发光细菌的研究和应用

发光细菌的研究和应用
发光细菌的研究和应用

发光细菌的研究和应用

杜宗军② 王祥红 李海峰 池振明

(中国海洋大学海洋生命学院 青岛266003)

摘 要 

发光细菌是一类在正常的生理条件下能够发射可见荧光的细菌,主要分布在海

洋环境中。发光细菌及其发光基因在环境监测等领域中具有广泛的应用价值。本文综述了发光细菌的分类、发光机理及其应用。关键词 发光细菌,分类,发光基因,环境监测

1 发光细菌的分类

发光细菌是一类在正常的生理条件下能够发射

可见荧光的细菌,这种可见荧光波长在450~490nm 之间,在黑暗处肉眼可见。目前,全世界已命名的发光细菌有以下几种[1,2]:①属于异短杆菌属(Xenorhabdus )的有发光异短杆菌(Xenorhabdus l u 2mi nescens );②属于发光杆菌属(Photobacteri um )的有明亮发光杆菌(Photosbacteri um phosphoreum )和鳆发光杆菌(P.leiognathi );③属于希瓦氏菌属

(S hew anella )的有羽田希瓦氏菌(S hew anella hanedai ),以前也曾经把它归类为交替单胞菌属(A lteromonas )的海氏交

替单胞菌(A lteromonas hanedia );④属于弧菌属(V ibrio )的有哈维氏弧菌(V ibrio harveyi )、美丽弧菌生物型Ⅰ(V .splen 2di dus biotype Ⅰ)、费氏弧菌(V .f ischeri )、火神弧菌(V .logei )和东方弧菌(V .orientalis )。霍乱弧菌(V .cholerae )和地中海弧菌(V .mediterranei )中

的某些菌株有发光现象,曾有报道易北河弧菌(V .

albensis )有发光现象,后将其重新分类归入霍乱弧

菌(V .cholerae )。另外,我国学者分离得到一株淡

水发光细菌青海弧菌(V .qi ng 2

haiensis )[3],目前还没有进入伯杰

氏手册。

在以上发光细菌中,发光异短杆菌(Xenorhabdus l umi nescens )、霍乱弧菌(V .cholerae )和青海弧

菌(V .qi nghaiensis )属于淡水发光菌,其余都是海

洋细菌。发光细菌主要分布在海洋环境中。

2 发光细菌的发光机理

发光机理的研究表明[4,5],不同种类的发光细菌的发光机理是相同的,是由特异性的荧光酶

(L E )、还原性的黄素(FMN H 2)、八碳以上长链脂肪醛(RCHO )、氧分子(O 2)所参与的复杂反应,大致历程如下:

FMN H 2+L E →FMN H 2?L E +O 2→L E ?FMN H 2?O 2+RCHO →L E ?FMN H 2?O 2?RCHO →L E +FMN +H 2O +RCOOH +光

概括的说就是,细菌生物发光反应是由分子氧作用,胞内荧光酶催化,将还原态的黄素单核苷酸(FMN H 2)及长链脂肪醛氧化为FMN 及长链脂肪酸,同时释放出最大发光强度在波长为450~490nm 处的蓝绿光。其中三步反应产生三种中间产物,寿命极短,很难分离出来。

荧光素酶是生物体内催化荧光素或脂肪醛氧化发光的一类酶的总称,细菌荧光素酶是含α、β两个多肽亚基的单加氧酶,只有两个亚基共存时才有活性。从不同海洋细菌中提取到的细菌荧光素酶其分子量差别较小。王安平等分离纯化了东方弧菌的荧光酶并对其酶学性质进行了研究,分离得到了两个分子量分别为44kD 和41kD 的亚基,该酶反应的最佳温度在18℃,超过25℃酶即迅速失活。

①②男,1974年生,硕士,讲师;研究方向:海洋微生物学;联系人。

(收稿日期:2003201223)

达尔文计划(162/8/065)资助项目。

3 发光细菌的应用

3.1 发光细菌在环境监测中的应用

环境中的污染物种类和数量日益增多,传统的分析鉴定手段难以达到实时、迅速、在线分析的要求。发展新的快速、准确评价各类污染物的毒性的有效方法显得非常迫切、必要。在急性毒性分析方面,新的检测手段在不断建立,其指示物包括酶、细菌、藻类、海洋浮游生物和鱼等。

发光细菌由于其独特的生理特性、与现代光电检测手段完美匹配的特点而备受关注,在环境监测中的应用也越来越广泛。发光细菌在正常的生理条件下能发出波长在450~490nm的蓝绿色可见光,在一定的试验条件下发光强度是恒定的。与外来受试物接触后,由于毒物具有抑制发光的作用,发光细菌的发光强度即有所改变,变化的程度与受试物的浓度在一定范围内呈相关关系,同时与该物质的毒性大小有关。外来受试物主要通过下面两个途径抑制细菌发光:①直接抑制参与发光反应的酶类活性;

②抑制细胞内与发光反应有关的代谢过程。凡能够干扰或破坏发光细菌呼吸、生长、新陈代谢等生理过程的任何有毒物质都可以根据发光强度的变化来测定。传统的毒性测试方法用鱼或原生动物进行试验,费用昂贵且费时较多,用细菌的生长状况或死亡率作为测定环境中毒物的指标,也需要较长时间。利用发光细菌来检测有毒物质,由于有毒物质仅干扰发光细菌的发光系统,费时较少且灵敏度高,操作简便,结果准确,所以利用发光细菌的发光强度作为指标来监测有毒物质,在国内外越来越受到重视。吴自荣等[6]利用发光细菌快速分析大气污染;张秀君等[7]利用发光细菌监测废水的综合毒性;李彬等[8]利用发光细菌诊断重金属污染土壤毒性;Yates 等[9]对黄曲霉素B1、桔霉素等8种霉菌毒素进行了发光细菌分析,结果发现8种毒素的毒性次序与哺乳动物细胞毒性试验结果一致。

利用发光细菌制作生物传感器,是人们研究的热点之一。目前制作生物传感器识别元件的生物材料有酶、菌体细胞、抗原类物质和核酸等,其中纯化的酶类经常用作生物敏感材料。但是纯酶价格很高而且容易失活,难以长期保存及使用,与酶相比,微生物细胞易于制备和保存,而且其中的活性酶类始终保持稳定状态,可以有效延长识别元件的使用寿命。因此,微生物细胞作为制备识别元件的生物材料,具有一定的优势。研究表明,发光细菌的发光强度与某些污染物的浓度呈较好的线性关系,能够稳定、灵敏、快速地反映环境中污染物的浓度变化,因此,利用发光细菌制备识别元件,成为国内外传感器研究和发展的热点。20世纪80年代初美国Beck2 man公司推出功能完备的生物毒性测试仪,它具有应用范围广,灵敏度高,相关性好,反应速度快等优点,发光细菌毒性测试(Luminescent bacteria toxicity test,L.B.T.)技术在世界范围内迅速推广。黄正等[10,11]利用发光细菌作为生物敏感材料,研制了用于污染物毒性监测的传感器,并且进行了环境中有毒污染物的快速检测。Alison M.Horsburgh等[12]利用基于发光细菌的生物传感器对水环境中的工业污染物进行了检测。随着科技的进步,L.B.T.技术与其他分析技术联合应用,扩大了应用范围,取得了很多成果。黄正等[13]将L.B.T.技术与Ames致突变试验、色谱/质谱分析方法结合起来,分析了武汉市工业废水的急性毒性、遗传毒性和主要毒物。

