光合細菌使用手册.doc

一、光合细菌及其作用 l、光合细菌概述 光合细菌(Photo Synthetic Bacter ia简称PSB)属细菌的一类，有紫硫菌、绿硫菌、紫色非硫细菌和绿色非硫细菌。我们主要介绍紫色非硫细菌，它们是兼性厌氧菌，属原核生物，光能异养型原核生物门，红色光合细菌纲，红螺菌目，红螺菌科，红假单胞菌属。它们以光和热为能源，主要利用有机物中的碳，同化其它营养元素进行生长繁殖，是高营养、高效能、多用途的有益微生物。 光合细菌又称光养细菌，是能进行光合作用的一群原核生物。广泛分布于湖泊、海洋、土壤中，是地球上最古老的生物之一。人类对光合细菌的认识始于19世纪30年代，我国早在20世纪50年代就对光合细菌进行了一些基础理论研究，1987年11月在上海召开的“第一届光合细菌国际学术会议”大大推动了我国光合细菌的基础性研究、应用研究也取得很大的进展。诸多研究结果表明，光合细菌在农业、环保医药等方面均有较高的应用价值。现已开发的光合细菌包括l目、2亚目、4科、19属共约49种，其中应用于水产养殖中较多的是红色无荡菌科，一般以紫色非硫细菌和紫硫细菌较为普遍。近20年来，以小林正泰(1981)、小川巅夫(1985)等人为代表的一批学者首先把它应 用于高浓度有机废水处理，并把它作为优质钙料和饵料，开展了水产、畜牧养殖等多方面实验。取得了显著成效。此后，我国学者亦于近年对光合细菌在水产上的应用进行了多方面的研究。 2、光合细菌生物学特性 光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。光合细菌的适宜水温为15℃—40℃，最适水温为28℃-36℃。它的细胞干物质中蛋白质含量高达到60%以上，其蛋白质氨基酸组成比较齐全，细胞中还含有多种维生素，尤其是B族维生素极为丰富，Vb2、叶酸、泛酸、生物素的含量也较高，同时还含有大量的类胡萝卜素、辅酶Q等生理活性物质。因此，光合细菌具有很高的营养价值，这正是它在水产养殖中作为培水饵料及作为饲料添加成分物质基础。 3、光合细菌作用原理 光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳，与绿色植物不同的是，它们的光合作用是不产氧的。光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。这些独特的生理特性使它们在生态系统中的地位显得极为重要。 在水产养殖中运用的光合细菌主要是光能异养型红螺菌科(Rhodospirillaceae)中的一 些品种，例如沼泽红假单胞菌(Rhodop seudanonas palustris).在自然界淡、海水中通常每毫升含有近百个PSB菌，光合细菌的菌体以有机酸、氨基酸、氨和醣类等有机物和硫化氢作为供氧体，通过光合磷酸化获得能量，在水中光照条件下可直接利用降解有机质和硫化氢并使自身得以增殖，同时净化了水体。除此之外，细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚B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，在养殖业上有广阔的应用前景。 PSB在厌氧光照条件下，能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子受体，进行光能异养生长。在黑暗条件下能利用育机物作为呼吸基质进行好氧或异养生长。光合细菌不仅能在厌氧光照下利用光能同化CO．，而且还能在某些条件下进行固氮作用和在固氮酶作用下产氢。另外，有些菌种在黑暗厌氧条件下经丙酮酸代谢系统作用也可产氢。光合细菌还能利用许多有机物质如有机酸。醇、糖类转化某些有毒物质如H2S和某些芳香族化合物等。PSB通过生物转化，可合成无毒、无副作用且富含各类营养物质的菌体蛋白，不仅改善了生态环境，还为养殖业提供了高质量的饲料原料。PSB菌体中对动物生长有促进作用的维生素B12、生物素、泛酸、类胡萝卜素、叶绿素以及与造血、血红蛋白形成有关的叶酸的含量远高于一般微生物，尤其含有人工不能合成的生物素D-异构体。这些物质在动物机体内都具有显著生理活性在水产养殖中，养殖池按水中溶解氧含量的大小由表层向底部可分为好氧区和厌氧区。表层生物繁殖旺盛，水质一般较好，底层则积累了鱼虾的排泄物和未消耗尽的食物残料，有机质丰富，造成微生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧气，导致地底层形成无氧环境，硫酸盐还原菌大量繁殖，产生对鱼虾有毒害作用的硫化氢、酸性物质等。养殖地底层的这种环境正好是适于光合细菌生存的条件一是具有厌氧条件，二是光线通过上面覆盖的有氧水层这个光线过滤器，使光合细菌可以吸收到适宜生长的450-550 pⅢ波长光。光合细菌利用池底的鱼虾排泄物、食物残料以及有毒有害的硫化氢、酸性物质作为基质大量繁殖，提高水体中溶解氧含量，调节pH，并使氨氮