芽孢菌株及应用

核心技术介绍

陕西紫瑞生物科技有限公司的这个发明属于微生物技术领域，具体公开了一株芽孢菌株及其应用。本发明首先获得了一株芽孢菌株，该芽孢菌株的保藏编号为CGMCCNo.18773。该芽孢菌株能够利用餐厨垃圾作为碳源产生生物表面活性剂。由该芽孢菌株制成的培养物能够显著促进番茄和玉米的生长，表现出兼具药效和肥效的双重生物调节功能。并且还发现，由该芽孢菌株制成的培养物可以应用于植物病原菌的生物防治，能够对多种植物病原菌表现出良好的抑菌活性，进一步拓展了生物表面活性剂在农业生产领域的应用。此外，本发明还提供了一种制备生物表面活性剂的新工艺，采用餐厨垃圾为碳源，降低了生产成本，实现了资源的循环利用。

技术领域

[0001]本发明涉及微生物技术领域，特别是涉及芽孢菌株及其应用。

背景技术

[0002]生物表面活性剂是一种由微生物或动植物产生的天然表面活性剂，它不仅具有可以媲美化学表面活性剂的增溶和乳化性能，还具有许多化学表面活性剂所不具有的优势：如更好的稳定性、生物可降解性，以及环境安全性。因此，生物表面活性剂也被广泛应用于石油化工，医药和食品等多个领域。越来越多的研究关注表面活性剂产生菌的挖掘，芽孢杆菌(Bacillus spp.)作为生物表面活性剂产生菌的重要来源菌，目前也受到科研人员的高度重视。

[0003]但是，目前生物表面活性剂的产生都需要菌株通过发酵高浓度的葡萄糖来获得，这就提高了生物表面活性剂的生产成本，使其在农业上的应用受到限制。因此，利用廉价底物如餐厨垃圾等廉价发酵基质替代葡萄糖作为碳源，进一步降低生物表面活性剂的生产成本将是推动其应用的关键，但是目前仍未见有相关报道。此外，目前科研人员对生物表面活性剂产生菌的应用侧重于工业和环境修复领域，极少关注其在农业生产领域中的应用。

发明内容

[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一株芽孢菌株，同时还提供了芽孢杆菌的应用。

[0005]首先，本发明提供了一株芽孢菌株，该芽孢菌株的保藏编号为CGMCC No.18773。

[0006]所述保藏编号为CGMCC No.18773的芽孢菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(China General Microbiological Culture Collection Center，CGMCC)，地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101，保藏编号为CGMCC No.18773，保藏日期2019年10月31日，分类命名为：芽孢杆菌(Bacillus sp.)。

[0007]本发明提供的芽孢菌株，所述菌株的16S rRNA基因序列如SEQ ID NO:1所示。

[0008]本发明提供的上述芽孢菌株能够利用餐厨垃圾作为碳源产生生物表面活性剂。

[0009]本发明还提供了由上述的芽孢菌株制成的培养物，所述培养物由芽孢菌株以餐厨垃圾为碳源制得。

[0010]本发明提供了上述培养物作为植物促生剂的应用；优选地，作为番茄和/或玉米促生剂的应用。

[0011]本发明还提供了上述培养物作为生物表面活性剂的应用。

[0012]本发明还提供了上述培养物在防治植物病害中的应用，优选地，所述植物病害为圆斑病病原菌、小斑病病原菌、尖孢镰刀菌、木贼镰刀菌、禾谷镰孢菌、拟轮枝镰孢菌和/或层出镰孢菌引起的病害。

[0013]本发明提供的培养物，由上述芽孢菌株制备的发酵培养液制得，所述发酵培养液采用的发酵培养基以餐厨垃圾为碳源。

[0014]进一步地，本发明提供的培养物，由上述芽孢菌株制备的发酵培养液制得，所述发酵培养液采用的发酵培养基按质量体积比计，其成分组成为：K2HPO4 0.08～0.12％，KH2PO4 

0.08～0.12％，MgSO﹒7HO 0.01～0.03％，NaNO 0.04～0.06％，(NH)SO 0.04～0.06％，CaCl 0.0008～0.0012％，FeSO 0.0004～0.0006％，酵母粉0.01～0.03％，餐厨垃圾5～8％，pH为6.0～7.5。

[0015]更优选地，所述发酵培养液采用的发酵培养基按质量体积比计，其成分组成为：K2HPO4 0.1％，KH2PO4 0.1％，MgSO4﹒7H2O 0.02％，NaNO3 0.05％，(NH4)2SO4 0.05％，CaCl2 

