搭载神舟九号飞船的硅链霉菌及其制备的太空微生物肥料

摘要

本发明公开了一种搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces silaceus）SCXL-S9CGMCCNo.7256及其应用制备太空微生物肥料。所述的太空微生物肥料由有机混合物发酵基料和硅链霉菌SCXL-S9CGMCCNo.7256菌剂混合组成，有机混合物发酵基料由有机物基料以畜禽粪便、秸秆、腐植酸按重量比7：3：2组成，有机物基料按重量比添加1%的腐熟复合菌剂，腐熟复合菌剂由枯草芽孢杆菌和嗜热侧孢霉和哈茨木霉三种菌剂以重量比1：1：1进行混合；硅链霉菌剂按照重量百分比5%比例添加至有机混合物发酵基料制备获得太空微生物肥料，在棉花、马铃薯种植增产效果显著，具有重要应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及放线菌应用技术领域，具体的，本发明涉及一种搭载神舟九号飞船的硅链霉菌及其制备的太空微生物肥料的技术领域。 

背景技术

链霉菌分类属于细菌界、厚壁菌门、放射细菌纲、放射细菌亚纲、放线菌目、链霉菌亚目、链霉菌科中惟一的一个特大属,是放线菌的典型代表。链霉菌属（Streptomyces）是至今放线菌中种类最多，数量最大的一个属，已知种达500多个，广泛分布于自然界。广泛分布于含水量较低、通气良好、有机质丰富和微碱性的土壤中,在淡水、海水及其淤泥中也有分布。少数种类是人体和动植物的病原菌。有发育良好的分枝菌丝，菌丝无横隔，分化为营养菌丝、气生菌丝、65孢子丝。孢子丝再形成分生孢子。孢子丝和孢子的形态、颜色因种而异，是分种的主要识别性状之一。已报道的有千余种，主要分布于土壤中。已知放线菌所产抗生素的90%由本属产生。菌丝纤细、无隔、多核、分枝，革兰氏阳性，菌丝体发达，分化成基内菌丝和气生菌丝，后者成熟后发育成孢子丝，其形态多样(直、波曲、螺旋、轮生)，可裂生大量分生孢子进行散播、繁殖。菌落小而致密、干而不透明，幼时表面光滑、边缘整齐、颜色单调、不易挑起，继而发展成绒毛状、表面起粉、色泽丰富，正反面颜色往往不同。各个种都能利用葡萄糖。有较强的淀粉和蛋白质水解能力(尤其是角蛋白)。链霉菌是一类具有重要药用价值的微生物，早期发现的抗生素绝大多数是由该属的菌种产生，如抗细菌抗生素链霉素、卡那霉素、红霉素、氯霉素、四环素、新生霉素等，抗真菌抗生素灰黄霉素以及抗肿瘤抗生素柔红霉素、丝裂霉素、平阳霉素等。70年代后，随着疾病相关分子靶标的不断揭示和筛选新模型的不断建立，从链霉菌的代谢产物中又发现了大量传统抗生素以外的药理活性物质，如酶抑制剂，免疫调节剂、受体拮抗剂等。 

太空，是指地球大气层以外的宇宙空间。国际航空联合会定义在100公里的高度为卡门线，为现行大气层和太空的界线定义。太空具有特殊的环境，微生物在强辐射、微重力、高真空、重粒子辐射、转γ座子活化、交变磁场等太空诱变因子以及运载火箭发射和卫星返回地面时的强烈震动等因素综合形成的太空环境的作用下，相对呈漂浮伸展状态的生物染色体很容易受到外界因素的冲击，引起碱基的缺失、置换或插入（如引起生物DNA大分子断裂，使双螺旋中的氢键断裂，或断裂后再交叉联接，或促使碱基降解），从而改变基因内部原有的碱基及排列顺序，引起表型发生改变，产生新的遗传变异，返回后再经地面选育，培养出高产、优质的微生物新品种。微生物体经过空间诱变以后，突变率大大提高，专家根据空间实验和地面实验对照结果，测算验证其变异量高出地面现有手段几个数量级（地面、植物、微生物变异量为 20~200 万分之一，而空间变异量是千分之几甚至有的达到百分之几），这个优势是地面生物体自发突变及物理化学等诱变无法比拟的。 

