光合细菌的研究概述【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述海洋生物资源与环境光合细菌的研究概述摘要光合细菌是水环境中主要的微生物类群之一，是所在的环境物质循环和能量流动的主要参加者，在水产养殖业、环境治理、医疗保健、新能源开发利用等应用领域具有十分广阔的前景。本文主要介绍了光合细菌的分类、基本特性，以及光合细菌在生态上的作用及应用、其研究进展等方面内容。关键词光合细菌；基本特性；代谢类型；生态应用光合细菌PHOTOSYNTHETICBACTERIA简称PSB，是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物1。光合细菌属于水圈微生物的一种，光合细菌广泛分布于地球生物圈的各处，无论是海洋、湖泊、江河，还是水田、池塘、沼泽、污泥、氧化池、

2、硫磺泉、土壤、极地，甚至在90的温泉中、在300的盐湖里、在深达2000M的深海、在南极冰封的海岸上，都能找到其踪迹。在自然界的淡水、海水中，通常每毫升含有103104个光合细菌2。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3。光合细菌具有固氮、固碳、脱氢、硫化物氧化等不同的生理生化功能，是所在的环境物质循环和能量流动的主要参加者，对于研究光合作用机制、光合作用起源与进化、固氮机理具有重要的理论意义45。光合细菌在水产养殖、污水处理、饲料添加、保健品开发、药用、产氢、及农业增产等方面都得到广泛的应用。1光合细

3、菌的分类光合细菌根据它们所含光合色素和电子供体的不同分为不产氧光合细菌（ANOXYPHOTOSYNTHETICBACTERIA）和产氧光合细菌（OXYPHOTOSYNTHETICBACTERIA），是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物6。产氧光合细菌即蓝细菌，能够像植物一样，利用光合作用产生氧气；不产氧光合细菌，即狭义光合细菌，包括厌氧光合细菌（ANAEROBICPHOTOSYNTHETICBACTERIA，APB）和最近提出的好氧不产氧光合细菌（AEROBICANOXYGENICPHOTOSYNTHETICBACTERIA，AAPB）。根据伯杰氏细菌鉴定手册第九版，不产氧光合细菌

4、被分成七大类群2,7着色菌科（CHROMATIACEAE）、外硫红螺菌科（ECTOTHIORHODOSPIRACEAE）、紫色非硫细菌（PURPLENONSULFURBACTERIA，简称PNSB）、绿硫细菌（CHLOROBIACEAE）、多细胞丝状绿细菌（MULTICELLULARFILAMENTOUS，又称绿色非硫细菌）、螺旋杆菌（HALIOBACTERIACEAE）、好氧不产氧光合细菌（AEROBICANOXYGENICPHOTOTROPHS）。2光合细菌的特性及生态作用21光合细菌分布广泛，适应能力强光合细菌不同的种之间生理代谢丰富多样，而且同一种的生理代谢类型也有多种变化，以适应各种

5、不同的自然环境，光合细菌有着光能自养、异养和混养多种营养生存方式。在光能辐射到的地方，利用氢气、硫化氢等同化CO2进行光能自养生长，又能利用小分子有机物如低级脂肪酸、醇类、糖类或氨基酸等作电子供体同化CO2进行光能异养生长，在两类电子供体同时存在时，则可进行光能混养生长，因此光合细菌环境适应性强，能够在一些不利于其他微生物生长的环境中发挥作用，广泛分布于海洋、湖泊、极地或温泉，以及高盐、高有机质含量等不同的等自然水环境中。22光合细菌代谢途径灵活多样光合细菌可利用多种碳源，通过光合作用，将无机态的碳转化为有机态的碳，合成菌体自身物质，同时又能利用小分子有机物如低级脂肪酸、醇类、糖类或氨基酸等作

6、电子供体进行光能异养生长。光合细菌的氮代谢也较复杂，几乎所有的PSB均能利用铵盐和氮气做氮源。在水田中当PSB与固氮菌共生时产生的固氮量，比任何一种菌单独的固氮量要多得多。所以光合细菌与固氮菌共生，可直接或间接地增加动植物可利用氮的量。一些PSB能利用还原型含硫化合物，如硫化物，硫代硫酸盐，将其氧化成硫酸盐。在硫的生物循环中起着重要的作用。光合细菌与发酵菌生长在一起可利用发酵菌产生的氢气。氮源不足时，在固氮酶的催化作用下释放氢气。在生物能源的生产中，该类群菌是重要的菌群。3光合细菌的生态应用31光合细菌在水产养殖中的应用光合细菌菌体含蛋白质60以上，并富含B族维生素、氨基酸和促生长因子，是优质

