光氧环境对紫色硫细菌YL28去除无机三态氮的影响

【背景】光和氧是制约光合细菌生长代谢进而影响其除氮效果的重要因素。不产氧光合细菌紫色硫细菌——海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28能以亚硝氮为唯一氮源进行光合生长,对高浓度无机三态氮具有良好去除能力。【目的】阐明YL28菌株除氮效率与光氧环境的交互联系,获得其生物除氮的最适光氧条件。【方法】以高浓度无机三态氮共存海水水体为研究体系,在有光/无光条件下考查装样量(表征体系溶氧状态)对YL28菌株生物除氮活性的影响,并通过响应面分析法对装样量、光照强度和光周期3个主要因素进行优化。【结果】光照且氧浓度较低时(80%装样量),YL28具有最佳生长和无机三态氮去除能力;装样量在10%-100%时,菌体生物量(OD_(660))在0.938-2.719之间,当氨氮、亚硝氮和硝氮分别为7.16、5.67和4.83mmol/L时,其去除率分别在71.44%-89.09%、99.22%-99.83%和91.60%-97.33%。黑暗条件下,装样量在20%-100%时,氨氮、亚硝氮和硝氮去除率分别在48.07%-64.27%、73.51%-86.42%和42.57%-46.34%,但菌体生物量(OD_(660)为0.615-0.903)明显降低。通过响应面优化,当装样量、光照强度和光周期分别为80.0%(溶氧量约为0.32 mg/L)、2 800 lx和24L:0D时,细胞生长和氨氮去除活性达到最佳状态,分别比优化前提高了21.28%和14.11%。在实际应用中,选取72%-89%装样量(溶氧量约为0.26-0.63mg/L)、2240-3460lx光照强度和21L:3D-24L:0D光周期,细胞活性可达95%以上。【结论】80%装样量有助于促进菌体光照生长和除氮;在黑暗有氧和无氧环境下,YL28菌株也具有较好除氮活性,这为不产氧光合细菌在生物反应器中高效去除无机三态氮的应用提供了有价值的参考数据。     

浅谈硫细菌和红螺细菌的代谢类型

硫细菌大多是一类能运动的小杆菌,常见于含硫化氢,硫磺的土壤、江河、湖海、温泉或硫矿,铜矿、铁矿的积水坑中。硫细菌在自然界硫的转化和细菌冶金方面都有重要作用,主要分为:     

厌氧光合作用硫细菌的研究I. 红硫细菌的分离及培养

1．从青岛栈桥附近低潮线的海泥中分离得红硫细菌的纯培养。根据Bergey分类法及Kpacnabm KoB鉴定法,这种细菌鉴定是纤细红硫细菌(Chromatium gracile Strzeszew-sky)。 2．介绍了利用毛细管培养及分离这种细菌的方法。 3．对这种细菌的培养特征及形态特征进行了初步的研究和讨论。     

羊毛硫细菌素及其应用

由基因编码、在核糖体上合成的抗菌多肽广泛分布于自然界中。人、动物、昆虫、植物和微生物都可以产生。这些抗菌多肽在食品防腐保鲜以及在药物治疗和医治肿瘤、癌症方面的潜力引起人们极大的关注［１］。近１０年来,原核生物和真核生物产生的抗菌多肽成为人们研究的热点,并取得飞速进展［１－４］。本文将主要介绍革兰氏阳性细菌产生的羊毛硫细菌素的结构、性质、生物合成,作用机制及应用。１什么叫羊毛硫细菌素由细菌基因编码、在核糖体上合成的抗菌多肽叫作细菌素。它是由某些细菌通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌生物活性的多肽…     