近年来,利用发光细菌毒性试验检测环境污染物急性毒性备受重视,我国于1995年将这一方法列为环境毒性检测的标准方法(G B/T1544121995)。相信这一技术会在我国的环保事业中发挥更大的作用。

3.2 发光基因的应用

3.2.1 发光基因的组成

发光基因(l ux gene)系统中包括结构基因l ux C,D,A,B,E和调节基因l ux I和l ux R等。从不同发光细菌中分离得到的发光基因其种类和数量有所差异,例如l ux F仅发现于明亮发光杆菌,但以上五个结构基因l ux C,D,A,B,E是普遍存在于已知的所有发光细菌中的。编码菌荧光素酶的基因是l uxA和l uxB,在l ux操纵子中,l uxA和l uxB是紧密相连的。以哈维氏弧菌(V ibrio harveyi)为例,其l uxA基因中含有1065bp,编码的α亚基是355个氨基酸的多肽,分子量为40kD;l uxB基因中含有972bp,编码的β亚基是有324个氨基酸的多肽,分子量为36kD。由α、β两亚基组成的荧光酶的分子量为76kD。编码脂肪酸还原酶(多肽转移酶和还原酶)的l ux C和l uxD位于l uxA、l uxB基因的上游一侧,编码合成酶的l ux E基因位于l uxA,l uxB基因的下游一侧。l ux C含有1431bp,编码的蛋白质含有477个氨基酸,分子量为55kD;l uxD编码的蛋白质分子量为33kD;l ux E编码的蛋白质分子量为42kD。在明亮发光杆菌中还发现有l ux F基因,

它通常位于l uxB和l ux E之间,其编码的蛋白质分子量为26kD左右,但l ux F基因在弧菌属和异短杆菌属中的发光基因系统中尚未被发现。在以上所有菌株的操纵子中,这些基因的顺序都相同,均为l ux CDAB(F)E。

在l ux系统中,结构基因上游有2个调节基因,它们是l ux I和l ux R。它们分别属于两个不同的操纵子之中,l ux I在右面的操纵子中,右面的操纵子中还含有l ux CDAB(F)E基因,l ux I位于l ux C的上游。l ux系统的整个结构如下:l ux R,l ux ICDAB (F)E。l ux I编码的是发光细菌自诱导物(autoin2 ducer)因子合成酶,l ux R编码的是发光系统的调节蛋白。研究表明,l ux I和l ux R基因的表达产物都是l ux系统完整表达并产生发光的调节物质,任何一个基因的有效突变都会改变l ux系统的表达水平,甚至使发光细菌变为暗变种。

3.2.2 l ux基因作为标记基因和报告基因

发光细菌所含的发光基因(l ux gene)表达的直接结果是产生生物发光,非常直观而且易于检测,因而被广泛应用于基因操作,作为标记(marker)基因和报告(reporter)基因来研究基因的转导、表达和调控。另外,通过基因工程而产生的很多基因工程发光细菌的研究和应用也很有价值。

完整的发光基因系统已经被成功地转入其他细胞中,如原核细胞、真核细胞和哺乳动物细胞。l ux 基因可以作为一个很好的标记基因重组在质粒载体或其他载体上。若将发光基因系统中的结构基因放在一个被试的启动子的下游,一并插入载体DNA 中进行转导实验,可通过宿主细胞是否发光确定转导是否成功,并通过宿主细胞的发光强度的高低来确定发光基因的转录表达水平和结构基因上游的启动子的活性大小。另外,还可以用发光基因来研究终止子(terminator)的活性大小,以及研究其他细胞内的某些基因的表达与调控的规律。利用含有l ux 系统的具有感染力的载体(噬菌体)在感染宿主细胞时能产生生物发光的现象,可以研究其感染的过程和机理。

3.2.3 基因工程发光细菌及其应用

基因工程发光细菌是指通过基因工程技术将lux系统导入其他非发光宿主细胞后,形成一类能够发光的细菌。利用基因工程发光细菌可以快速测定化学物质及环境污染物的毒性,确定生物的存活能力,快速确定环境污染的程度以及进行环境质量的评价。还可以利用基因工程发光细菌进行细菌在土

壤和水体中分布的研究等。

l ux基因作为报告基因,用其构建基因工程微生物,通过对光线的检测可以对微生物在环境中的生长、分布、活性等进行实时在线监测。王平等[14]研究了发光酶基因标记的荧光假单胞菌在小麦根圈的定植动态。柏建玲等[15]利用发光酶基因标记技术跟踪棉花根圈中的绿针假单胞菌。刘健等[16]通过三亲本杂交方法成功地用发光酶基因标记巨大芽孢杆菌A TCC14581,获得的标记菌株A TCC145812 L在不同条件下能稳定发光。将该标记菌株制成微生物制剂,并将其接种小麦,进一步研究了它在小麦根际的定殖动态和散布规律,取得了满意的结果。

某些细菌长期生活在含有某种化学物质的环境中,细菌基因组中含有对该物质具有特异性的诱导基因和降解基因,或具有对该物质的抗性基因。将这些基因与l ux基因融合构成重组体,在特异的化学物质存在时产生诱导作用,启动诱导基因并导致l ux基因表达,而由重组体的发光与否就可得知某化学物质是否存在。研究者们利用细菌对汞的抗性是依赖于Hg2+与mer R(汞抗性基因的调节基因)基因产物的结合和表达激活的原理,构建了由mer R基因和l uxAB基因融合的质粒载体,建立了发光强度与汞含量的关系。该系统灵敏度高而且专一性很强,用这种方法可检测出环境中纳克级的汞[17]。O.Selifonova等[18]将汞依赖性基因工程发光细菌做成光纤传感器,其检出灵敏度可达1nmol/ L。因此,利用这种物质依赖性的基因工程发光细菌在这种特异性物质的存在条件下高水平的表达出生物发光,且发光强度与该物质的剂量呈正相关的特点,可以检测环境中该物质的存在量。目前,已经构建了汞、砷、苯、萘等物质依赖性的基因工程发光菌,用于环境中此类物质的检测。

发光细菌经过各种理化方法诱变处理后失去发光的能力,成为暗变异株。在接触致突变物后,暗变异株可恢复一定的发光能力(通常可使暗变异株的发光强度增加1000倍左右)。利用暗变异株恢复发光的现象,可对各种遗传毒物进行筛选、检测。此法与其他微生物学方法(如Ames试验)相比有灵敏、简便、快速、无需严格无菌操作等特点。Ulitzur 等[19]利用自发突变的发光细菌暗变种,检验化合物的基因毒性,证实这一方法具有很高的灵敏度,与Ames试验结果相吻合,并进而开发了商品名称为“Mutatox”的检测系统。这是继发光细菌急性毒性检测的“Microtox”之后推出的又一项发光细菌检测

