具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株及其应用的制作方法

本发明属于微生物，具体涉及具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株及其应用。

背景技术：

1、随着全球人口的增长和农业发展的集约化，农业固体废弃物（如作物秸秆、木屑等）的年产量不断增加。这些废弃物中富含木质纤维素等难降解成分，在自然环境中分解缓慢。长期积累不仅占用土地资源，还可能通过渗滤和挥发造成土壤与空气污染。同时，在农业生产与水产养殖等活动中，秸秆降解过程常伴随着氮素释放与转化，导致水体中氨氮、硝酸盐及亚硝酸盐等含氮污染物累积，进一步加剧水体富营养化、缺氧及生物毒性等生态风险，威胁着水生态系统的平衡和人类的水安全。

2、微生物降解技术因其成本低、环境友好等优势，已成为促进农业废弃物资源化利用及水体污染治理的重要手段。通过代谢作用，微生物不仅能够降解木质素等复杂有机物，还可参与氮素转化过程，实现复杂有机废弃物与含氮污染物的协同处理。然而，在高纬度或冬季低温环境下，微生物代谢活性显著下降，酶催化效率降低，导致木质素降解速率减缓，同时氮转化过程受阻，从而严重制约其在寒冷环境中的实际应用效果。这些影响导致木质素等复杂聚合物的降解周期延长，对废水中含氮污染物（氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐）的去除效率大幅下降，从而导致冬季农业固体废弃物堆肥成熟度不足、冬季（如东北地区）污水处理厂运行效率低下等实际问题。

技术实现思路

1、本研究从伯氏肩孔南极鱼（trematomus bernacchii）肠道中分离获得一株耐冷沙雷氏菌clb_antarctic_006 plus，该菌株在4 ℃-30 ℃、咸水和/或淡水环境中生长良好且具有多种类有机物分解代谢和氮素去除活性，其耐寒特性，如低于15 ℃，尤其是不高于10℃，更甚至是低至4 ℃，为低温环境中多种类有机物的降解与利用、及氮污染清除的实现提供可行性，在有机废弃物资源化利用及环境生物修复中展现出巨大的应用潜力。

2、本发明提供具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株，所述南极菌株的分类命名为

serratia proteamaculansclb_antarctic_006 plus，保藏编号为cctcc no：m20261129；所述南极菌株在4 ℃-30 ℃、咸水和/或淡水环境中具有有机物分解代谢和氮素去除活性，同时还具有木质素过氧化物酶高酶活。

3、所述有机物选自木质素、苯甲酸类、蛋白胨、醇类、乙酸类、d-氨基酸类、植物油、柴油中至少一种；其中，

4、所述苯甲酸类选自苯甲酸、苯甲酸盐、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸盐、3-羟基苯甲酸、3-羟基苯甲酸盐中至少一种，优选为苯甲酸、苯甲酸盐、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸盐中至少一种；

5、所述蛋白胨为胰蛋白胨；

6、所述醇类为甘油；

7、所述乙酸类选自乙酸和/或乙酸盐；

8、所述d-氨基酸类选自d-苯丙氨酸、d-丙氨酸、d-丝氨酸、d-谷氨酰胺中至少一种，优选为d-丙氨酸、d-丝氨酸、d-谷氨酰胺中至少一种；

9、所述植物油选自大豆油、亚麻籽油、葵花籽油中至少一种，优选为大豆油和/或葵花籽油。

10、所述氮素源于无机氮，选自氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐中至少一种。

11、本发明提供一种南极菌株的产物，为本发明上述具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株的培养物或发酵物。

12、本发明提供一种微生物制品，含有本发明上述具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株和/或该南极菌株的培养物或发酵物。

13、本发明上述具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株、或南极菌株的产物、或微生物制品在有机物降解和/或氮素去除中的应用。

14、所述有机物选自木质素、苯甲酸类、蛋白胨、醇类、乙酸类、d-氨基酸类、植物油、柴油中至少一种；其中，

15、所述苯甲酸类选自苯甲酸、苯甲酸盐、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸盐、3-羟基苯甲酸、3-羟基苯甲酸盐中至少一种，优选为苯甲酸、苯甲酸盐、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸盐中至少一种；

16、所述蛋白胨为胰蛋白胨；

17、所述醇类为甘油；

18、所述乙酸类选自乙酸和/或乙酸盐；

19、所述d-氨基酸类选自d-苯丙氨酸、d-丙氨酸、d-丝氨酸、d-谷氨酰胺中至少一种，优选为d-丙氨酸、d-丝氨酸、d-谷氨酰胺中至少一种；

20、所述植物油选自大豆油、亚麻籽油、葵花籽油中至少一种，优选为大豆油和/或葵花籽油。

21、所述氮素源于无机氮，选自氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐中至少一种。

22、本发明上述具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株、或南极菌株的产物、或微生物制品在污水或废水处理、和/或农林废弃物降解、和/或植物油或有机烃污染处理中的应用。