嗜酸硫氧化细菌消解元素硫的研究进展

浸矿酸性环境下,金属硫化矿在Fe3+作用下,经过硫代硫酸盐途径或多聚硫化氢途径而分解的过程中导致大量元素硫的累积,进而可能在金属硫化矿表面形成疏水元素硫层,阻碍金属离子的进一步浸出。酸性环境下,惰性元素硫的消解必须借助嗜酸硫氧化细菌来实现。该消解过程包括嗜酸硫氧化细菌对元素硫的吸附、转运以及氧化转化等过程。本文对近年来嗜酸硫氧化细菌消解元素硫过程的相关研究进行了全面评述,认为有关嗜酸硫氧化细菌消解元素硫的分子机制的清晰阐述还有待人们通过对消解过程的各个环节的分子机制进行大量研究来实现。     

以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除无机三态氮

【目的】揭示以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除水体中无机三态氮的特征和规律。【方法】在光照厌氧环境下,以乙酸盐为唯一有机物,在分别以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源和三氮共存的模拟水体中,采用Nessler’s试剂分光光度法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝态氮和硝态氮的含量,比浊法测定菌体生物量。【结果】随着时间的延长,海洋紫色硫细菌Marichromatium gracile YL28分别在氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源的水体中对三氮的去除量增加,生物量增大,水体pH升高,并逐渐趋于平衡;YL28对氨氮的最大去除量和最大耐受浓度分别为9.64 mmol/L和36.64 mmol/L,当氨氮浓度低于3.21 mmol/L时,去除率可达97.61%以上;与氨氮相比,以亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源,菌体的生长速率、生物量和水体最终pH较低,但对亚硝态氮和硝态氮的去除速率和去除量仍然很高,当亚硝态氮和硝态氮浓度分别达13.50 mmol/L和22.90 mmol/L时,YL28仍能够完全去除。在三氮共存的水体中,YL28也能良好的去除无机三态氮,对亚硝态氮和硝态氮去除能力更强。【结论】在模拟水体中,海洋紫色硫细菌YL28能够分别以氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源生长,具有良好的耐受和去除无机三态氮的能力,尤其对亚硝态氮具有良好的去除能力。本研究为进一步开发高效脱氮,尤其是去除亚硝态氮的不产氧光合细菌水质调节剂奠定了基础,也为微生物制剂的合理应用提供参考。     

硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展

硫,作为生物必需的大量营养元素之一,参与了细胞的能量代谢与蛋白质、维生素和抗生素等物质代谢。自然界中,硫以多种化学形态存在,包括单质硫、还原性硫化物、硫酸盐和含硫有机物。硫氧化是硫元素生物地球化学循环的重要组成部分,通常是指单质硫或还原性硫化物被微生物氧化的过程。硫氧化细菌种类繁多,其硫氧化相关基因、酶和途径也多种多样。近几年,相关方面的研究已取得很多进展,但在不同层面仍存在一些尚未解决的科学问题。本文主要围绕硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展进行了综述。     

硫氧化细菌源单质硫的生成、转运和回收

单质硫(硫粒)是硫化物生物氧化的中间产物.按化学计量式精准调控O/S比(溶解氧与硫化物的摩尔比),单质硫可成为硫氧化细菌(Sulfur-oxidizing bacteria,SOB)的主要代谢产物.根据单质硫的分布,单质硫可分为胞内硫粒和胞外硫粒.单质硫由胞内向胞外的跨膜转运过程是泌硫型SOB的重要生理特征.从生物脱硫...     

羊毛硫细菌素变体及其生物活性研究进展

羊毛硫细菌素是由细菌核糖体上合成并经翻译后加工修饰而成的一类抗菌肽。已经在多种G+细菌中发现有羊毛硫细菌素,大多对G+细菌有抑菌作用。羊毛硫细菌素的基因工程无法从单一的表达羊毛硫细菌素结构基因获得高活性的成熟羊毛硫细菌素。本研究综述了羊毛硫细菌素前体分子定向位点突变后,由修饰酶重新识别和修饰可产生结构变异的可分泌的变体分子和无法分泌的变体分子,对羊毛硫细菌素分子突变位点进行了分类和归纳,并总结了羊毛硫细菌素分子突变位点与其生物活性的关系。在现有羊毛硫细菌素应用成果有限的条件下,对于工程改造羊毛硫细菌素和增强其抑菌活性具有重要意义。     