技术。

另外,将l ux系统导入某种噬菌体的DNA中,利用噬菌体与其宿主菌之间严格的特异性,可以检测宿主菌的分布、数量以及活性。Martin J.Loess2 ner等[20]将l uxAB基因整合到李斯特菌的专一性噬菌体中,构建重组噬菌体,对李斯特菌进行检测,灵敏度高而且速度很快,为环境微生物检测提供了一种灵敏有效的方法。

参考文献

[1]Holt J G,Krieg N R,Sneath P H A,et al.Bergeyπs

Manual of Determinative Bacteriology9th ed.Baltimore, USA:Williams&Wilkins,1994,71

[2]许鸿章,毕可纺,姜旭光.齐鲁渔业,1990,3:38

[3]朱文杰,汪杰,陈晓耘等.海洋与湖沼,1994,25(3):273

[4]王安平,朱文杰,郑幼霞.发光学报,1993,14(3):292

[5]张菊梅,吴清平,周小燕等.微生物学通报,2001,28

(5):98

[6]吴自荣,章平,裴秀英等.中国环境科学,1988,8(1):59[7]张秀君,韩桂春.中国环境监测,1999,15(4):39

[8]李彬,李培军,王晶等.应用生态学报,2001,12(3):443

[9]Y ates I E,Porte J K.A pplied and Environmental Mi2

crobiology,1982,44(5):1072

[10]黄正,汪亚洲,王家玲.传感器技术,1997,16(3):13

[11]黄正,汪亚洲,王家玲.环境科学,1997,18(4):14

[12]Horsburgh A M,Mardlin D P,Turner N L,et al.

Biosensors and Bioelect ronics,2002,17:495

[13]黄正.环境科学,1994,15(6):70

[14]王平,胡正嘉等.微生物学报,2000,40(2):150

[15]柏建玲,王平.微生物学报,1999,39(1):43

[16]刘健,李俊,姜昕等.微生物学通报,2001,28(6):1

[17]Hansen L H,S rensen S J.FEMS Microbiology L etters,

2000,193:123

[18]Selifonova O,Burlage R,Barkay T.A pplied and Envi2

ronmental Microbiology,1993,V59(9):3083

[19]Ulitzur S.M utation Research,1980,74:113

[20]Loessner M J,Rees C E D,Stewart G S A,et al.A p2

plied and Environmental Microbiology,1996,62(4): 1133

The Study and Application of Luminescent B acteria

Du Z ongjun,Wang Xianghong,Li Haifeng,Chi Zhenming

(College of Marine Life Sciences,Ocean University of China,Qingdao266003)

Abstract

Luminescent bacteria and its l ux gene were widely used in environmental monitoring.Most of the lumines2 cent bacteria come from the marine environments.In this article,the taxonomy,luminescent mechanisms and application of luminescent bacteria were reviewed.

K ey w ords:Luminescent bacteria,Taxonomy,l ux gene,Environmental monitoring

水中发光细菌的急性毒性快速检测技术

水中发光细菌的急性毒性快速检测技术 刘康 (北京市环境保护监测中心 北京 100048) 摘 要 现场检测中,通过对水体进行发光细菌急性毒性检测,快速判定水体的综合毒性和污染量级,起到早期预警作用。文章介绍了DeltaTox毒性仪及其工作原理和方法、毒性参照物实验和比对实验等内容。仪器通过高敏感度分析仪(光度计)测试发光细菌与水样混合后的光强度,并与空白实验的光强度比较,根据实验前后样本发光强度的变化得到光损失或光增益的百分比。该检测耗时短,操作简便,敏感度高,适用于现场检测或突发性污染事故的应急监测。 关键词 发光细菌;急性毒性;快速检测 Rapid Testing Technique on Acute Toxicity of Luminescent Bacteria in Water Kang Liu (Beijing Municipal Environmental Monitoring Center,Beijing,100048) Abstract By acute toxicity test using luminescent bacteria,the concerned water’s overall toxicity and polluted level can be rapidly determined right in field.This test can be used as an early warning.The essay introduced the working principle of DeltaTox instrument,the toxicity reference substance experiments and the contrast experiments,etc.The high-sensitivity analyzer(photometer)of the DeltaTox detects the light intensity of the mixture of the luminescent bacteria and the potentially contaminated https://www.360docs.net/doc/ca14245207.html,paring it with the blank test,we can obtain the percentage of optical loss and gain according to the luminous intensity of the simples before and after the experiment.This testing method is a simple,sensitive and rapid way which can be used both in pollution accidents and regular on-site testing. Key words Luminescent bacteria;A cute toxicity;Rapid testing 近些年,随着工农业的快速发展,各种有毒有害物质大量产生,它们随着地表径流直接排入到江、河、湖泊等环境水体中,给人类赖以生存的水资源带来了巨大威胁.为及时掌握水质情况,控制水体污染,提高水环境安全水平,为制定水污染防治措施提供技术支撑,需要对环境水体的水质进行便捷、快速地监测.目前对水体毒性物质的分析主要采用气相或液相色谱等化学分析方法进行。通过分析某一种或几种代表性污染物浓度来估测水体的毒性.其有效性并不为毒理学界广泛认同。另外.分析化学方法虽然精密度和灵敏度较高.但设备庞大,无法在野外进行水质毒性的快速检测。近来水质毒性的生物检测方法取得了快速的进展.尤其以发光细菌检测方法相对简便和快速,应用较广泛。 1 实验部分 1.1 仪器(试剂) DeltaTox是美国SDI(Strategic Diagnostics Inc)一种急性毒性检测系统,该毒性测试技术是一种基于生物传感技术的应急毒性检测系统,测定系统的基础是使用一种发光细菌即:费希尔弧菌(Vibrio fiseheri)。该毒性仪体积小、携带方便,工作温度在10°C -28°C之间,非常适合变化的现场环境。整个系统包括一台高灵敏度的分析仪(光度计)、干冻的细菌试剂、实验控制液和补充液。