23、所述污水或废水包括但不限于生活污水或废水、生产污水或废水、养殖尾水或废水等。

24、所述农林废弃物包括但不限于秸秆、藤蔓、果渣、皮籽、花生壳、豆荚、糠麸‌（麦麸或稻壳等）、食用菌基质、薪柴、树皮、枝桠柴、树枝、卷皮、刨花、锯末等废弃木材等。

25、所述植物油包括但不限于大豆油、亚麻籽油、葵花籽油等，所述有机烃包括但不限于柴油等。

26、本发明提供一种农林废弃物的降解方法，步骤包括：使用本发明上述具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株、或南极菌株的产物、或微生物制品对农林废弃物进行发酵降解。

27、所述农林废弃物包括但不限于秸秆、藤蔓、果渣、皮籽、花生壳、豆荚、糠麸‌（麦麸或稻壳等）、食用菌基质、薪柴、树皮、枝桠柴、树枝、卷皮、刨花、锯末等废弃木材等。

28、本发明提供一种污水或废水的处理方法，步骤包括：在污水或废水中加入本发明上述具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株、或南极菌株的产物、或微生物制品对污水或废水中的有机物和/或氮素进行降解去除。

29、所述有机物选自木质素、苯甲酸类、蛋白胨、醇类、乙酸类、d-氨基酸类、植物油、柴油中至少一种；其中，苯甲酸类选自苯甲酸、苯甲酸盐、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸盐、3-羟基苯甲酸、3-羟基苯甲酸盐中至少一种；所述醇类为甘油；所述乙酸类选自乙酸和/或乙酸盐；所述d-氨基酸类选自d-苯丙氨酸、d-丙氨酸、d-丝氨酸、d-谷氨酰胺中至少一种；所述植物油选自大豆油、亚麻籽油、葵花籽油中至少一种。所述氮素源于无机氮，选自氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐中至少一种。

30、所述污水或废水包括但不限于生活污水或废水、生产污水或废水、养殖尾水或废水等。

31、本发明提供一种植物油或有机烃污染的处理方法，步骤包括：使用本发明上述具有有机物分解代谢及氮素去除功能的南极菌株、或南极菌株的产物、或微生物制品对植物油或有机烃进行降解去除。

32、所述植物油包括但不限于大豆油、亚麻籽油、葵花籽油等，所述有机烃包括但不限于柴油等。

33、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

34、（1）本发明clb_antarctic_006 plus菌株在4 ℃-30 ℃范围内持续生长，尤其是在4 ℃条件下的良好生长，具有较强的温度适应能力，尤其是显著的冷适应能力。

35、（2）本发明clb_antarctic_006 plus菌株在4 ℃-30 ℃范围内持续降解木质素，在4 ℃海水环境中培养5天实现约24%的木质素降解率，在4 ℃淡水环境中培养5天实现约15%的木质素降解率，显示出优异的低温木质素降解能力。

36、（3）本发明clb_antarctic_006 plus菌株在4 ℃、10 ℃条件下lip活性峰值分别达到约1250 u/l和1500 u/l，mnp峰值为14 u/l和36 u/l，lac峰值为约2 u/l，lip活性分别约为mnp的40倍以上、lac的700倍以上，lip表现出低温条件下的高酶活。clb_antarctic_006 plus在极低温条件下仍保持较高木质素降解效率和较高lip活性显示出显著的冷适应优势。

37、（4）本发明clb_antarctic_006 plus菌株不仅能完成木质素解聚，又能进一步利用木质素降解产物芳香族化合物，“高lip活性+完整芳香族化合物代谢通路”的组合可能是clb_antarctic_006 plus实现高效低温木质素降解的重要机制。本发明clb_antarctic_006 plus菌株还能利用蛋白胨、甘油、乙酸、植物油、d-氨基酸、柴油等复杂有机底物，具有较宽的代谢谱和环境适应能力，利于其在复杂环境中维持持续代谢和降解功能。

38、（5）本发明clb_antarctic_006 plus菌株同时还具备较强的脱氮能力。在实际废水样品处理实验中，96h内氨氮去除率接近80%。

39、本发明clb_antarctic_006 plus菌株兼具木质素降解和氮去除转化功能的特点，使其有望实现固体有机废弃物与含氮废水的协同治理。

40、本发明clb_antarctic_006 plus菌株不仅能够促进农林废弃物中木质纤维素的降解和资源化利用，还能够降低环境中的氮污染负荷，在寒冷地区农林、养殖废弃物资源化利用（如秸秆处理、养殖尾水净化）及低温生物修复等领域具有良好的应用前景。