微生物细菌——类球红细菌

类球红细菌属于紫色非硫细菌,是目前研究最深入的光合微生物之一,能在多种条件下生长,如有氧、无氧、黑暗等。类球红细菌不仅可以产生辅酶Q10、类胡萝卜素、超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic,ALA)、氢气和D-阿洛酮糖等,还能降解农药残留、有机废水和多环芳烃(Polyaromatesaromatichydrocarbons,PAHs)等,还可以固定二氧化碳和氮气以及补救放射性污染。可见,类球红细菌应用领域十分广泛,已经成为一种具有巨大的工业化开发潜力的微生物。

一、特征特性

球形(0.7~4µm),在含糖培养基中为卵形,2~2.5×2.5~3.5µm。光能异养菌,兼性好氧,厌氧条件下光照培养,在黑暗中好氧生长。厌氧液体培养物最初为淡污绿棕色,后为暗棕色。在有空气培养的菌株呈红色。可生长在具有简单有机底物和碳酸氢钠,并补以硫胺素、生物素和菸酸的矿物培养基中。pH范围6.0~8.5,最适pH7.0,最适温度25~300C。

类球红细菌属于细菌域中紫色细菌群的α亚群,具有广泛的代谢方式,可以在多种生长条件下生长。如它具有广泛的能量代谢机制,包括光合作用、无机营养、好氧和厌氧呼吸等。它还可以固定氮分子,合成重要生物活性物质四吡咯(tetrapyrroles)、叶绿素(chlorophylls)、血红素(heme)、维生素B12等。

二、类球红细菌在环境上的作用

5类球红细菌在环境领域的应用多环芳烃(PAHs)是一类对环境有严重污染的有机物,到目前为止,已有200多种PAHs被发现。类球红细菌菌肥施用于被PAHs污染的农田土壤中,可以促使土壤微生物生态系统活化,进而去除土壤中的PAHs,为修复被PAHs污染的土壤提供技术借鉴。焦海华等研究发现,在麦田土壤中分别喷施和根施类球红细菌的菌肥后,该土壤中总PAHs的浓度分别降低21.1%和27.1%。

甘薯是一种世界上最重要的主食作物之一,可用于工业化生产淀粉制品。1吨甘薯经过淀粉提取、分离和干燥后,平均产生6m3甘薯淀粉废水;大量的甘薯淀粉废水已经在一些亚洲国家产生了严重的环境问题。甘薯淀粉废水属于高浓度有机废水,含有蛋白质、维生素和无机盐等物质,可以为类球红细菌的生长提供所需的营养物质。

韩庆莉等通过正交试验优化,得到较优的类球红细菌的培养条件为pH7.0、转速200r/min、接种量7.5%、温度35℃、甘薯淀粉废水稀释度60%,在此条件下培养24h,类球红细菌浓度可达到6.7×10cfu/mL,与LB培养液(6.9×10cfu/mL)相比,没有显著性差异。表明类球红细菌可以利用甘薯淀粉废水进行生长繁殖,实现废水资源化,进而改善环境。

研究表明,该菌株在水溶液中能够快速矿化敌敌畏,在pH6.9~7.5、温度20~50℃条件下,在5×10CFU/mL的类球红细菌稀释液中,400mg/L的敌敌畏在12h内降解率达到98%以上。该菌株发酵液的稀释液喷洒到幼苗期的白菜叶片上,能够显著加快残留敌敌畏降解速度,显示出其在无公害农产品生产中的应用潜力。

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