光合细菌(PSB)的应用研究进展

光合细菌(PSB)的应用研究进展 The progress in application research on photosynthetic bacteria 李福枝刘飞曾晓希李小龙张凤琴 LI Fu-zhi LIU Fei ZENG Xiao-xi LI Xiao-long ZHANG Feng-qin (湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用省重点实验室,湖南株洲412008)(The Green Packing and Biology Nanometer Technology Application Laboratory,Hunan University of Technology,Zhuzhou,Hunan412008,China) 摘要:着重阐述光合细菌的分类、结构形态、菌体营养组成及在有机废水处理、光合产氢、生物制药、类胡萝卜素提取、辅酶Q提取、单细胞蛋白和水产、禽蓄养殖等方面的应用研究现状及前景。 关键词:光合细菌;废水处理;类胡萝卜素;光合产氢;单细胞蛋白;水产养殖 Abstract:The classification,morphological structure and triphic component of the photosynthetic bacteria were reviewed.And the current application of photosynthetic bacteria was reviewed in seven aspects of treatment of organic wastewater,hydrogen photo production,medicament biologic production,carotenoids extraction,coenzyme Q extraction,single cell protein(SCP)production,fishery culture and livestock culture. Keywords:Photosynthetic bacteria;Treatment of organic wastewater;Carotenoids; Hydrogen photo production;Single cell protein;Fishery culture —————————————— 基金项目:湖南省教育厅资助项目(项目编号:06C258) 作者简介:李福枝(1978-),女,湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用省重点实验室讲师。 E-mail:li-fu-zhi@https://www.360docs.net/doc/ca14245207.html, 通讯作者:刘飞 收稿日期:2007-09-28 光合细菌(Photosynthetic Bacteria,PSB)是自然界中重要的微生物类群,广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤中,因其具有固氮、产氢、固碳、脱硫、可氧化分解硫化氢、胺类及多种毒物的能力,而且具有生命力极强、营养要求低、生长繁殖快、无毒害性、富含蛋白质、类胡萝卜素、维生素、能净化水质等特点,被广泛应用到水产养殖、禽蓄养殖、污水处理、生物产氢、生物制药、生物色素提取等方面,成为现代生物技

光合细菌的功能及其在动物养殖中的应用

光合细菌的功能及其在动物 养殖中的应用 2003-09-25 摘要光合细菌是一类能进行光合作用 而不产氧的特殊生理类群原核生物的总称。它可 以利用光能,固氮合成有机物,也能通过多种方 式和途径转化不同类型的有机物和无机物质,而 且还具有独特的抗病、促生长以及提高畜禽生产 性能的作用,因而在畜禽以及水产动物养殖中具 有应用的潜力。 本文就光合细菌的功能及其在动物养殖中的应 用状况作一综述。 关键词光合细菌;生物学功能;畜禽;水产 养殖 中国分类号:S816.7 文献标识码: A 文 章编号:1004--0084(2003)07-0006-03 光合细菌(Photosynthetic bacteria,简称PSB) 是具有原始光能合成体系的原核生物的总称,它 广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、 活性污泥及土壤内,是一类以光作为能源、能在 厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有 机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合 作用的微生物。 PSB包括产氧光合细菌(蓝细菌)和不产氧光合 细菌两大部分,在实际中应用的大部分是不产氧 型光合细菌。不产氧光合细菌包括紫细菌 (Purple gacteria)、绿细菌(Green bacteria) 和日光杆菌属(Heliobacterium)、红色杆菌属 (Erythrobacter)等总共 27个属 66个种,近

几年来陆续还有一些新种报道。 1 光会细菌的生理特性及其功能 1.1亚光合细菌的生理特性 PSB是革兰氏阴性菌,菌体有球形、椭圆型、半环型,也有杆状和螺旋状。有些菌种的细胞形态还会随培养条件和生长阶段的不同而发生变化。光合细菌在10-45℃范围内均可生长繁殖,最佳温度在30-40℃。绝大多数光合细菌的最佳pH 值范围在7-8.5之间。钠、钾、钙、钴、镁和铁等是光合细菌生理代谢中的必需元素。 不产氧光合细菌是代谢类型复杂、生理功能最为广泛的微生物类群。各种光合细菌获取能量和利用有机质的能力不同,它们的代谢途径随环境变化可以发生改变。光合细菌从营养类型看包括光能自养型。光能异养型及兼性营养类型;从呼吸类型看包括好氧。厌氧和兼性厌氧型。 1.2光合细菌的生物学功能 l.2.l营养功能 有研究表明,PSB的菌体无毒,营养丰富,蛋白质含量高达64.15%-66.0%,而且氨基酸组成齐全,含有机体需要的8种必需氨基酸,各种氨基酸的比例也比较合理。PSB还含有丰富的B 族维生素,其含量见表1。PSB菌体内含有较高浓度的类胡萝素且种类繁多。迄今已从光合细菌中分离出80种以上的类胡萝卜素,并不断有新的报道。除此之外,细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子,具有很高的饲料价值,在养殖业

海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化_洪义国

Mini -Review 小型综述 微生物学报Acta Micro biologica Sinica 49(3):281-286;4M arch 2009ISSN 0001-6209;CN 11-1995 Q http : journals .im .ac .cn actamicrocn 基金项目:国家自然科学基金(30800032);广东省自然科学基金(84510301001692);中科院院长专项启动基金(07Y Q091001) *通信作者。Tel :+86-20-89023345;E -mai :jdgu @hkucc .hku .hk 作者简介:洪义国(1974-),内蒙赤峰人,博士,主要从事海洋环境与分子微生物学的研究。E -mail :yghong @scsio .ac .cn 收稿日期:2008-09-30;修回日期:2008-12-08 海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化 洪义国1,李猛2,顾继东 1,2* (1中国科学院南海海洋研究所,中国科学院热带海洋环境动力学重点实验室,广州510301) (2香港大学生物科学学院,香港) 摘要:细菌厌氧氨氧化过程是在一类特殊细菌的厌氧氨氧化体内完成的以氨作为电子供体硝酸盐作为电子受体的一种新型脱氮反应。厌氧氨氧化菌的发现,改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识:反硝化细菌并不是大气中氮气产生的唯一生物类群。而且越来越多的证据表明,细菌厌氧氨氧化与全球的氮物质循环密切相关,估计海洋细菌的厌氧氨氧化过程占到全球海洋氮气产生的一半左右。由于氮与碳的循环密切相关,因此可以推测,细菌的厌氧氨氧化会影响大气中的二氧化碳浓度,从而对全球气候变化产生重要影响。另外,由于细菌厌氧氨氧化菌实现了氨氮的短程转化,缩短了氮素的转化过程,因此为开发更节约能源、更符合可持续发展要求的废水脱氮新技术提供了生物学基础。关键词:厌氧氨氧化(Ana mmox )细菌;海洋氮循环;厌氧氨氧化体 中图分类号:Q938.1 文献标识码:A 文章编号:0001-6209(2009)03-0281-06 氮是生命活动必需的元素,是组成蛋白质、核酸等生物大分子以及氨基酸、维生素等小分子化合物的重要成分。氮通过在自然界中的不断循环,维持着整个生物圈的生态平衡和物种的不断进化。通过科学家们大量的长期的研究,目前对氮的生物地球化学循环有了基本的了解 [1] 。传统的观点认为,大 气中的氮气主要来源于微生物的硝化(Nitrification )和反硝化作用(Denitrification ),氨(NH 3)只能在有氧条件下才能被氧化成亚硝氮(NO -2)或硝氮(NO - 3),NO -2或NO -3再被还原成氮气(N 2)释放。近年来,微生物家发现了在厌氧条件下微生物能够以NO -2 作为电子受体将NH 3氧化成N 2的过程,而且认识到这一过程在自然界的氮循环中可能发挥极其重要的作用。这一发现改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识,近十年来在这一领域取得了很多突破性进展。 1 厌氧氨氧化的发现缘于偶然 长期以来,NH + 4的氧化一直被认为是在绝对有氧条件下进行的。1977年,Broda 根据热力学反应自由能计算和生物进化关系的分析,推测自然界中可能存在化能自养微生物将NH + 4氧化成N 2,但一直没有找到实验证据 [2] 。在上个世纪90年代,在荷 兰Delft 一个酵母厂的污水脱氮流化床反应器中,工人们发现了一个奇怪的现象,反应器中有NH + 4消失,且随NH + 4和NO - 3的消耗,有N 2生成。这一发现与原来认为的只有在有氧条件下才能去除NH + 4 的认识相违背。Delft 大学的微生物学家Gijs Kuenen 对这一现象进行详细研究,Kuenen 认为这一神秘的现象一定是由一种特殊的微生物作用完成的,而且这种微生物的发现可能为废水处理提供新的方法。如果这种微生物广泛分布在自然界中,那么这种代 DOI :10.13343/j .cn ki .wsxb .2009.03.009