生物在太空环境中性状发生改变的主要原因是，太空环境因素引起染色体损伤，导致生物体对受损部位进行修复，在大量修复过程中造成修复出错，使染色体DNA结构发生改变而造成表达性状的变异。航天生物技术开辟了有效培育新品种及特异种质资源的新途径，为人类进入航天时代展示了美好的前景，具有十分广阔的市场。开展空间生物技术研究和探索，是发展现代工农业的一项全新尝试，是当今世界工农业领域中最尖端的科学技术课题之一，有着十分诱人的发展前景。随着我国“神舟”系列载人航天飞船的不断发射，以及其它可利用的空间探测手段的应用，我国空间生物搭载的步伐将会不断加快。经过空间搭载的微生物菌种变异幅度大，有益变异增多，返回地面后经过科学的培养、筛选，可以从中获得在地面进行微生物诱变中较难得到的和可能有突破性影响的罕见突变，从而在其中选育出有利、高效的正突变菌株，稳定后投入生产应用，产生巨大的社会效益。 

太空搭载微生物已有多年历史，因太空具有超真空、超洁净、微重力、强辐射的特殊环境。太空环境因素引起染色体损伤，导致表达性状的变异。由于太空育种的精确度上难以控制，带有一定的盲目性，因而种子被高能离子击中的次数并不是越多越好，在太空中停留时间并不是越长越好。只要高能离子能够准确击中种子的DNA链条，并且是向着人类需要的方向组合就可以。太空育种结果与在太空停留时间没有太大关系。我国神舟系列飞船搭载微生物经过太空特殊环境的影响后，在经过筛选、淘汰、育种等各个环节，最终培养出高质量、高效率的菌株。目前，太空还搭载微生物受到各个行业的重视。太空搭载微生物的研究已获得了突破性的成果。在微生物制药、微生物肥料、酿酒业等各方面取得了重大成就。太空搭载微生物具有广阔的研究前景和实际价值。现有技术研究表明，一些微生物在失重条件下的基因表达（活动）模式与正常情况下有些不一样。比如，有一种常见的致病微生物——沙门氏菌，在微重力条件下培养之后，其毒性大大增强了。一份实验结果显示，经过航天飞行的沙门氏菌对小鼠的致病性几乎是地球上对照组细菌的3 倍。2004年初，一批啤酒酵母被贴DNA“条形码”标签，送上国际空间站进行实验。研究者们在地球上模拟的微重力环境下，发现有些致病微生物的毒性增强了。从60年代至今,中国、前苏联、美国都做了大量的微生物航天搭载实验。系统的研究了微生物在空间生长规律及宇航员体内微生物生长状况。大量研究表明,空间各种条件如宇宙射线、交变磁场、微重力、高真空等环境因素对微生物生长、繁殖产生了显著影响,并且某些研究己经从分子学水平得到验证。微生物生长周期短、体积小、重量轻、易变异等优势,决定其在航天诱变育种有其得天独厚的优势。我国从1987年以来,基于微生物经航天搭载在空间条件下产生各种显著的可遗传变化,开始了微生物诱变育种的研究,并且已有相当一部分研究成果应用到生产当中,产生了积极的社会效益和经济效益。 

目前国内外研究进展：Homeck等对芽孢杆菌孢子和大肠杆菌(pUCl9质料)航天搭载以后的生存能力、his位点突变(芽孢杆菌)、lac位点突变(大肠杆菌)、DNA链的断裂及修复系统的效率等进行了研究，并与地面处理材料进行了比较，结果表明孢子突变频率提高，但对质粒DNA无影响．Jian-Jun Qi(2003)采用改良的CTAB方法提取经太空飞行的4株Ganoderma lucidurn菌株的DNA,用AFLP法分析遗传性状的改变情况，结果4株均出现正突变；我国学者翁曼丽在大肠杆菌空间诱变变异规律方面做了大量的工作，创造不同条件搭载三株大肠杆菌菌种的结果表明，经小生物舱搭载的A3菌株产生的lac突变体的频率是地面对照的67倍；铅罐中搭载I拘CSHl08菌株产生Arg+的回复突变频率是场面对照的10倍左右，而且回复体中无抑制基因的突变频率明显增加。由此可见，空间条件有可能显著地提高微生物中某些基因的突变频率，空间处理可成为获得微生物优良菌种的有效途径(翁曼丽，1998)。1987年中国科学院微生物所、遗传所、上海植物生理所和解放军兽医大学等单位搭载了10多种微生物材料(刘正常，1987；刘禄祥，1996)，结果显示，微生物生长速度有较大变异，有明显提高、不变、降低甚至天亡的三种类型。纤维素酶、果胶酶、淀粉酶的产生菌选出效价成倍提高的菌株；双歧杆菌发生良好的变异，菌株稳定性大大提高；芽孢杆菌的超氧化物歧化酶的活性也得到较大提高。1988年继续利用卫星搭载微生物菌种，返回后进行突变株系的筛选，从中选出经济性状良好的纤维素酶菌种，已在生产上发挥良好的作用；中国科学院微生物所二次搭载产邻苯二酚1，2双加氧酶株假单胞菌№．40(Pseudomonassp，1987)；1990年卫星处理的平均酶活力为106，并从中分离出相对酶活力139的菌株，产酶量较稳定。微生物所刘志恒等1994年搭载了甘露聚糖酶产生菌，在空间处理后选出的个别菌株比对照提高90％以上，蛋白酶提高50％-70％。王璋等将产谷氨酰胺转胺酶链霉菌搭载上“神舟4号"无人飞船进行航空育种，发现搭载菌株的菌落形态发生变异，并与产酶能力有一定相关。通过对搭载菌株的初筛与复筛的菌种选育驯化，获得一系列产酶能力大幅度提高的优良突变菌株，产酶活力提高了30％以上(李明风和蒋兴村和1987；)。中科院微生物所刘志恒等1996年搭载的NIKKO霉素产生菌选出抗生素效价提高13％-18％，NIKKO霉素X组分和z组分亦有所提高(刘志恒等，1998)。自1998年至2003年，亨通光华公司“神舟三号”口服液的生产菌种连续4次搭载神舟号系列宇宙飞船菌种邀游太空身价成倍增一利用太空搭载技术育种。 