0.001％，FeSO 0.0005％，酵母粉0.02％，餐厨垃圾6％，pH为7.0。

[0016]进一步优选地，所述培养物通过以下步骤制得：

[0017](1)将所述芽孢菌株接种于液体种子培养基，培养获得种子培养液，之后将所述种子培养液离心，收集得到的菌体用无菌生理盐水悬浮，制成种子悬液；

[0018](2)将所述种子悬液接种到发酵培养基中，接种后控制发酵培养基中菌液的起始OD ＝1，之后培养制得发酵培养液；

[0019](3)将所述发酵培养液离心，取上清液，之后调节所述上清液pH值至1.5～3，然后离心收集沉淀，所得沉淀用去离子水悬浮得到沉淀悬浮液，调节所述沉淀悬浮液pH值至7.5～8.5，得到弱碱性液体，所述弱碱性液体经冻干获得所述培养物。

[0020]制得的培养物可以作为生物表面活性剂使用；并且发现该培养物可以作为植物促生剂使用，在番茄和玉米促生方面具有显著效果；同时还发现，该培养物可以应用于防治植物病害中，在防治由圆斑病病原菌、小斑病病原菌、尖孢镰刀菌、木贼镰刀菌、禾谷镰孢菌、拟轮枝镰孢菌以及层出镰孢菌引起的病害中取得了很好的效果。

[0021]本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的芽孢菌株是一株高产生物表面活性剂菌株，可以用于生产生物表面活性剂，并且经实验证明，该芽孢菌株在促进植物生长方面也有显著效果，尤其对番茄和玉米幼苗的生长具有明显的促进作用；

(2)采用本发明的芽孢菌株制备生物表面活性剂时，使用的发酵培养基可以餐厨垃圾为碳源，餐厨垃圾可以是食堂、饭店和日常家庭生活所产生的剩菜剩饭，用餐厨垃圾代替高浓度的葡萄糖，不仅能够实现资源的回收利用，同时显著降低了生物表面活性剂的生产成本；

(3)本发明芽孢菌株制备得到的生物表面活性剂具有良好的表面活性剂性能，并且对多种植物病原菌，如圆斑病病原菌、小斑病病原菌、尖孢镰刀菌、木贼镰刀菌、禾谷镰孢菌、拟轮枝镰孢菌和层出镰孢菌均具有良好的抑制作用，这是生物表面活性剂可作为活性物质拮抗多种病原真菌的首次发现。

本发明提供了一株新的芽孢菌株，该芽孢菌株能够显著促进番茄和玉米的生长，表现出兼具药效和肥效的双重生物调节功能。由该芽孢菌株生产的表面活性剂可以应用于植物病原菌的生物防治，能够对多种植物病原菌表现出良好的抑菌活性，进一步拓展了生物表面活性剂在农业生产领域的应用。此外，本发明还提供了一种制备生物表面活性剂的新工艺，采用餐厨垃圾为碳源，降低了生产成本，实现了资源的循环利用。

发酵使用餐厨垃圾为碳源，餐厨垃圾俗称泔脚，又称泔水、潲水。根据来源不同，餐厨垃圾主要分为餐饮垃圾和厨余垃圾。前者产生自饭店、食堂等餐饮业的残羹剩饭，具有产生量大、来源多、分布广的特点，后者主要指居民日常烹调中废弃的下脚料，数量不及餐饮垃圾庞大。餐厨垃圾水分含量高、易腐烂变质，散发恶臭，且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质，对环境卫生造成恶劣影响；但餐厨垃圾有机物含量丰富，餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，从化学组成上，有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐，营养丰富的餐厨垃圾也是宝贵的可再生资源。本发明通过提供一株新的芽孢菌株，该芽孢菌株能够利用餐厨垃圾为碳源生产生物表面活性剂，并且该生物表面活性剂在植物促生和植物病害防治中都具有显著效果，在农业中具有广泛的应用前景，因此，本发明为餐厨垃圾的资源化利用提供了一种新的途径，并且具有显著的经济效益和环保效益。

本发明技术先进性

芽孢杆菌是目前应用最广泛的微生物肥料菌种，涉及微生物菌剂、生物有机无机复合肥等新兴肥料产品，2019年单一枯草芽胞杆菌市场总值达到3.8亿元，预计2026年可以增长到6.8亿元，年复合增长率（CAGR）为8.7%。本专利的专利菌株芽孢杆菌CGMCCNo.18773不但具有对作物的促生作用，而且能利用有机废弃物-餐厨垃圾等产生表面活性剂从而防止多种植物病害，该菌株有望成为未来市场以有机废弃物生产生物肥料的的主导菌种，相关产品具有巨大的市场前景。