7、安全的营养型饲料添加剂，光合细菌能释放胰蛋白等，激活虾体免疫系统，增强抗病力，促进新陈代谢，从而提高饲料效能。此外，光合细菌可使养殖水体中益生藻类群体大量繁殖生长，使菌相和藻相平衡，产生优势藻种群，抑制病原微生物的生长，保持池水肥、活、嫩、爽；同时具有增加水体中溶氧量，调节水体PH值等作用810。王桂文等测定了池塘水中溶氧、PH、氨氮、亚硝酸盐氮和COD的变化情况，池水中的PH、溶氧不受光合细菌的影响；对水中氨氮、亚硝态氮有降低作用，降级率分别为45一52、33一43，对有机物COD也有降低作用，但不明显。由于水体中氨氮、亚硝酸盐氮等含量超过一定量时对养殖动物产生毒害作用，并使易受病原微生物的

8、感染，而光合细菌对改善水质起到一定作用，维持水体生态平衡，使鱼类能在优良的环境中生长，提高了成活率，无论是成活率还是产量和质量上都有显著提高4。PSB菌体无毒，营养非常丰富，是一类营养成分高且种类比较全的微生物，作为水产养殖生物的饲料添加剂，具有明显的增产效果5。轮虫在以一定浓度的小球藻为饵培养时，在恒温25的条件下，光合细菌添加浓度为250PPM时轮虫的日平均增殖率最高11。32光合细菌在处理有机废水方面的应用由于光合细菌能利用光能和有机废物合成自身菌体蛋白和其他无害物质变有害物质为无害物质，所以光合细菌是当今世界上最具发展前景的净化环境的生物制剂。现在，PSB已广泛用于大型垃圾场，生活垃圾

9、的现场处理及人粪尿、畜禽粪尿的集中处理和综合利用1216。穆军等采用抑制硫酸盐还原地厌氧酸化工艺与两级好氧光合细菌工艺组合技术处理含硫酸盐高浓度有机废水，最终CODCR去除率达990，总氮去除率675，并且硫酸盐还原被完全抑制17；王玉芬等采用光合细菌球形红细菌（RHODOBACTERSPHAEROIDES）在厌氧光照条件下对氯代苯进行生物降解结果表明氯代苯只能以共代谢的方式被降解，当以苹果酸为碳源的时候，氯代苯的去除率可达903718；李乐，李兰生等考察固定化光合细菌对氧化乐果农药的降解，结果表明，光合细菌可以在浓度小于10G/L的氧化乐果中正常生长，24H降解率达6302，最终可达到907

10、919。33光合细菌在其他方面的应用医药保健方面，日本成功研制了具有延缓衰老的作用的PSB饮料，而且这种饮料还能有效防止心脏病、脑梗死、癌症等疾病的发生。国内，也已经研制出了多种富硒PSB制剂，并申请了国家专利，通过试验表明，富硒PSB制剂具有延缓衰老、抑制肿瘤、免疫调节等多种功效20，21。光合细菌还在种植业、畜牧业、新能源开发利用等应用领域具有十分广阔的前景。4光合细菌的研究进展目前应用领域研究较多的是红假单胞菌（RHODOPSEUDOMONASPALUSTRIS），罗源华等从某农药厂污泥中筛选分离出一株高效降解甲氰菊酯（FENPROPATHRIN）的光合细菌，经鉴定为红假单胞菌属RHOD

11、OPSEUDOMONASSP22。吴向华等分离与鉴定了一株具有较高降解黄泔水能力的光合细菌，结论初步确定筛选出的菌种为沼泽红假单胞菌RHODOPSEUDOMONASPALUSTERIS23。黄志勇等从渔场底泥样品中分离纯化得到5株紫色非硫光合细菌，经鉴定5个分离株分别属于沼泽红假单胞菌RHODOPSEUDOMONASPALUSTERIS和类球红细菌RHODOBACTERSPHEROIDES，利用它们的纯培养物及混合培养物进行的水产养殖试验表明,光合细菌可以明显提高养殖鱼的成活率以及生长速度2425。两株紫色非硫细菌沼泽红假单胞菌RHODOPSEUDOMONASPALUSTERIS和类球红细菌R

