报, 2012, 6(1):275-279. |
Zhang M, Huang SB, Xiao XN. Effect of C/N ratio and pH on nitrous oxide production of themophic aerobic denitrifier[J]. Chin J Environ Eng, 2012, 6(1):275-279. | |
[16] | 闫苗苗, 张海涵, 钊珍芳, 等. 生物脱氮技术中好氧反硝化细菌的代谢及应用研究进展[J]. 环境科学研究, 2020, 33(3):668-676. |
Yan MM, Zhang HH, Zhao ZF, et al. Research progress of metabolism and application of aerobic denitrifying bacteria in biological denitrification technology[J]. Res Environ Sci, 2020, 33(3):668-676. | |
[17] | 赵林, 付贵萍, 武金发, 等. 一株耐盐的卓贝儿氏菌(Zobellella sp. )的分离鉴定及其硝酸盐还原能力[J]. 微生物学通报, 2020, 47(5):1354-1365. |
Zhao L, Fu GP, Wu JF, et al. Isolation, identification and nitrate reduction ability of a salt-tolerant strain of Zobellella sp[J]. Microbiol China, 2020, 47(5):1354-1365. | |
[18] | 安健, 宋增福, 杨先乐, 等. 好氧反硝化细菌YX-6特性及鉴定分析[J]. 中国水产科学, 2010, 17(3):561-569. |
An J, Song ZF, Yang XL, et al. Characteristics of aerobic denitrifying strain YX-6 and identification[J]. J Fish Sci China, 2010, 17(3):561-569. | |
[19] | Du DL, Zhang CY, Zhao KX, et al. Effect of different carbon sources on performance of an A_2N-MBR process and its microbial community structure[J]. Front Environ Sci Eng, 2017, 12(2):1-10. |
[20] |
Shan J, Yang PP, Shang XX, et al. Anaerobic ammonium oxidation and denitrification in a paddy soil as affected by temperature, pH, organic carbon, and substrates[J]. Biol Fertil Soils, 2018, 54(3):341-348.
doi: 10.1007/s00374-018-1263-z URL |
[21] |
李思琦, 杨静丹, 刘琳, 等. 好氧反硝化菌Achromobacter sp. L16的脱氮特性[J]. 生物技术通报, 2020, 36(6):93-101.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0978 |
Li SQ, Yang JD, Liu L, et al. Denitrification characteristics of aerobic denitrifying bacteria Achromobacter sp. L16[J]. Biotechnol Bull, 2020, 36(6):93-101. | |
[22] | 朱云, 龚望宝, 谢骏, 等. 好氧反硝化细菌的鉴定及其脱氮特性研究[J]. 水生生物学报, 2020, 44(4):895-903. |
Zhu Y, Gong WB, Xie J, et al. Identification and denitrification characteristics of the aerobic denitrifying bacteria Pseudomonas furukawaii zs1[J]. Acta Hydrobiol Sin, 2020, 44(4):895-903. | |
[23] | 郭超, 尹辉, 范奎, 等. 一株好氧反硝化菌的分离鉴定及脱氮特性研究[J]. 安全与环境工程, 2020, 27(4):41-47. |
Guo C, Yin H, Fan K, et al. Isolation, identification and nitrogen removal characteristics of aerobic denitrifying bacteria[J]. Saf Environ Eng, 2020, 27(4):41-47. | |
[24] |
Huang HK, Tseng SK. Nitrate reduction by Citrobacter diversus under aerobic environment[J]. Appl Microbiol Biotechnol, 2001, 55(1):90-94.
pmid: 11234965 |
[25] |
Yang XP, Wang SM, Zhou LX. Effect of carbon source, C/N ratio, nitrate and dissolved oxygen concentration on nitrite and ammonium production from denitrification process by Pseudomonas stutzeri D6[J]. Bioresour Technol, 2012, 104:65-72.
doi: 10.1016/j.biortech.2011.10.026 URL |
[26] |
Zheng HY, Liu Y, Gao XY, et al. Characterization of a marine origin aerobic nitrifying-denitrifying bacterium[J]. J Biosci Bioeng, 2012, 114(1):33-37.
doi: 10.1016/j.jbiosc.2012.02.025 URL |
[27] | 李静, 张璐, 王霖慧, 等. 一株石化废水中脱氮产微生物絮凝剂菌株的鉴定与性能[J]. 安全与环境学报, 2017, 17(3):1117-1124. |
Li J, Zhang L, Wang LH, et al. Identification and characterization of a nitrogen removal bacterial strain with the flocculate capability in the oil-refinery sewage[J]. J Saf Environ, 2017, 17(3):1117-1124. | |
[28] | 何腾霞, 李振轮, 杨珊. 好氧反硝化细菌及其去除亚硝酸盐的作用机理研究进展[J]. 过程工程学报, 2015, 15(1):174-180. |
He TX, Li ZL, Yang S. Research progress in aerobic denitrifier and its removing mechanism of nitrite[J]. Chin J Process Eng, 2015, 15(1):174-180. | |
[29] |
Ji B, Yang K, Zhu L, et al. Aerobic denitrification:a review of important advances of the last 30 years[J]. Biotechnol Bioprocess Eng, 2015, 20(4):643-651.