      与国内同类产品的比较分析

本技术从菌种筛选、保存及产品研发属于源头创新，具有一定的难度，不是一般企业可以模仿的。因为是发明专利，目前国内没有相同产品，与目前市场上同类芽孢杆菌产品所具有的单一特点相比，我们的技术的专利菌种及相关产品具有促生、抗病及清洁环境的特点，是同类产品没法比拟的。国外也未有相关类技术的报道。

产品或技术成熟度

目前产品研发团队根据专利技术的应用和支撑，目前我们已经有利用本专利技术的产品十余种，从2019年我们的开始小田实验，大田实验，小批量生产，量产，到目前我们的产品已经稳定运行3年。

专利技术实施情况摘要

本发明属于微生物技术领域，具体公开了一株芽孢菌株及其应用。本发明首先获得了一株芽孢菌株，该芽孢菌株的保藏编号为CGMCCNo.18773。该芽孢菌株能够利用餐厨垃圾作为碳源产生生物表面活性剂。由该芽孢菌株制成的培养物能够显著促进番茄和玉米的生长，表现出兼具药效和肥效的双重生物调节功能。并且还发现，由该芽孢菌株制成的培养物可以应用于植物病原菌的生物防治，能够对多种植物病原菌表现出良好的抑菌活性，进一步拓展了生物表面活性剂在农业生产领域的应用。此外，本发明还提供了一种制备生物表面活性剂的新工艺，采用餐厨垃圾为碳源，降低了生产成本，实现了资源的循环利用。

自主实施情况

目前本专利技术实施方为自主实施，由我公司陕西紫瑞生物科技有限公司，借助专利技术，深层研发，把技术转化成产品，目前我们已经有利用本专利技术的产品十余中，商业模式主要以全国代理和直营销售两种模式。产品主要销往眉县、风翔区、凤县、千阳、周至县、户县、岐山县、扶风县、武功县、礼泉县、大荔县、蒲城县、旬邑县、富县、江苏、上海、贵州、新疆等地区，为眉县猕猴桃产业，扶风、风翔、千阳苹果产业，凤县花椒产业的高质量发展，提供高品质的肥料供给，保障宝鸡农产品高质量，高品质，高价值化发展。目前年生产“佳禾家旺”牌生物有机肥，生物菌剂，水溶肥一万一千吨，年销售收入900万元。

目前国家实施的“有机肥替代化肥”项目，“高标准农田建设”项目，水肥一体化项目中，耕地质量保护项目，我们的专利技术是顺应了国家政策，尤其是在国家这些政策持续的进程中，我们专利技术转化的系列产品，获得发展空间和国家政策的支持，每年都获得政府的大量采购。

本公司的“芽孢菌株及应用”项目发明通过提供一株新的芽孢菌株，该芽孢菌株能够利用餐厨垃圾为碳源生产生物表面活性剂，并且该生物表面活性剂在植物促生和植物病害防治中都具有显著效果，在农业中具有广泛的应用前景，因此，本发明为餐厨垃圾的资源化利用提供了一种新的途径，并且具有显著的经济效益和环保效益。

经济效益

施用专利产品后，经调查猕猴桃、苹果、等水果，蔬菜粮食品质提高，口感更好。每亩产量均有提高，商品率提高，为果农增产增收，经济效益显著。

生态效益

推广增施专利产品后，促进果园小生态平衡，绿色植被覆盖，增强土壤保水性，减少果农灌溉次数，在每年的高温期每家每户减少一次灌溉，以眉县为例全县节约用水30万吨水。为节约地下水资源做出贡献。专利产品施用后能增加土壤有机质及有益活性菌含量，相应提高田间持水量，增强保肥抗旱能力，土壤将有效改善土质，促进提质增效，加快分解化肥和农药残留速率，生态效益逐步凸显。

社会效益

       通过专利产品替代化肥项目实施，改变了果农施肥习惯，减少了土壤化肥使用量，有效解决了土壤盐碱化，减少了化肥对土壤污染等问题，提高了广大果农对产品的认识。施用产品后能改善果品品质，减少虫卵、病菌对土壤及果树的侵害，让眉县猕猴桃品牌名扬三秦，享誉全国。拓宽了老一辈果农的视野，不在一味增施氮磷钾，科学种植，合理施肥，促使果品提升的同时节约成本，保护环境，提高农产品的竞争力，发展绿色可持续的健康农业做出重大贡献。产品施用后能增强作物长势，提高抗病抗逆性，并逐步培肥地力，改善果园耕地质量和环境，增加产量，提高耕地综合生产能力，确保果品生产安全，促进农业可持续发展，社会效益显著。