紫色非硫细菌的砷代谢机制

[目的]系统阐述紫色非硫细菌(PNSB)砷代谢机制和砷代谢基因簇的进化关系.[方法]通过生物信息学方法分析了PNSB砷代谢基因簇的分布、组成、排布方式.采用UV-Vis和HPLC-ICP-MS方法,研究了3个PNSB种类对砷的抗性、砷形态及价态的转化、砷在细胞中的积累和分布以及磷酸盐对As细胞毒性的影响.[结果]砷基因簇分析表明:已公布全基因组序列的17个PNSB菌株基因组中均含有以ars operon为核心的砷代谢基因簇,由1-4个操纵子组成,主要含有与细胞质砷还原和砷甲基化代谢相关的基因,但基因的组成和排列方式因种和菌株而异,尤其是arsM和两类进化来源不同的arsC.实验结果表明:光照厌氧条件下,3个PNSB种类对As(V)和As(Ⅲ)均具有抗性,As(V)和As(Ⅲ)均能进入细胞 ;在胞内As(V)能够还原为As(Ⅲ)并被排出胞外,但不能将As(Ⅲ)氧化为As(V),也未检测到甲基砷化物 ;磷酸盐浓度升高,能够抑制As(V)进入细胞,降低As(V)对细胞的毒性,而不能抑制As(Ⅲ)进入细胞.[结论]PNSB砷代谢机制主体为细胞质As(V)还原,也还有砷甲基化途径.通过对砷代谢基因簇结构多样性特点和进化方式分析,提出了与Rosen不同的ars operon进化途径.这对深入开展PNSB砷代谢和基因之间的相互作用研究奠定基础.     

紫色非硫细菌光合基因表达调控研究进展

紫色非硫细菌光合基因表达调控研究进展吴大庆,钱新民（山东大学微生物所,济南２５０１００）紫色非硫细菌ｐｕｒｐｌｅｎｏｎｓｕｌｆｕｒｂａｃｔｅｒｉａ,以下简称ＰＮＳ菌,即红螺菌科（Ｒｈｏｄｏｓｐ－ｉｒｉｌｌａｃｅａｅ）,属于光合细菌的α和β亚门,具有较...     

氧化还原条件对紫色硫和非硫细菌生长的作用

紫色硫细菌(Chromatium mlnutissimum)发育在合Na2S的无机培养基中,原始的电位较低(rH2=9．3),由于生长过程中Na2S被氧化,氧化还原电位随之升高到棚：14．5。在有机酸培养基中Caromatium和Rhodopseudomonas表现出同样的规律性,随着细菌的发育,培养液的电位由高向低的方向变化,紫色硫毒田菌在合丙酮酸的培养基中rH2由20降至11—11．5,紫色非硫釉菌在合苹果酸的培养基中rHz由25降低到2—4。专性厌氧紫色硫捆菌只能生长在加有适量还原剂如：。Na2S、Na2S2O4和抗坏血酸的培养基中,此时rHz在3—2i范围内,并且rH：低于13较为适宜。兼性厌氧紫色硫相菌的生长不需加任何还原剂,它们生长的氧化还原电位范围比较广,rH：从0．5到27,其生长最适的rH2在25—26。     

细菌浸出高硫锰矿及菱锰矿的试验

本报告用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)把硫酸亚铁氧化产生酸性硫酸高铁溶液。在Fcs+浓度25克／升,pH1．8,矿石粒度120目,矿浆浓度7％,浸矿温度60℃条件下搅拌浸出高硫锰矿及菱锰矿,2．5和4小时锰浸出率分别达82％及98％。硫锰矿石中除硅酸锰不能浸出外,矿石中可溶浸的锰矿物浸出了99．2％。硫酸高铁在程矿反应时全部水解为氧氧化铁沉淀,不能矬续循环使用。但以氢氧化铁吸收高硫锰矿焙烧脱硫时排出的含低浓度二氧化硫烟道废气,使还原为亚铁。亚铁液经加温等处理后,由新接种的细菌氧化再生成硫酸高铁,反髭浸矿,如此循环。     

