微生物細菌——類球紅細菌

類球紅細菌屬于紫色非硫細菌,是目前研究最深入的光合微生物之一,能在多種條件下生長,如有氧、無氧、黑暗等。類球紅細菌不僅可以產生輔酶Q10、類胡蘿卜素、超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic,ALA)、氫氣和D-阿洛酮糖等,還能降解農藥殘留、有機廢水和多環(huán)芳烴(Polyaromatesaromatichydrocarbons,PAHs)等,還可以固定二氧化碳和氮氣以及補救放射性污染??梢?,類球紅細菌應用領域十分廣泛,已經成為一種具有巨大的工業(yè)化開發(fā)潛力的微生物。

一、特征特性

球形(0.7~4μm),在含糖培養(yǎng)基中為卵形,2~2.5×2.5~3.5μm。光能異養(yǎng)菌,兼性好氧,厭氧條件下光照培養(yǎng),在黑暗中好氧生長。厭氧液體培養(yǎng)物最初為淡污綠棕色,后為暗棕色。在有空氣培養(yǎng)的菌株呈紅色??缮L在具有簡單有機底物和碳酸氫鈉,并補以硫胺素、生物素和菸酸的礦物培養(yǎng)基中。pH范圍6.0~8.5,最適pH7.0,最適溫度25~300C。

類球紅細菌屬于細菌域中紫色細菌群的α亞群,具有廣泛的代謝方式,可以在多種生長條件下生長。如它具有廣泛的能量代謝機制,包括光合作用、無機營養(yǎng)、好氧和厭氧呼吸等。它還可以固定氮分子,合成重要生物活性物質四吡咯(tetrapyrroles)、葉綠素(chlorophylls)、血紅素(heme)、維生素B12等。

二、類球紅細菌在環(huán)境上的作用

5類球紅細菌在環(huán)境領域的應用多環(huán)芳烴(PAHs)是一類對環(huán)境有嚴重污染的有機物,到目前為止,已有200多種PAHs被發(fā)現(xiàn)。類球紅細菌菌肥施用于被PAHs污染的農田土壤中,可以促使土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)活化,進而去除土壤中的PAHs,為修復被PAHs污染的土壤提供技術借鑒。焦海華等研究發(fā)現(xiàn),在麥田土壤中分別噴施和根施類球紅細菌的菌肥后,該土壤中總PAHs的濃度分別降低21.1%和27.1%。

甘薯是一種世界上最重要的主食作物之一,可用于工業(yè)化生產淀粉制品。1噸甘薯經過淀粉提取、分離和干燥后,平均產生6m3甘薯淀粉廢水;大量的甘薯淀粉廢水已經在一些亞洲國家產生了嚴重的環(huán)境問題。甘薯淀粉廢水屬于高濃度有機廢水,含有蛋白質、維生素和無機鹽等物質,可以為類球紅細菌的生長提供所需的營養(yǎng)物質。

韓慶莉等通過正交試驗優(yōu)化,得到較優(yōu)的類球紅細菌的培養(yǎng)條件為pH7.0、轉速200r/min、接種量7.5%、溫度35℃、甘薯淀粉廢水稀釋度60%,在此條件下培養(yǎng)24h,類球紅細菌濃度可達到6.7×10cfu/mL,與LB培養(yǎng)液(6.9×10cfu/mL)相比,沒有顯著性差異。表明類球紅細菌可以利用甘薯淀粉廢水進行生長繁殖,實現(xiàn)廢水資源化,進而改善環(huán)境。

研究表明,該菌株在水溶液中能夠快速礦化敵敵畏,在pH6.9~7.5、溫度20~50℃條件下,在5×10CFU/mL的類球紅細菌稀釋液中,400mg/L的敵敵畏在12h內降解率達到98%以上。該菌株發(fā)酵液的稀釋液噴灑到幼苗期的白菜葉片上,能夠顯著加快殘留敵敵畏降解速度,顯示出其在無公害農產品生產中的應用潛力。

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