20世纪70年代，美国宇航局提出开发利用空间微重力等资源进行空间制药，在世界范围内引起了广泛的重视。通过航天诱变育种技术，已经选育出一些效价高、品质优的抗生素和酶制剂菌种，如抗异性强的双歧杆菌、庆大霉素、泰乐菌素、NIKKO霉素产生菌、高纤维素酶饲料添加剂菌种、高蛋白饲料酵母、强分解钙的酵母高产的食用菌、灵芝及其优质孢子粉等。有的已经在生产上应用，在不增加成本的基础上可以成倍地提高产量。1999 年，西安亨通华制药有限公司首次将生产菌种α-溶血链球菌通过“神舟”一号飞船送上太空。此后，各种菌株经“神舟”二号、三号、四号、六号飞船和第十八、二十、二十一和二十二颗返回式卫星多次搭载，在太空环境下成功实现多次诱变，获得了无可替代、无法模拟的累加效应。随着我国“神舟”系列载人航天飞船的不断发射，以及其它可利用的空间探测手段的应用，我国空间生物搭载的步伐将会不断加快。 

随着全球粮食需求的增长与耕地面积减少的矛盾日益加剧，如何提高土地的生产能力是国际社会持续关注的热点，上世纪40年代，陆续发现了能够固氮、解磷、解钾的微生物菌种，进而研发出微生物肥料，利用微生物生命活动提高土壤肥力和农作物产量；由于微生物种类繁多，功能多样，研究和应用的潜力巨大；英国167年的长期土壤试验样品监测表明，土壤微生物在培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药残留的吸收、降低农作物病害发生，促进农作物秸秆和城市垃圾的腐熟利用，保护环境，以及提高农作物产品品质和食品安全等方面表现出了不可替代的作用；美国、德国、日本和前苏联等国家也有近百年的土壤肥力监测历史，验证了土壤微生物不可替代的功效。目前微生物肥料生产使用过程中采用的菌种都是从土壤中分离纯化的，很容易变异、退化。这个问题成为困扰我国微生物肥料生产和发展的瓶颈。人工杂交、自然选种、诱发突变都是遗传育种的重要方法。而我国从1987年就开始的太空育种技术，使微生物肥料菌种育种的前景更加看好。太空育种技术为微生物肥料生产菌种的选育提供了一个最新的途径。 

太空微生物肥料的研究现状：利用太空的综合环境，使微生物菌种发生突变，再经过活化、淘汰、选育，最终选出活性高、抗逆性强的生产菌种。2002年12月30日，4个微生物肥料菌种的样品作为我国首次上天的微生物肥料菌种，搭乘神舟四号飞船开始了太空育种的航行。科技人员希望利用太空的特殊环境引发其可遗传性变异，从中定向筛选培养出优良新品种。7天后，菌种随飞船顺利返回地面。微生物肥料菌种细胞返回地面后，科技人员对菌落形态、菌体形态、温度生长、芽孢耐热性、代谢产物等进行了一系列观察研究。选育出了具有固氮、解磷、解钾能力强并互不拮抗的多种菌株，研制了适应优良菌种快速生长繁育的高效专用培养基，制成了增效复合微生物菌种剂，增强了菌种抗逆性，使菌种保存期达到2年以上，是国家标准的4倍。成功解决了原有微生物菌种在生产中存在的菌种活性差、发酵时间长、 有效活菌少、保存时间短等重大技术难题，提高了有效活菌总数和质量，使产品在实践应用中取得良好效果。经田间实验初步表明：大田作物平均增产15%左右，经济作物平均增产25%左右，在提高产品品质、降低有害物质含量、调节土壤理化性状等方面均有显著效果。利用太空技术和微生物发酵技术制成高效多元复合微生物肥料，为微生物肥料应用开拓了一条新路，对发展生态农业，提高化肥利用率和土壤肥力均具有十分重要的意义。 