光合细菌研究进展

光合细菌研究进展 摘要: 光合细菌分布广泛,本身无毒,富含蛋白质、类胡萝卜素等多种营养物质,得到广泛应用。光合细菌的分子生物学研究已开展了 40 多年,在固碳和蛋白质表达系统研究方面取得了丰硕成果。阐述了光合细菌 cbb 操纵子固碳的分子机制和光合细菌作为新型蛋白质表达系统的研究进展,提出了未来的研究重点,为光合细菌的综合开发和利用提供了新思路。 关键词: 光合细菌; 固氮; CbbR 转录蛋白; 表达系统 光合细菌分布广泛,遍及江河、沼泽、湖泊和海洋 等,具有固氮、制氢、固碳、脱硫等作用 [1] 。光合细菌生 命力强,容易培养,生长繁殖速度快,本身无毒,富含蛋 白质、维他命、类胡萝卜素等 [1-2] 。光合细菌发现于 19 世纪 30 年代,直到 20 世纪 70 年代才进行了深入、广泛 的研究,极大地推动了光合细菌的研究 [3] 。目前,光合 细菌在固碳和蛋白质表达系统等方面的研究取得了丰 硕的研究成果。 1 光合细菌固碳研究 光合细菌生命力旺盛,能够以好氧、厌氧和光合异 养等多种方式生长,在其生长代谢过程中伴随固碳作 用。光合细菌对二氧化碳的固定是通过卡尔文( Calvin - Benson - Bassham,CBB ) 循环,即戊糖磷酸途径实 现 [1] 。光合细菌在自养生长条件下,CBB 循环中的关键 酶可以得到诱导表达,如核酮糖-1. 5 -二磷酸羧化酶/ 加氧酶和磷酸核酮糖激酶。在光合异养条件下,二氧化 碳的固定能力是不固定的,与电子受体的还原势能有 关 [4] 。电子受体如二甲亚砜 DMSO 能够抑制 CBB 循环 酶的生物合成,从而失去固定二氧化碳的能力 [5] 。同 时,光照强度能够增强光合细菌固碳的能力 [6] 。光合细 菌固碳对其生长和分泌有机酸以及捕光色素蛋白复合

Lumifox2000便携式发光细菌水质综合毒性检测仪

产品名称:手持式发光细菌毒性检测仪 Product name: portable water toxicity detector 小巧、轻便的理想应急检测产品 Smart and lightweight product ideal for emergency 快速、准确 Fast, accuracy 一次性检测出水质综合毒性 detect comprehensive toxicity of water quality at a time 中文智能引导式操作界面 Chinese intelligent operation guide menu LumiFox 2000 手持式发光细菌毒性检测仪是朗石公司最新推出的专利产品,其 工作原理是通过检测水质综合毒性对发光细菌发光强度的抑制率来确定水样的毒性强弱。LumiFox 2000是手持式的,其最大优点是可在现场快速方便地进行水质毒性(尤其是对于未知化学污染物)检测。在出现水质污染紧急事故时,可以帮助您快速评估水样的污染程度。因此,它是一种理想的应急产品。 Lumifox2000 portable water toxicity detector is a patent product published by Labsun. The design principle on the basis is detecting the intensity of emitting-light of the bacterium for evaluating the toxicity of water sample. The portable Lumifox2000’s greatest strength is fast and easily on-site detecting poison materials in water (especially for un-known pollutant). When water pollution emergency occurred, Lumifox2000 can help you fast evaluate the pollution level. Consequently it is an ideal choice for emergency. 产品用途:水环境污染事故应急监测

光合细菌及其在农业中的应用

光合细菌及其在农业中的应用 光合细菌(Photosynthetic Bacteria,略作PSB)是一大类能进行光合作用的原核生物的总称。除蓝细菌外,都能在厌氧光照条件下,进行不产氧的光合作用。 根据“伯杰氏细菌鉴定手册”(第9版),不产氧型的光合细菌可分成以下6类,27属:●着色菌科(Chromatiaceae)(又称红色硫细菌、紫硫细菌),含9个属; ●外硫红螺菌科(Ectothiorhodospiraceae),含1属; ●红色非硫细菌(Purple nonsulfur bacteria),即原红螺菌科(Rhodospirillaceae),含6属; ●绿硫细菌(Green sulfur bacteria)即原绿菌科(Chlorobiaceae),含5个属; ●多细胞绿丝菌(Multicellular filamentous green bacteria),即原绿丝菌科 (Chloroflexaceae),含4属; ●盐杆菌(Heliobacterium),含2个属。 由于光合细菌在物质转化循环中的重要作用,以及菌体含有的丰富营养,使这类古老的微生物成为近二、三十年来人们开发利用的一大热点。大量的研究成果表明,光合细菌在农业、水产、污染治理与资源化等方面,有着巨大的实用价值,应用前景十分广阔。以下就光合细菌的主要性状、在农业等领域的应用、方法、作用原理等,作一简要介绍。 一、光合细菌的主要特征 1.光合细菌的形态学特征 ⑴PSB培养物的颜色 PSB因含有光合色素(细菌叶绿素、类胡萝卜素)而呈现一定颜色。除少数例外,一般说来,红螺菌科和着色菌科的菌呈红、粉红、橙黄、紫色或茶褐色;绿菌科和绿色丝状菌科的菌呈绿色。 红螺菌科和着色菌科的的培养物之所以呈现有黄色到紫色的各种鲜艳的颜色,这是由类胡萝卜素高浓度蓄积并掩盖了细菌叶绿素的色调而形成的。少数类胡萝卜素含量少的菌,或缺乏类胡萝卜素的变异株,便会显示细菌叶绿素的蓝绿色。 每个菌种各有自己的颜色,但由于培养条件的不同,其颜色会发生变化。例如,球形红菌(Rhodobacter sphaeroides)和荚膜红菌(Rhodobacter capsulatus)的厌氧液体培养物呈茶褐色,半好氧培养物呈红色。这是由于氧的存在使细胞内类胡萝卜素组成发生变化的缘故。 ⑵PSB细胞形状与大小 PSB菌体形态极其多样,有球状、卵状、杆状、弧状、螺旋状、环状、半环状、丝状,以及链状、锯齿状、格子状、网篮状等等。不仅不同的菌种有多种多样的形态,就是同一种类也往往由于培养条件和生长阶段等不同而使细胞形态发生变化。尽管如此,许多菌种在细胞形态上仍然是各具特征的。如球形红菌(Rhodobacter sphaeroides)的细胞为球状;红微菌属(Rhodomicrobium)细菌的细胞丝相连;绿突菌属(Prosthecochloris)的细胞为具突起之球菌等等。 细胞的大小因种类不同而变化很大。如Rhodocyclus gelatinosus在0.4~0.5*1~2微米,Chromatium okenii的细胞则大得多,大体在4.5~6.0*3~10微米。一般说来,红螺菌科细胞的大小为0.6~0.7*1~10微米;着色菌科细胞大小为1~3*2~15微米;绿菌科细胞大小为 0.7~1*1~2微米。 ⑶光合作用器官 PSB的细胞内存在着载色体(chromatopheres)或绿菌泡囊(chlorobium vesicles),光合色素是它们的基本组成部分。它们是光合细菌吸收光能并转变成化能,即进行光合磷酸化作用的所在部位。 载色体由细胞膜陷入细胞质内而形成,与细胞膜成连续的状态。在红螺菌科和着色菌科

