成果名称: 嗜热微生物种质资源库建设及应用研究
完成单位: 广东省科学院生态环境与土壤研究所
主要人员: 余震,温俊林,刘晓明,傅 鹏,周普雄
介绍:

    1. 课题来源与背景。 课题来源:广东省科技计划项目“嗜热微生物种质资源库建设及应用研究”(项目编号: 2017A030303057)。 我国是世界上十个生物多样性大国之一,生物物种极为丰富。面对二十一世纪经济发展的机遇和挑战,以现代生物技术为基础的生物资源开发是我国未来全球生物资源竞争的一个战略重点。具有行业特色的生物资源的共享和开发是其中极为重要的环节。嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微生物,在有机固体废物高温好氧堆肥中发挥重要作用。目前,尚未见到专门用于服务有机废物高温好氧堆肥嗜热微生物的菌种资源库及基因库建设的报道。

     2. 技术原理及性能指标。 本项目以自主知识产权的有机废物高温好氧堆肥嗜热微生物为基础,通过嗜热微生物的筛选与鉴定及国内外微生物资源的引进,建立了高温好氧堆肥嗜热微生物菌种资源库,形成了专业微生物菌种资源库专用信息平台,实现菌种资源的高效管理和信息共享。在此基础上,探讨了等多株嗜热微生物在有机废物高温好氧堆肥的作用机制及其功能,开发出嗜热微生物菌剂3个,为嗜热微生物资源的研究及资源共享提供了良好的技术支持。项目申请专利2件,发表SCI论文2篇,完成了项目合同规定的指标。 (1)建立了有机废物高温好氧堆肥嗜热微生物菌种资源库:以全国各地丰富的天然极端高温环境中采集土壤或底泥为样品,基于MFC技术的高通量筛选系统及传统的富集技术,结合涂布、划线等传统手段,筛选了具有去除或降解污染物能力约100余株,发现并命名Negativibacillus thermophilus、Planifilum caeni、Kroppenstedtia guangzhouensis、Bacillus thermocopriae、Bacillus immobilis等6个高温嗜热菌属。以购买及交换引进方式,收集国内外嗜热微生物菌株200余株。以此为基础,初步建立了集菌种资源筛选、鉴定、保存与资源共享、菌株规模为300余株的嗜热微生物菌种资源库。 (2)嗜热微生物堆肥功效的基础性能及微生物复合菌剂制备:针对不同的嗜热微生物菌株功能及生理生化特性,选用6株嗜热微生物模式菌株为研究对象,分别在实验室及工厂化超高温好氧堆肥复杂体系下验证嗜热了微生物作为接种剂的效果及环境效应,并探讨了嗜热微生物在有机废物堆肥过程的作用机制及效果,建立了嗜热微生物基础性能和应用的评价体系。并以此建立了基于嗜热微生物作为堆肥接种剂的的有机废物超高温好氧发酵技术,开发出超高温好氧堆肥专用复合微生物菌剂2种,为嗜热微生物的产业化应用奠定了基础。 (3)建立了规范化的资源信息管理系统:以嗜热微生物菌种信息为研究对象,采用计算机数据库技术,构建了嗜热微生物菌种资源数据库管理及查询系统,为菌种资源库的动态管理提供方便,也为有关科研工作及应用开发提供科学准确的资料,促进资源共享,提高研发效率。

     3. 技术的创造性与先进性: (1)建设了首个嗜热微生物菌种资源库:利用微生物燃料电池(MFC)原理,建立了高通量胞外呼吸菌筛选系统,从极端嗜热环境如温泉、超高温好氧堆肥等环境中分离获得了300余株嗜热微生物。经鉴定发现分属于25个属、72个种,并以此为基础建立了我国第一个嗜热微生物资源库。发现并命名Negativibacillus thermophilus、Planifilum caeni、Kroppenstedtia guangzhouensis、Bacillus thermocopriae、Bacillus immobilis等6个菌属高温条件下的有机污染物降解新功能,为研究有机废物超高温好氧堆肥提供了宝贵的微生物种质资源。 (2)嗜热微生物基础性能研究及土壤原位修复功能的应用评价体系:针对不同的嗜热微生物菌株功能及生理生化特性,选用6株嗜热微生物模式菌株为研究对象,分别在实验室及工厂化超高温好氧堆肥复杂体系下验证嗜热微生物作为接种剂的效果及环境效应。从堆肥温度、C/N比、种子发芽指数及堆肥腐殖化程度及表征等等多方面系统评价了嗜热微生物的基础性能,并以此建立了基于嗜热微生物作为堆肥接种剂的的有机废物超高温好氧发酵技术,开发出超高温好氧堆肥专用复合微生物菌剂2种,为嗜热微生物的产业化应用奠定了基础。 (3)建立了规范化的资源信息管理系统及共享平台:以嗜热微生物菌种信息为研究对象,采用计算机数据库技术,构建了嗜热微生物菌种资源数据库管理及查询系统。嗜热微生物菌种资源数据库集菌种资源筛选、鉴定、保存与资源共享于一体,开发的系统不仅为菌种资源库的动态管理提供方便,还为有关科研工作及应用开发提供科学准确的资料,促进资源共享,提高研发效率。

    4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性。 技术成熟度:本项目以嗜热微生物为出发菌株,开发出有机废物超高温好氧堆肥专用微生物菌剂,产品处于中试阶段。 适用范围:项目产品主要用于有机废物高温好氧堆肥发酵。 安全性:项目产品可加速有机废物超高温好氧发酵腐殖化过程,减少臭气排放,安全性好。

    5. 应用情况及存在的问题: 项目开发的产品专用微生物菌剂微生物修复菌剂,已应用于有机废物资源化处置,结果表明,有机废物升温速度快,发酵周期缩短5-8天。

    6. 历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2021-08-02
研究起止时间: 2017-01-01至2018-12-31
所属行业: 水利、环境和公共设施管理业
所属高新技术类别: 环境保护
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2019-10-24