硅链霉菌繁育在土壤中，它在生长过程中能大量解离土壤中已经固化的大量不能被农作物吸收的氮、磷、钾，提高化肥的利用率，有效缓解由于大量使用化肥而造成的土壤板结等负面作用。同时，又能生成多种生长类激素，促进作物生长，提高其抗逆性状。硅链霉菌还能产生多种抗菌素，抑制病菌生长，这对消除土传病菌非常有利；但是，土壤中自然生长的硅链霉菌数量太少，微不足道；而目前国内还没有此类菌种的人工生产，也没有相应的生产工艺和生产设备。加大对于土壤中硅链霉菌的分离筛选获取高效可利用的菌种，特别是充分利用太空搭载后筛选的硅链霉菌及其探讨制备的太空微生物肥料的技术都具有重要现实作用和价值。 

发明内容

针对现有技术中未见有关硅链霉菌的报道及其应用微生物肥料的现状，本发明目的在于提供一种搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256及其应用制备太空微生物肥料的技术方案。 

本发明的技术方案：通过分离筛选和优化获取硅链霉菌出发菌株，通过太空环境的进一步的优化获得性能稳定高表达的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256，并且通过应用制备太空微生物肥料获得良好的效果。本发明有效解决了现有微生物复合肥发酵中的技术难题，综合解决固氮、解磷、解钾效果，同时方便农民，简单实用。 

具体的，本发明提供了一种经搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256。 

本发明所提供的微生物菌株硅链霉菌（Streptomyces  silaceus），由新疆山川秀丽生物有限公司从新疆多年苜蓿种植区宿根中分离、筛选、驯化获得，经过优选，其中菌种编号为 SCXL-S9，该菌株适合适用高氏一号培养基：KNO₃ 1克、NaCL 0.5克、可溶性淀粉20克、MgSO₄ ·7 H₂O 0.5克、K₂HPO₄ 0.5克、FeSO₄ ·7 H₂O 0.01克、 琼脂20克、蒸馏水1000毫升。培养条件: pH7.2-7.4，温度28℃—30℃，培养时间：5—6天，菌落明显呈圆形，边缘光滑，气生菌丝乳白色，基生菌丝浅黄色，孢子淡粉红色，产杏黄色可溶性色素；按照该菌种的菌落形态、生理生化特性，结合该菌种的分类进化分析，生物学分类名称为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus），其为典型的放线菌。 

申请人将菌种编号为 SCXL-S9的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）的菌种通过搭载神舟九号飞船于2012年6月16日在中国酒泉卫星发射中心升空，经过13天飞行，返回舱于6月29日回收着陆。通过试验研究，该菌种通过利用空间环境中宇宙辐射、失重、微重力、弱地磁场等综合作用，诱导基因组织发生改变，改造和提高菌种的生物学功能，申请人将搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9进一步的筛选、培养、驯化和选育工作，并将菌种编号为 SCXL-S9保藏于布达佩斯条约微生物国际保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（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，保藏日期为2013年2月21日，菌种保藏号为CGMCC No.7256。 

同时，本发明提供菌株硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256的发酵工艺： 

1、种子培养：将硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9的孢子接种于斜面培养基，28℃培养8天到气生菌丝丰满，即得到斜面菌种，并在500ml玻璃瓶中装入100ml种子培养基，28℃、180rpm培养96小时，得到种子液。斜面培养基和种子培养基都选用高氏一号培养基：KNO₃ 1克、NaCL 0.5克、可溶性淀粉20克、MgSO₄ ·7 H₂O 0.5克、K₂HPO₄ 0.5克、FeSO₄ ·7 H₂O 0.01克、 琼脂20克、蒸馏水1000毫升。

2、发酵培养：在500ml的三角瓶中装100ml发酵培养基，接种5ml得到的种子液，在28℃、180rpm培养10天，收获发酵液。发酵培养基选用高氏一号培养基：KNO₃ 1克、NaCL 0.5克、可溶性淀粉20克、MgSO₄ ·7 H₂O 0.5克、K₂HPO₄ 0.5克、FeSO₄ ·7 H₂O 0.01克、 琼脂20克、蒸馏水1000毫升。 

进一步，本发明提供一种利用硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256制备太空微生物肥料的制备方法，具体制备方法步骤如下： 