光合细菌在农业生产上的应用分析研究进展

光合细菌在农业生产上的应用研究进展 摘要:光合细菌是一种优质的有机肥,在农业作物上施用具有独特的功效,与其他微生物肥料相比,更具综合效 应。概述了光合细菌的性质,同时对光合细菌在农业中的作用以及在不同作物上的应用效果进行了介绍和展望。 关键词:光合细菌;农业生产;应用 Recent Research on Application of Photosynthetic Bacteria on Agricultural Production Abstract: Photosynthetic bacteria is a kind of high-quality organic fertilizer in agricultural crops, with unique functions and hare higher comprehensive effects compared with other microbial fertilizer. The character of photosynthetic bacteria was summarized in this paper,meanwhile the functions of photosynthetic bacteria and the applied effects on agriculture were described and expected in this paper. Key words: Photosynthetic bacteria;Agricultural production;Application 由于农业上大量使用无机肥料与化学农药,造成土壤残 留农药的毒害,土壤盐化、板结严重,土壤肥力趋于衰竭;与 此同时,随着人们保健及环保意识的增强,人们对食品的要 求不仅局限于数量和品种,更注重质量。针对此种现状,开 发绿色食品是解决环境污染、保持农业可持续发展和提高城 乡人民生活质量的根本途径。生产绿色食品的关键是生产 过程无污染,应避免农药、肥料等造成的环境内部污染,应利 用生物技术防治。光合细菌因其本身特有的生理生化性质, 使其既具有理论意义又具有实用价值,成为现代生物技术研 究的热点之一。 1 光合细菌的性质 光合细菌

光合细菌培养参数的研究

光合细菌PS3培养参数的研究 摘要:为有效提高光合细菌邢3在工厂化生产中的生物量,对其主要培养参数进行了系统的研究。所涉及的培养参数包括:光源、光照度、溶解氧、培养基pH、盐度、接种浓度等。结果表明:PS3在厌氧条件下生长较好,而其最适接种浓度、光照度、光源、pH及盐度分别为10%、4以刃h(钨丝灯)、6.5一7.0、5。 关键词:光合细菌;培养参数 ThestudyoncultivatingParametersofPhotosyntheticbacteria PS3 光合细菌(photosyntheticbacteria)广泛分布提供质优价廉的产品,本实验对光合细菌PS3培养 于淡水、海水、极地或温泉(包括高热水体)以的主要参数进行了较系统的观察和研究,现将实验 及高盐、高有机质含量等不同的生态环境中,是一情况总结如下。 类行不产氧光合作用、具有复杂代谢功能的微生 花”上石草.:二二或二议一二二几二”公二二万二1材料与方法物,它能利用多种基质,可营异养、自养或兼性营一’,‘,’‘’‘’一 养;存在着好氧、厌氧和兼性厌氧类型[l]。光合1.1菌株 细菌在维持自然界的生态平衡、废污水的处理等方试验菌株PS3由中国水产科学研究院南海水产 面有着重要作用,同时光合细菌作为单细胞生物可研究所饲料与健康养殖开发中心富集、分离。 以从中获得较丰富的单细胞蛋白,其广泛应用于农1.2实验方法 牧渔业尤其在水产养殖中的应用更为广泛〔,一3〕。为本实验所采用的培养条件是不同光源和光照 生产更好的优质菌液,促进工厂化生产,为养殖业度、溶解氧、培养基pH值、盐度、接种浓度。试 收稿日期: 资助项目: 作者简介: 通讯作者: 2以」6切刀3;修回日期:2〕拓刀8一17 广东省重大科技兴渔项目(B200201A01);国家“十五”科技攻关计划专题(2004BA526BO202) 洪敏娜(1980一),女,技术员,从事水产微生态制剂的研究与开发。E一mail:hmnIgso@163.。。m 杨莺莺,E~mail:”y402@https://www.360docs.net/doc/ca14245207.html,南方水产第2卷 -今-荧光灯(1500lx)fiuorescent 一.一钨丝灯(600lx)tungsten -查-钨丝灯(1500lx)tUngsten -片-钨丝灯Q700lx)tungsten -喂卜-钨丝灯(4000lx)tungsten 叫.-自然光(50000~70000lx)naturallighting

发光细菌法测生物毒性

主要任务 1.对常用钻井液材料进行生物毒性分析,遴选出符合环保要求的材料。 2.通过进行生物毒性分析,对不符合环保要求的钻井液材料,如果是必备材 料而且目前又找不到相同功能的替代品,则研制新型的符合环保要求的替代品材料。 3.在遴选出的钻井液材料中,择优选用价格性能比较好的材料,通过室内钻 井液性能综合试验研究,研制出一种钻井液性能优良,能保证钻探施工顺 利进行,符合环境保护要求的新型钻井液体系。 4.现场试验两口井,通过实践检验其钻井液综合性能,整理试验数据,编写 研究报告。 一、完成了符合环保要求的钻井液材料的遴选 1.生物毒性测定方法的选择 (1)糠虾生物试验法 (2)微毒性分析法 (3)发光细菌法 通过对发光细菌法与糠虾法试验结果对比,我们发现发光细菌法的EC50值与糠虾生物试验法的LC50值之间具有一定的相关性:EC50值总是小于LC50值,实验结果见表1。这说明相同数值的EC50值和LC50值相比,EC50值比LC50值对环境的毒性污染更小,更安全可靠。