可从原油中分离出硫的重组细菌

94年3月《Biotechnology News》曾报道,开发出了一种可从废旧橡胶轮胎中去除硫,并使之能够低成本再生的细菌。现在,另一家公司,Energy Biosystems Corp.(EBS)(The Woodlands,TX)正在研究一种可经济地从石油中去除硫的重组细菌。EBS确信,低硫原油和高硫原油间的价格差异将刺激石油厂家使用EBS的酶并努力降低油的含硫量。 由于世界环境保护者越来越重视环境中的含硫量,EBS预计,到2000年,精炼厂将花费250亿美元的资本费用(基本建设费用)及每年高达60亿美元的业务费用来除硫,美图和欧洲精炼厂花在除硫上的费     

紫色非硫细菌质粒的制备与性质

介绍一种适于紫色非硫细菌质粒的制备方法,该法简单,易操作,质粒ＤＮＡ纯度好,收率高,通过在加富培养基上连续传代数次,质粒ＤＮＡ可自行消除。     

浸矿细菌——喜温硫杆菌研究进展

摘要：生物冶金技术具有良好的发展前景。喜温硫杆菌是生物冶金过程中的优势浸矿菌之一,在混合浸矿体系中可协助铁氧化细菌显著提高浸矿效率。本文在分析相关文献的基础上,并结合本实验室的研究工作,从喜温硫杆菌在浸矿过程中的作用机制、抗砷机制、基因组学研究和遗传改造等方面的研究进展进行了综述,并对未来相关研究方向做了展望,旨在为喜温硫杆菌研究提供参考。     

冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌多样性及其硫氧化特性

冲绳海槽热液区独特的地质环境孕育了特殊的生物群落,硫氧化细菌作为生物地球化学循环的重要参与者在热液生态系统中发挥着至关重要的作用。【目的】通过硫氧化菌株的分离培养揭示冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性和硫氧化活性。【方法】采用多种培养基对冲绳海槽热液区不同沉积物样品中的硫氧化细菌进行富集培养和分离纯化;利用16S rRNA基因序列确定硫氧化细菌的分类地位并进行系统发育分析;采用碘量法对典型硫氧化菌株硫氧化活性进行检测。【结果】本研究从冲绳海槽热液区样品中共分离鉴定85株硫氧化细菌,分属于α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌门和厚壁菌门,优势属为氢弧菌属(Hydrogenovibrio)、拉布伦氏菌属(Labrenzia)、深海海旋菌属(Thalassospira)和海杆状菌属(Marinobacter)。硫氧化活性检测结果表明,7株典型硫氧化菌株对硫代硫酸钠的降解活性介于31%–100%之间,其中泰坦尼克号盐单胞菌SOB56 (Halomonas titanicae SOB56)、南极海杆状菌SOB93(Marinobacter antarcticus SOB93)、印度硫氧化粗杆菌SOB107 (Thioclava indica SOB107)和嗜温氢弧菌CJG136 (Hydrogenovibrio thermophiles CJG136)可以完全降解硫代硫酸钠。【结论】冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性丰富,为研究该热液区的硫循环过程提供了实验材料和理论基础,多种硫氧化活性菌株的获得极大地丰富了菌种资源,为探究深海热液区硫循环的能量代谢途径和分子机制奠定基础。     

阳宗海中紫色非硫光合细菌的生态研究

为得到高原深水湖泊中的微生物生态分布信息,运用统计学软件,在2002年对阳宗海中的紫色非硫光合细菌的数量进行了数学分析。影响湖泊中PNSB数量分布的主要因素是水平位点、深度和采水期,溶氧、温度、透明度、COD和叶绿素a含量等环境因子对PNSB数量也有影响。各环境因子如叶绿素a含量和透明度之间也有相关性,对其进行了分析并计算出环境因子之间关系的一元回归方程。