（1）将有机混合物发酵基料重量含水量为25%，压实后堆积用塑料膜覆盖密封，经自然发酵，当堆积温度高于65℃时，进行翻堆，堆放发酵腐熟15-30d，期间翻动5-10次。有机混合物发酵基料由有机物基料和腐熟复合菌剂组成，有机物基料并按重量比添加1%的腐熟复合菌剂，有机物基料以畜禽粪便、秸秆、腐植酸按重量比7：3：2组成，腐熟复合菌剂由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Ehreuberg Cohn）和嗜热侧孢霉（Sporotrichum thermophile Apinis）和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)三种菌剂以重量比1：1：1进行混合；枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Ehreuberg Cohn）和嗜热侧孢霉（Sporotrichum thermophile Apinis）和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)三种菌剂制备按照现有技术提供的常规方法制备获得。

（2）选用菌剂为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256经发酵制备获得。培养硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256，将硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9的孢子接种于斜面培养基，28℃培养8天到气生菌丝丰满，即得到斜面菌种，并在500ml玻璃瓶中装入100ml种子培养基，28℃、180rpm培养96小时，得到种子液，在28℃、180rpm培养10天，收获发酵液，即获得硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256菌剂，活菌数高于15.3亿/克，杂菌数低于5.3%；斜面培养基和种子培养基选用高氏一号培养基。 

（3）将步骤（2）制备的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256菌剂按照重量百分比5%比例添加至步骤（1）制备的有机混合物发酵基料，经充分搅拌制备获得太空微生物肥料。 

本发明通过利用上述制备方法制备获得太空微生物肥料。所述的太空微生物肥料由有机混合物发酵基料和硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256菌剂混合组成，其中，有机混合物发酵基料由有机物基料以畜禽粪便、秸秆、腐植酸按重量比7：3：2组成，有机物基料按重量比添加1%的腐熟复合菌剂，腐熟复合菌剂由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Ehreuberg Cohn）和嗜热侧孢霉（Sporotrichum thermophile Apinis）和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)三种菌剂以重量比1：1：1进行混合；硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256菌剂经发酵制备获得，并按照重量百分比5%比例添加至有机混合物发酵基料制备获得太空微生物肥料。 

通过实施本发明具体的发明内容，可以达到以下技术效果： 

1. 本发明提供的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256搭载菌株在太空遨游后，在生物学特性上增加了优势，菌种生长速率提高，孢子分化成熟度提早，生物菌种对pH有更好耐受性，活菌数高于15.3亿/克，杂菌数低于5.3%，经过试验研究表明，以此优良菌种用于生产生物肥和有机肥，将会大大降低生产成本，提高产品质量，对于改善新疆干旱半干旱地区盐碱化土壤环境有着重要意义。

2. 将本发明提供的太空微生物肥料在棉花、马铃薯种植以及在极端干旱条件下葡萄种植中的应用后，棉花单株铃数和单铃重均有增加，籽棉产量提高11.9%-13.9%，获得了良好的增产效果；作为马铃薯是块茎类作物，通过拌种及沟施等方式应用均能显著提高马铃薯产量，与对照相比，分别增加38.4%和32.2%，与施化肥及其他肥料相比，分别增产24.0和18.4%；通过在经济作物棉花、葡萄以及蔬菜作物马铃薯应用本发明提供微生物有机肥的效果试验可以看出，在提高作物产量效果显著，可单独施用，有良好培肥地力，稳定产量的作用；也可与化肥进行配施，在土壤保育的同时尽快获得高产；对块茎类作物也可进行沾根，施用方法多样，田间应用简便，能够兼顾环境友好和产量提升。 

附图说明

图1为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256的分类进化树图。 

图2为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256的菌落形态图。 

图3为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256的菌体电子显微镜观察图。 

图4为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256制备太空微生物肥料的工艺流程图。 

具体实施方式

下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。 

本发明中选用的菌种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Ehreuberg Cohn）和嗜热侧孢霉（Sporotrichum thermophile Apinis）和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)三种菌种，有机物基料和生产设备都为本领域熟知选用的，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。 

实施例一：硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256的筛选、分类及鉴定

通过从从新疆多年苜蓿种植区宿根中分离、筛选、驯化获得，经过优选，其中菌种编号为 SCXL-S9，该菌株适合适用高氏一号培养基：KNO₃ 1克、NaCL 0.5克、可溶性淀粉20克、MgSO₄ ·7 H₂O 0.5克、K₂HPO₄ 0.5克、FeSO₄ ·7 H₂O 0.01克、 琼脂20克、蒸馏水1000毫升。培养条件: pH7.2-7.4，温度28℃—30℃。培养时间：5—6天，菌落呈圆形，边缘光滑，气生菌丝乳白色，基生菌丝浅黄色，孢子淡粉红色，产杏黄色可溶性色素；按照该菌种的菌落形态、生理生化特性，结合该菌种的分类进化分析，生物学分类名称为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus），其为典型的放线菌。