表1 四种钻井液体系的EC 50值与LC 50值比较 因此本项目采用发光细菌法,测定钻井液单剂及体系的生物毒性,用EC50(相对发光率50%时)来表征被测物的生物毒性, EC50值越大,表明被测物的生物毒性越小;EC50值越小,表明被测物的生物毒性越大。我们参照糠虾法的排放标准,以EC50>30000ppm 作为钻井液单剂及体系允许排放的标准。并参照糠虾生物毒性试验法的生物毒性分级标准,将生物毒性等级划分为六个等级(表2),以此作为本项目的环境可接受性评价方法和标准。 表2 生物毒性等级分类

光合细菌培养参数的研究审批稿

光合细菌培养参数的研 究 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】

光合细菌PS3培养参数的研究 摘要:为有效提高光合细菌邢3在工厂化生产中的生物量,对其主要培养参数进行了系统的研究。所涉及的培养参数包括:光源、光照度、溶解氧、培养基pH、盐度、接种浓度等。结果表明:PS3在厌氧条件下生长较好,而其最适接种浓度、光照度、光源、pH及盐度分别为10%、4以刃h(钨丝灯)、一、5。 关键词:光合细菌;培养参数 ThestudyoncultivatingParametersofPhotosyntheticbacteria PS3 光合细菌(photosyntheticbacteria)广泛分布提供质优价廉的产品,本实验对光合细菌PS3培养 于淡水、海水、极地或温泉(包括高热水体)以的主要参数进行了较系统的观察和研究,现将实验 及高盐、高有机质含量等不同的生态环境中,是一情况总结如下。 类行不产氧光合作用、具有复杂代谢功能的微生 花”上石草.:二二或二议一二二几二”公二二万二1材料与方法物,它能利用多种基质,可营异养、自养或兼性营一’,‘,’‘’‘’一 养;存在着好氧、厌氧和兼性厌氧类型[l]。光合菌株 细菌在维持自然界的生态平衡、废污水的处理等方试验菌株PS3由中国水产科学研究院南海水产 面有着重要作用,同时光合细菌作为单细胞生物可研究所饲料与健康养殖开发中心富集、分离。 以从中获得较丰富的单细胞蛋白,其广泛应用于农实验方法 牧渔业尤其在水产养殖中的应用更为广泛〔,一3〕。为本实验所采用的培养条件是不同光源和光照 生产更好的优质菌液,促进工厂化生产,为养殖业度、溶解氧、培养基pH值、盐度、接种浓度。试 收稿日期: 资助项目: 作者简介: 通讯作者: 2以」6切刀3;修回日期:2〕拓刀8一17 广东省重大科技兴渔项目(B200201A01);国家“十五”科技攻关计划专题(2004BA526BO202) 洪敏娜(1980一),女,技术员,从事水产微生态制剂的研究与开发。E一mail:hmnIgso@163.。。m 杨莺莺南方水产第2卷 -今-荧光灯(1500lx)fiuorescent 一.一钨丝灯(600lx)tungsten -查-钨丝灯(1500lx)tUngsten -片-钨丝灯Q700lx)tungsten -喂卜-钨丝灯(4000lx)tungsten 叫.-自然光(50000~70000lx)naturallighting

光合细菌的研究进展_综述_

河北职业技术师范学院学报第14卷第1期,2000年3月 Journal of Hebei Vocation-T echnical T eachers College Vol.14No.1M arch2000 光合细菌的研究进展(综述) 何振平,王秀云,孙学文,马吉飞 (河北职业技术师范学院动物科学系,昌黎,066600) 摘要:综述了光合细菌生理生化特性及培养方法,讨论了光合细菌在水产及畜禽养殖方面的应用效果。 关键词:光合细菌;应用;研究进展 中图分类号:S816173;S91711文献标识码:A文章编号:1008-9519(2000)01-0069-04 光合细菌(Photo Sy nthetic Bactreia PSB)是自然界中重要的微生物类群,具有净化水质功能,又是富含蛋白质的饲料添加剂[1],近年来,随着工农业的发展,局部地区近海、河流、池塘等水域污染严重,给养殖业造成了巨大的损失,使用光合细菌净化水质,提高饲料报酬,在一定程度上收到了较好的效果,近些年来,光合细菌的研究与开发越来越深入。 1PSB的分类 PSB依据1974年的5伯杰鉴定手册6(第八版)可分为两类,即蓝色红菌门和红螺菌目;又可依据Truper pferning(1978)的意见,将不产氧光合作用的红螺菌目分为红螺菌科、着色菌科、绿菌科和绿丝菌科,包含18属45种细菌。其中在生产上有意义的红螺菌科包括红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属。 2PSB的特性 211PSB的形态与大小 PSB一般为球形、卵形、杆形、弧形、螺旋形、环形、半环形、丝形,也可随培养条件和生长阶段以及菌种不同变为链状、锯齿状、格子状、网球状等。其中红螺菌科大小为(016~017@1~10L m),着色菌为(1~3@2~15L m),绿菌菌科为017~1@1~2L m。 212PSB的生化特性 以红假单胞菌、红螺菌为例(表1)。 213PSB的培养特性(表2) 3PSB富集培养方法 PSB是一类水圈微生物,广泛分布于海洋、江河、湖泊、沼泽、池塘及活性污泥和土壤中,可从中重复富集、分离纯化获得。所用的培养基含有碳、氮、磷和一定量的镁、钙、钠和微量元素[2]。生产性培养包括三级培养法和工厂化大规模培养两种。 311三级培养法 一级培养采用试管或盐水瓶,接入菌种,二级培养采用500~2000mL玻璃瓶,加入一级培养物,使一级培养物的体积分数为011~012。三级培养采用25~50kg的透明塑料桶,加入二级培养物,使二级培养物的体积分数为012~013[3]。 312工厂化大规模培养 采用工业用有机废水、废渣和农副产品、动物粪便等。如可用农副产品麦麸作培养基,其工艺流程包括麦麸水解、清除固体残渣、水解液中和、光合细菌接种、细菌回收、纯化、最后制成干品[3]。 收稿日期:1999-10-22 修改稿收到日期:1999-12-03

光合细菌的研究与应用展望

光合细菌的研究与应用展望 汪大敏杨国武李皎 ( 陕西省微生物研究所) 摘要 本文综述了光合细菌的研究及应用领域。介绍了光合细菌的种类、分布、生理特性及其在农业、环保、食品、化妆品、医疗保健和新能源等领域的应用研究。 关键词:光合细菌农业环境保护食品、化妆品、医疗保健和新能源 一、概述 光合细菌(Photosynthetic bacteria)亦称光能细菌是一类能进行光合作用细菌的总称。它是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物。 光合细菌的最早是由德国科学家埃伦伯格1836年发现记载的,他发现两种使池塘、湖泊水体变红的生物,且其生长繁殖与光照和硫化氢的存在有关。1883年美国科学家恩格尔曼根据“红色微生物”聚集生长在波长与细胞内色素吸收波长相一致的光线下的事实,认为这类微生物能够进行光合作用。直到20世纪30年代,荷兰微生物学家 C.B.范尼尔发现有些细菌可在无氧条件下利用光能进行与光合作用类似的反应。并且它们是从硫化氢而不是从水中取得还原二氧化碳的氢,也不释放氧气。他把这个反应称为细菌光合作用。此外,人们