12、HODOBACTERSPHEROIDES的全基因序列图谱已经全部完成从根本上加强人们对光合细菌独特的生理生化特性,多种多样的代谢类型以及基因调控机理的深入了解和认识（黄志勇等，2005）。沼泽红假单胞菌含有较高浓度的类胡萝卜素和营养物质，可以作为提取类胡萝卜素的原料、鱼类等饲养业的原料，而且还能用来处理废水，有很高的利用价值。参考文献1张德民紫色非硫细菌多相分类及分子生态学研究M博士论文,19982MADIGANMT,ANDJGORMERODTAXONOMY,PHYSIOLOGYANDECOLOGYOFHELIOBACTERIA,INBLANKENSHIPROBERTE,MTMADIGANAN

13、DCEBAUER,ED,ANOXYGENICPHOTOSYNTHETICBACTERIAJ,KLUERACADEMICPUBLISHERS1995,217293魏玉利光合细菌的培养及应用J生命科学仪器,2007,327304王桂文,周兴,李海鹰光合细菌的应用现状与前景J广西科学院学报,1995,11116205崔战利光合细菌的基本特性及应用价值J黑龙江八一农垦大学学报,1999,11120256沈萍微生物学M北京高等教育出版社,20007HUGENHOLTZPHILIP,PITULLECHRISTIANETALNOVELDICISIONLEVELBACTERIALDIVERSITYINAYEL

14、LOWSTONEHOTSPRINGJBACTERIOL,1998,18023663768成永旭,蒋霞敏,张德民,等生物饵料培养学M中国农业出版社,20059孙东红,邹宁,赵红庆,李晓娜褶皱臂尾轮虫的培养研究中国水产,2005,4717410许兵,丁明宇,毛景华,徐怀恕光合细菌对褶皱臂尾轮虫的饵料价值海洋湖泽通报,199211王鉴,祝国芹不同浓度的光合细菌对轮虫繁殖的影响水产科学,200412WANGYOUZHI,WANGFENGJUN,BAOLITREATMENTOFCHINESETRADITIONALMEDICINEWASTEWATERBYPHOTOSYNTHETICBACTERIAJOUR

15、NALOFNORTHEASTAGRICULTURALUNIVERSITY2005,121374113刘勇,张德咏光合细菌PSB1菌株的分离鉴定及其生物学特性的研究J生命科学研究,2000,4423363314施安辉,李桂杰,徐海燕,等光合细菌菌种的分离、富集培养、纯化和菌种鉴定及净化水质的研究J内陆水产,2002,10404115宋志文,席俊秀,张锡一株光合细菌的分离筛选及对污水的净化效果J青岛建筑工程学院学报,2004,254636616刘建红,张肇铭光合细菌处理垃圾渗滤液静态试验研究J太原师范学院学报,2003,23666817穆军,章非娟,黄翔峰等厌氧酸化好氧光合细菌法处理含硫酸盐高浓度

16、有机废水J中国环境科学,2005,25330230518王玉芬,张肇铭等光合细菌球形红细菌厌氧降解氯代苯J中国环境科学,2007,27111111519李乐,李兰生等固定化光合细菌降解氧化乐果J农业环境科学学报,2006,25增刊72172420史国富,张肖洪光合细菌与中药制药结合康强胶囊的应用研究J山西中医学院学报,2003,43151621王锦,刘清俊,张肖渺康强硒在恶性肿瘤治疗中的作用J山西医药杂志,1998,271767722罗源华,刘勇,张德咏等一株降解甲氰菊酯的光合细菌的分离鉴定及其降解酶初步分析J天津农业科学，200923吴向华,杨启银,刘五星,等一株沼泽红假单胞菌的分离与鉴定J环境与健康杂志,2004,21210110324黄志勇,王海胜,蒋培霞,等几株光合细菌的分离鉴定及在养殖罗非鱼中的应用J微生物学通报,2005,324727825陈繁忠,朱好根利用光合细菌处理养猪场污水的试验研究J环境工程,2000,1851012