申请人将菌种编号为 SCXL-S9的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）菌种通过搭载神舟九号飞船于2012年6月16日在中国酒泉卫星发射中心升空，经过13天飞行，返回舱于6月29日回收着陆。通过试验研究，该菌种通过利用空间环境中宇宙辐射、失重、微重力、弱地磁场等综合作用，诱导基因组织发生改变，改造和提高菌种的生物学功能，并将搭载菌株搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9进一步的筛选、培养、驯化和选育工作，并将菌种编号为 SCXL-S9保藏于布达佩斯条约微生物国际保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（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，保藏日期为2013年2月21日，菌种保藏号为CGMCC No.7256。 

基于16S rDNA 序列扩增和PCR 产物测序，获得rDNA 序列经GenBank  Blast 同源序列比对分析，其与现有技术所报道的已知链霉菌种Streptomyces silaceus  同源性较高，相似度：98.99%；从GenBank 中获取硅链霉菌标准菌株16S rRNA 基因序列，进行同源进化分析，构建系统进化树，结果参见附图1；结果显示，菌种编号为 SCXL-S9的 菌株隶属于硅链霉菌（Streptomyces  silaceus），与Streptomyces silaceus 亲源关系最近，同源相似性为98.99%，确定菌株SCXL-S9 为硅链霉菌，结合上述提供的菌种编号为 SCXL-S9的菌落形态、生理生化特性，生物学分类名称为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）。 

实施例二：搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9的分析

以下实验中，搭载菌株为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256，而CK菌株为对照试验菌株，即未经搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9。

1.搭载菌株的菌落培养  

“神舟”九号飞船返回后，将各搭载组的试管中生长存活孢子以孢子悬浮液的制备方法，用无菌生理盐水轻轻洗出，离心洗涤2次后称重。适当稀释后涂布分离培养基平板，30℃培养72h以上，观察生长菌落形态状况，计数并换算存活率和形态突变率。

存活率(％)=100％×(搭载菌株的生长菌落数／未搭载菌株的生长菌落数) 

形态突变率(％)=100％×(搭载菌株平板的形态突变菌落／搭载菌株平板的总菌落)

未搭载菌株与搭载菌株同样的方法进行试验和测计，生长菌落数以cfu/g孢子计算。接着，根据以往育种实验经验，从生长的菌落有针对性地大量挑取可能与产酶能力有关联的形态变异型的突变菌落。

2.初筛方法 

采用蛋白质交联絮凝一沉淀试验日，初步淘汰低产酶菌株，并在分离培养基上将选出的高产搭载突变株进行2～3代传代培养，以初步确保菌种性能稳定性。

3.复筛方法 

初筛得到的高产酶菌株经斜面活化后，进行摇瓶发酵试验测定酶活。突变菌株与对照菌株相比较，相对酶活≤90％的为负突变株，相对酶活≥110％的为正突变株，相对酶活在90％～100％的视为等性变异株，并分别计算正突变率、负突变率和等性突变率。

从表观特性、生理生化特性、分子生物学特性等方面分析硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9神九空间搭载菌株进行分析。 

表观特性 

通过平板菌落形态和单菌落形态分析可知，硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9神九空间搭载菌株在高氏一号培养基上菌落圆形，边缘光滑，气生菌丝乳白色，基生菌丝浅黄色，孢子淡粉红色，产杏黄色可溶性色素。参见附图2.

菌体光学显微镜观察：利用高氏一号培养基，经过5天的培养，在40倍物镜下，可见硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9搭载菌株为螺旋状。

菌体电子显微镜观察：利用高氏一号培养基，经过14天的培养，可见硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9搭载菌株为螺旋状孢子丝，参见附图3；培养特征：在高氏一号培养基上培养11天后，搭载菌株硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9的培养特征基本一致，基丝均为米白色，气丝为淡黄色，孢子为白色。 

2．生理生化特性 

通过抑菌活性检测得知：从表1可以看出，搭载菌株硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9对革兰氏阳性菌（枯草芽孢杆菌）和真菌（尖镰孢霉）的抑制能力均无显著差别。抗菌活性测试—抑菌圈直径（cm）枯草芽孢杆菌为0.75，尖镰孢霉为0.69。