还发现有些细菌可通过氧化一些无机物获得能量进行有机物的合成反应,其过程和光合作用有许多类似之处,被称为化能合成作用。 深入研究光合细菌在理论上具有重要意义。可以为探索生命起源和生物进化提供科学依据,在微生物的各类代谢类型中开辟了一条比较生物化学的研究途径,以期找出它们之间的生化统一性。多年来,光合细菌还一直是研究植物光合作用、生物固氮机理的重要材料。由于分子生物学新技术和其它遗传系统在光合细菌中成功的应用,有利地促进了这两方面的研究,而且近年来取得了突破性进展。20世纪80年代后期,日本学者在海洋微生物中发现了在好氧条件下也能进行光合作用的细菌类群,进一步丰富了光合细菌的代谢功能。20世纪前半叶,人们一直没有发现光合细菌的实际应用价值。至70年代才开始注意其应用价值。由于光合细菌具有复杂多样的代谢功能和丰富的营养及生理活性物质而在应用方面显示了越来越巨大的潜力,应用前景十分广阔。 二、光合细菌的种类 光合细菌均为革兰氏阴性细菌,菌体呈球形、卵圆形、杆状、半环形或螺旋状。大部分单个存在,仅有红微菌属等少数菌菌体细胞间有细丝相连,形成链状丝状体,有些菌种的细胞形态易随培养条件和生长阶段的不同而发生变化。细胞大小通常为0.6-0.7×1.0-10微米。多数光合细菌以鞭毛运动,亦有滑行运动和不运动者。光合细菌细胞内存在以细胞膜内折形成的囊状载色体,其中包含细胞色素和色

光合细菌的培养及应用技术

光合细菌的培养及应用技术 1 引言 光合细菌(photosynthetic bacteria,简称PSB)是一群能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物作供氧体兼碳源,进行不放氧光合作用的细菌,广泛分布于水田、湖沼、江河、海洋、活性污泥和土壤中,依据《伯杰细菌鉴定手册》(第九版)可分为6 个类群,27 个属。不产氧光合作用的红螺菌目分为紫细菌(purple bacteria)、绿细菌(Greenbacteria)和日光杆菌属(Heliobacteria)、红色杆菌属(Erybrobacter)。其中紫细菌中包含有红螺菌科(Rhodolspirillaceae)、着色菌科(Chromatiaceae)、外硫红螺菌科(Eceothiorhodospiraceae),包含16属49种。其中在生产上有意义的红螺菌科包括红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属[1]。PSB 均为革兰氏阴性细菌,一般为球型、卵形、杆形、弧形、螺旋形、环形、半环形丝形,也可随培养条件和生长阶段而改变,大部分单个存在。PSB的一般菌体组成及营养成分见表1[2].表1 光合细菌菌体的组成与小球藻等比较Tab. 1 Components comparison betweenphotosynthetic bacteria and ChlorellaP S B 含有较高的优良蛋白质,粗蛋白含量为 65.45%,含有17 种氨基酸而且消化率较高;粗脂肪约7%;可溶性糖类约20%;粗纤维约3%[1];维生素B12 含量是酵母的200 倍、小球藻的4 倍[2],生物素含量也比较丰富;菌体的脂类成份含有大量的叶绿素、类胡萝卜素和辅酶Q(泛醌),迄今已从PSB中分离出80 种以上的类胡萝卜素。叶绿素和类胡萝卜素对养殖生物的健康生长,增强对疾病的抵抗力有很大的益处。辅酶Q4 是与生命活动有重大关系的生理活性物质,PSB 中的含量特高,是酵母的13 倍。以上特点决定了PSB 可做为畜禽、鱼虾的饲料。但PSB 中缺乏ω3 系列20 碳以上的高度不饱和脂肪酸,单独作为仔鱼的初期饵料时,需与其它富含高度不饱和脂肪酸的饵料同时使用。 2 光合细菌的培养 水产养殖市场对PSB 活体菌种的需求缺口很大,为了满足水产养殖对PSB 活体菌种的需求,PSB的生产方法有很多,但是到目前为止,还没有进行产业化生产PSB的报道。冯云等[3]用50L的塑料桶来厌氧培养PSB,使培养密度达到2.1 × 109 个/ml;杨绍斌[4]在塑料大棚内建大小2000~5000L 的水池使其厌氧发酵富集扩大培养,培养液中含PSB 活菌数可达5 × 106 个/毫升;鄂春宇[5]用塑料薄膜袋培养PSB,培养密度达到2.5~3×105个/ml,12个月生产50 多吨,但是在PSB的密度检测时,很容易染菌。由中科院开发的PSB 大规模生产工艺,产品含菌量达到5 × 1010个/毫升,保质期3 个月以上,并可根据客户要求,设计和建设不同规模的生产线[6]。 2.1 菌种 菌种可从采集的池塘底泥或海水中重复富集、分离纯化获得.若用保存下来的菌种,在培养前必须提纯复壮,才能有效地进行扩大培养。光合细菌的生产需要采用优良菌种,要求菌种活性高,菌液中菌体分布均匀、无下沉现象,目前养殖中使用的PSB多为红螺菌科和一部分着色菌科的复合菌株[7]。 2.2 培养基及培养条件 PSB 培养中除碳、氮、磷等主要营养元素外,还需要一定量的镁、钙、钠和有关的微量元素,将所需的营养元素按一定的比例配成适于菌体生长繁殖的培养基。本实验室采用酵母膏、蛋白胨培养基,基本配方为:CaCL2 0.3g,MgSO4·7H2O0.5g,酵母膏3g,蛋白胨3g,蒸馏水1000ml,pH: 6.8. 如需制固体培养基再加2%琼脂。培养温度:25℃~30℃最佳,光照强度:2000LX~5000LX,PH:7.5~8.5 最佳。

海洋细菌的分离与培养5

海洋细菌的分离与培养 制药工程王凯 指导教师曲田丽 摘要:本文自青岛城阳区海西村海域距离海岸50m处采集海泥和海水样品,采用平板稀释分离方法进行海洋细菌分离,共分离出4种海洋细菌分别为X1、X2、X3、X4。再以6种病原细菌,6种病原真菌为供试靶标菌进行生物活性测定,结果表明,所分离的海洋细菌X4对番茄早抑病菌抑菌效果最好,最高抑菌率达84.7%。 关键词:海洋细菌;分离;培养;活性测定 Isolation and Cultivation the Marine Bacteria Pharmaceutical engineering Wang kai Tutor Qu Tianli Abstract:The mud and sea water of this experiment was come from the city of Haixi Village of Chengyang Qingdao sea,where away off the coast 50m, then use separation-plate -dilution method and flat culture isolated four species of bacteria. Then use six bacteria, six fungi as the bacteria tested target for bacteria bioassay. At last the marine bacteria had best effect on Alternaria solani,the inhibitory rate was 84.7%. Key word: Marine bacterium; Separation; Raise; Active determination

相关文档
最新文档