doi: 10.1007/s12257-015-0009-0 URL |
[30] | 魏巍, 黄廷林, 苏俊峰, 等. 1株贫营养好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性[J]. 生态环境学报, 2010, 19(9):2166-2171. |
Wei W, Huang TL, Su JF, et al. Isolation and identification of an oligotrophic and aerobic denitrification and its denitrification characteristics[J]. Ecol Environ Sci, 2010, 19(9):2166-2171. | |
[31] |
何腾霞, 李振轮. 耐冷好氧亚硝酸盐型反硝化细菌的鉴定及脱氮特性研究[J]. 生物技术通报, 2015, 31(10):191-198.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.10.002 |
He TX, Li ZL. Identification and denitrification characterization of a psychrotrophic and aerobic nitrite-bacterium[J]. Biotechnol Bull, 2015, 31(10):191-198.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.10.002 |
|
[32] |
李誉琦, 马佩钰, 刘涵, 等. 一株耐高温亚硝酸盐型反硝化细菌的鉴定及脱氮特性[J]. 生物技术通报, 2019, 35(9):194-201.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0130 |
Li YQ, Ma PY, Liu H, et al. Identification and denitrification characters of a high-temperature-resistant nitrite-denitrifying bacterium[J]. Biotechnol Bull, 2019, 35(9):194-201. | |
[33] |
杨洋, 左剑恶, 沈平, 等. 温度、pH值和有机物对厌氧氨氧化污泥活性的影响[J]. 环境科学, 2006, 27(4):691-695.
pmid: 16767989 |
Yang Y, Zuo JE, Shen P, et al. Influence of temperature, pH value and organic substance on activity of ANAMMOX sludge[J]. Environ Sci, 2006, 27(4):691-695.
pmid: 16767989 |
[1] | 余洋, 刘天海, 刘理旭, 唐杰, 彭卫红, 陈阳, 谭昊. 羊肚菌菌种生产车间气溶胶微生物群落研究[J]. 生物技术通报, 2023, 39(5): 267-275. |
[2] | 张宇红, 董先博, 刘香宇, 许家琪, 徐子祾. 新型异养硝化-好氧反硝化菌Paracoccus sp. QD-19的分离及脱氮特性研究[J]. 生物技术通报, 2023, 39(3): 301-310. |
[3] | 李会杰, 董莲华, 陈桂芳, 刘思渊, 杨佳怡, 杨靖亚. 食品中椰毒假单胞菌微滴式数字PCR定量检测方法的建立[J]. 生物技术通报, 2023, 39(1): 127-136. |
[4] | 贺丽娜, 冯源, 石慧敏, 叶建仁. 具有杀线活性马尾松内生细菌的筛选与鉴定[J]. 生物技术通报, 2022, 38(8): 159-166. |
[5] | 高宇轩, 靳静晨, 徐利杉, 高雅娟, 张闻天, 李晨晨, 张国伟, 靳永胜. 耐盐异养硝化-好氧反硝化菌Bacillus megatherium N07的分离及脱氮特性[J]. 生物技术通报, 2022, 38(7): 247-257. |
[6] | 孙德权, 陆新华, 李伟明, 胡玉林, 段雅婕, 庞振才, 胡会刚. 介孔二氧化硅纳米粒在农业中的应用[J]. 生物技术通报, 2022, 38(5): 228-239. |
[7] | 付雅丽, 彭万里, 林双君, 邓子新, 梁如冰. 香茅醇假单胞菌SJTE-3的短链脱氢酶SDR-X1的克隆及酶性质测定[J]. 生物技术通报, 2022, 38(3): 121-129. |
[8] | 胡珊, 梁卫驱, 黄皓, 徐匆, 罗华建, 胡楚维, 黄晓彦, 陈仕丽. 中药渣堆肥中解磷细菌的筛选、鉴定及其拮抗作用[J]. 生物技术通报, 2022, 38(3): 92-102. |
[9] | 张漫漫, 何腾霞, 丁晨雨, 陈梦苹, 吴启凤. 生物脱氮中工程纳米颗粒的毒害作用及减毒措施的研究进展[J]. 生物技术通报, 2022, 38(2): 227-236. |
[10] | 孙靖雅, 马玉超. 假单胞菌Tw224抗砷基因簇的功能研究[J]. 生物技术通报, 2022, 38(1): 141-149. |
[11] | 洪军, 卫夏怡, 吉冰洁, 叶延欣, 程天赐. 铜绿假单胞菌对鲎素耐药前后的差异表达基因及SNP变化研究[J]. 生物技术通报, 2021, 37(9): 191-202. |
[12] | 伍婷婷, 桂哲, 秦迎秋, 谢志雄. σ Factor SigW/Anti-σ Factor RsiW参与东湖假单胞菌HYS对秀丽隐杆线虫毒性作用[J]. 生物技术通报, 2020, 36(10): 142-149. |
[13] | 王亚妮, 宋金龙, 韩刚, 穆迎春, 江旭, 王金耀, 阮志勇, 李乐. 孔雀石绿降解菌群多样性及高效降解菌的降解特性分析[J]. 生物技术通报, 2019, 35(9): 150-155. |
[14] | 任磊, 刘斌, 蔺中, 甄珍, 刘月廉, 胡汉桥, 闫艳春. 一株耐盐对硝基苯酚降解菌的分离及其降解机理研究[J]. 生物技术通报, 2019, 35(9): 184-193. |
[15] | 李文甫, 杜柳冰, 刘思莹, 翁美遂, 舒琥, 陈琼华. 一株高效好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮性能研究[J]. 生物技术通报, 2019, 35(9): 202-209. |
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