表1：抗菌活性测试—抑菌圈直径（cm）      

试验菌和测试菌       搭载菌株CK菌株枯草芽孢杆菌0.750.76尖镰孢霉0.690.65

从表1可以看出，搭载菌株抗革兰氏阳性菌（枯草芽孢杆菌）和真菌（尖镰孢霉）的能力传代后略有提高，但总体上差别不大；CK菌株抗菌活性传代后较初始菌株增加较明显。

表2：碳源利用实验结果（0为不能利用，1为可以利用） 

碳源及选用的菌株D-阿拉伯糖D-棉子糖果糖D-半乳糖α-乳糖D-木糖蔗糖L-山梨糖甘露醇纤维二糖搭载菌株1111111111CK菌株1111111111

通过碳氮源利用试验结果通过从表2可以看出，搭载菌株和CK菌株对表中十种碳源的利用能力无明显差别。

表3 氮源利用实验结果（0为不能利用，1为可以利用） 

 从表3可以看出，搭载菌株和CK菌株对表中十种氮源的利用能力无明显差别。

酶学实验选择淀粉酶分解实验、产H₂S实验进行对比得知：硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9搭载株可分解淀粉，不产生H₂S。选用高氏一号培养基：KNO₃ 1克，NaCL 0.5克，可溶性淀粉20克，MgSO₄ ·7 H₂O 0.5克，K₂HPO₄ 0.5克，FeSO₄ ·7 H₂O 0.01克 琼脂20克，蒸馏水1000毫升。培养条件: pH7.2-7.4，温度28℃—30℃，培养时间 ： 5—6天；在4℃下，培养16天，搭载菌株均能生长，且未见孢子产生，生长情况差异不显著；在55℃下，菌株不能生长。 

pH、温度耐受实验：从表4可以看出，在pH=7、8、9条件下，搭载菌株与CK菌株生长情况无明显差别，但在pH=6、 10条件下，搭载菌株较CK菌株生长情况更好，搭载菌株显示了较高pH耐受能力。 

表4： pH耐受实验（+为可以生长，++为生长一般，+++为生长良好） 

选用的菌株pH6pH7pH8pH9pH10搭载菌株++++++++++++CK菌株+++++++++

在4℃下，培养16天，搭载菌株与CK菌株均有生长，且均未见孢子产生，生长情况差异不显著；在55℃下，两株菌均不能生长。

实施例三：搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256的发酵工艺

1、种子培养

（1）将链霉菌LS462的孢子接种于斜面培养基，28℃培养8天（到气生菌丝丰满），即得到斜面菌种。

（2）在500ml玻璃瓶中装入100ml种子培养基。 

（3）从步骤（1）的斜面挖块接种至步骤(2)的培养基，28℃、180rpm培养96小时，得到种子液。 

（4）斜面培养基和种子培养基都选用高氏一号培养基：KNO₃ 1克、NaCL 0.5克、可溶性淀粉20克、MgSO₄ ·7 H₂O 0.5克、K₂HPO₄ 0.5克、FeSO₄ ·7 H₂O 0.01克、 琼脂20克、蒸馏水1000毫升。 

2、发酵培养 

（1）在500ml的三角瓶中装100ml发酵培养基。

（2）在步骤（1）的培养基中接种5ml步骤1得到的种子液，28℃、180rpm培养10天，收获发酵液。 

（3）发酵培养基选用高氏一号培养基：KNO₃ 1克、NaCL 0.5克、可溶性淀粉20克、MgSO₄ ·7 H₂O 0.5克、K₂HPO₄ 0.5克、FeSO₄ ·7 H₂O 0.01克、 琼脂20克、蒸馏水1000毫升。 

实施例四：太空微生物肥料的制备

利用硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256制备太空微生物肥料的制备方法，具体制备方法步骤如下：

（1）将有机混合物发酵基料重量含水量为25%，压实后堆积用塑料膜覆盖密封，经自然发酵，当堆积温度高于65℃时，进行翻堆，堆放发酵腐熟15-30d，期间翻动5-10次。其中，有机混合物发酵基料由有机物基料和腐熟复合菌剂组成，有机物基料并按重量比添加1%的腐熟复合菌剂，有机物基料以畜禽粪便、秸秆、腐植酸按重量比7：3：2组成，腐熟复合菌剂由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Ehreuberg Cohn）和嗜热侧孢霉（Sporotrichum thermophile Apinis）和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)三种菌剂以重量比1：1：1进行混合；枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Ehreuberg Cohn）和嗜热侧孢霉（Sporotrichum thermophile Apinis）和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)三种菌剂制备按照现有技术提供的常规方法制备获得。

（2）选用菌剂为硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256经发酵制备获得。培养硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256，将硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9的孢子接种于斜面培养基，28℃培养8天到气生菌丝丰满，即得到斜面菌种，并在500ml玻璃瓶中装入100ml种子培养基，28℃、180rpm培养96小时，得到种子液，在28℃、180rpm培养10天，收获发酵液，即获得硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256菌剂，活菌数高于15.3亿/克，杂菌数低于5.3%；斜面培养基和种子培养基选用高氏一号培养基。 

（3）将步骤（2）制备的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256菌剂按照重量百分比5%比例添加至步骤（1）制备的有机混合物发酵基料，经充分搅拌制备获得太空微生物肥料。 

实施例五：制备的太空微生物肥料应用的肥效试验

1.试验目的

在不同作物上，以常规施肥为对照，比较该发明提供采用搭载神舟九号飞船的硅链霉菌（Streptomyces  silaceus）SCXL-S9 CGMCC No.7256的发酵工艺制备的太空肥料在提高作物产量、提高和保持土壤肥力方面的效果。

2.试验作物及材料 

2.1棉花         

2.1.1试验材料

试验地点：新疆石河子142农场、新疆阿克苏农一师一团

棉花品种：新陆早26（新疆石河子）、新陆早33号（新疆阿克苏）、

试验土壤：两个试验点土壤类型均为灰漠土，其中石河子点土壤基本理化性状：有机质12.5g/kg，碱解氮49.0mg/kg，Olsen磷10.5mg/kg，速效钾220mg/kg，肥力中等。阿克苏点土壤基本理化性状为：有机质18.0g/kg，碱解氮79.0mg/kg，Olsen磷7.0mg/kg，速效钾289mg/kg，pH8.3，肥力中等，土壤含磷量偏低

2.1.2 试验设计：

1）常规施化肥+太空肥料50kg/亩

2）常规施化肥：根据两个试验点的基础肥力和生产实际，石河子按尿素25kg/亩+磷酸二铵20kg/亩，硫酸钾5kg/亩施用。灌溉方式为沟灌，施肥方法为，全部磷肥和钾肥以及有机肥作基肥，氮肥结合一水和二水开沟追施，一水追施10kg/亩，二水追施15kg/亩。阿克苏点按尿素29kg/亩、磷酸二铵18kg/亩施用。灌溉方式为滴灌，施肥方法为全部磷肥和钾肥以及微生物肥作基肥，氮肥结合滴灌随水分4次滴施。

试验设3次重复，小区面积为33-40m²

测试项目为棉花产量。

2.1.3试验结果与分析 

新疆棉花种植模式多样，也形成了较为成熟的技术措施，产量水平在全国排在前列，由于多年连作，造成了对土壤的掠夺性种植和土壤质量的下降。施用微生物有机肥料是外源补充有机质和激活土壤微生物活性的有效方式。

表5：施用微生物肥后产量差异 

从表5对施用本发明产品后，产量及其构成指标的影响可以看出，施用本产品后，棉花单株铃数和单铃重均有增加，籽棉产量提高11.9%-13.9%，获得了良好的增产效果。

2.2马铃薯 

2.2.1试验材料

试验地点：新疆吉木萨尔县大有乡

马铃薯品种：紫花白

试验土壤：土壤基本理化性状：有机质11.5g/kg，碱解氮38.0mg/kg，Olsen磷9.8mg/kg，速效钾214mg/kg，肥力中等。

2.2.2 试验设计及使用方法： 

1）本发明产品在播种前拌种，比例为种薯70kg拌1kg。

2）播种时沟施本产品，每亩用量50kg 

3）单施氮肥，每亩施用碳酸氢铵30kg，播种前撒施，翻耕播种。

4）对照，不施肥料 

试验设3次重复，小区面积为33m²，测试项目为马铃薯产量。

2.2.3不同施用方式对产量的影响 

    马铃薯是块茎类作物，土壤肥力及养分供应对块茎产量影响显著，从表6结果显示，拌种及沟施均能显著提高马铃薯产量，与对照相比，分别增加38.4%和32.2%，与施化肥相比，分别增产24.0和18.4%。

表6： 各处理马铃薯产量差异 

处理平均产量(kg/亩）较CK增产（%）较单施氮肥增产（%）处理142970±676a38.424.0处理241035±1385a32.218.4处理3（单施氮肥）34640±1733b11.6-处理4(CK)31050±1190c--10.0

从以上在经济作物棉花、葡萄以及蔬菜作物马铃薯应用本产品的效果试验可以看出，本发明产品在提高作物产量效果显著。通过选用小麦、水稻、向日葵等作物、经济作物应用本发明提供的太空肥料都具有明显的增产增效作用。本发明产品可单独施用，有良好培肥地力，稳定产量的作用；也可与化肥进行配施，在土壤保育的同时尽快获得高产。对块茎类作物也可进行沾根，施用方法多样，田间应用简便，能够兼顾环境友好和产量提升。