全面供光策略调控废水培养光合细菌产单细胞蛋白

为拓展蛋白质来源,缓解中国饲料蛋白资源短缺现状,该研究通过供光策略调控强化了沼泽红假单胞菌(R.palustris)从废水中回收菌体资源及单细胞蛋白(single cell protein, SCP)的效果,并解析了不同供光策略下物质合成与污染物降解之间的相关性。结果表明:在白炽灯、120μmol/(m^(2)·s)的光强及18 h光/6 h暗(L/D)的光周期条件下菌体的生物量及日产量可达(1 140.56±19.72) mg/L及(0.32±0.02) g/(L·d),相较于24 L/0 D、 3 L/21 D及9 L/15 D组分别提高了17.06%~93.21%、54.43%~299.93%(P<0.05);在白炽灯、120 μmol/(m^(2)·s)的光强及3 h光/21 h暗的光周期条件下,菌体的蛋白质质量分数最高,为67.47%,相较于其他所有试验组提高了21.96%~44.54%(P<0.05)。化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)和氨氮(ammonia nitrogen, NH_(4)^(+)-N)去除率在白炽灯、120 μmol/(m^(2)·s)的光强及18 h光/6 h暗的光周期条件下可达72.03%~78.40%。相关性分析表明,光强、光质分别与蛋白质含量及浓度呈显著负相关;而光周期与蛋白质浓度呈显著正相关,因此,光周期是R. palustris从废水体系中提升SCP产量的有效调控方法。该研究为提高废水体系中光合细菌合成SCP提供了新的方法与思路。

光合细菌对活性污泥微生物群落结构及功能的影响

构建光序批式反应器(PSBR)处理模拟生活污水,考察光合细菌投加量、pH值、光照强度和溶解氧(DO)对反应器污染物去除性能影响,通过16S r RNA测序技术揭示光合细菌对活性污泥微生物群落结构、功能和氮代谢通路的影响.结果表明:10%光合细菌投加通过促进微生物种间协调功能使PSBR系统CODCr、NH_(4)^(+)-N和TN去除率提高,pH值、光照强度和DO分别为7、5000lux和3mg/L时,PSBR脱氮性能最好.光合细菌提高了活性污泥微生物多样性和丰富度,Proteobacteria菌门和norank_f__Saprospiraceae菌属相对丰度增多.光合细菌促进部分参与硝化过程和反硝化过程的功能基因(amo、hao和nap)和酶(AMO、HAO和NAP)丰度增加,活性污泥的整体氮代谢潜力得到提升.

光合细菌沼泽红假单胞菌Atp2蛋白对水稻生长及抗逆的影响

【目的】探究光合细菌沼泽红假单胞菌PSB06 Atp2蛋白对水稻生长、防御酶活性及防御相关基因转录水平的影响,为生防菌在水稻上的推广应用提供理论依据。【方法】以水稻品种CO-39为试验材料,用0(蒸馏水,CK)、20和50μg/mL Atp2蛋白3种处理液对水稻种子和叶片进行处理,对生长14d的水稻体内叶绿素a/b和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量,以及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱氨肽还原酶(GR)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)等水稻防御酶活性进行检测;运用实时荧光定量PCR检测水稻体内防御相关基因(OsWRKY70、OsLOX1、OsAOS2、OsPR1a、OsCHT1和OsPAL1)的转录水平。【结果】与CK相比,Atp2蛋白处理水稻叶片后,其体内叶绿素a/b显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)升高,而处理种子后叶绿素a/b无显著变化(P>0.05);Atp2蛋白处理后水稻体内H_(2)O_(2)含量均升高,其中处理叶片后H_(2)O_(2)含量极显著升高;Atp2蛋白处理后水稻体内POD和CAT活性显著或极显著下降;Atp2蛋白处理后水稻体内SOD、GR和PAL活性均极显著升高;Atp2蛋白处理种子后水稻体内PPO活性显著或极显著升高,而处理叶片后PPO活性显著或极显著下降。Atp2蛋白处理后水稻防御相关基因OsWRKY70、OsLOX1、OsAOS2(50μg/mL Atp2蛋白处理水稻叶片外)、OsPR1a和OsCHT1表达均上调,其中OsWRKY70、OsLOX1和OsCHT1基因表达显著或极显著上调;Atp2蛋白处理种子后OsPAL1基因表达极显著上调,而处理叶片后OsPAL1基因表达极显著下调。【结论】沼泽红假单胞菌PSB06 Atp2蛋白对水稻有较好的促生抗逆效果,具有推广应用潜力。

饲料中添加高硒光合细菌对中华绒螯蟹抗氧化能力和食味品质的影响

试验旨在探究高硒光合细菌在中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)池塘养殖中的应用效果。试验选用设施条件一致的养殖池6个,随机分为3组,试验蟹规格为(165±20) g/只。对照组投喂普通商品饲料,试验1组投喂1轮拌有高硒光合细菌培养物的试验饲料,试验2组投喂两轮含硒试验饲料,每轮连续4 d,有机硒日投喂量为130μg/kg蟹。结果显示,与对照组相比,两个试验组中华绒螯蟹肥满度、背甲红绿值(a*值)显著提高(P<0.05),血清、肝胰腺总抗氧化能力(T-AOC)显著提高(P<0.05),肝胰腺丙二醛(MDA)含量显著下降(P<0.05),肌肉和肝胰腺土腥味均显著减弱(P<0.05),肌肉鲜味显著增强(P<0.05)。与对照组相比,试验2组中华绒螯蟹肝胰腺和肌肉硒含量显著升高(P<0.05),肝胰腺a*值、黄蓝值(b*值)均显著升高(P<0.05);血清、肝胰腺超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量显著提高(P<0.05),血清MDA含量显著下降(P<0.05)。研究表明,投喂2轮试验饲料可显著提高中华绒螯蟹生长性能、肝胰腺与肌肉硒含量,提高机体抗氧化能力,改善色泽和可食部分风味。

光合细菌代谢与其在医药领域的应用

光合细菌代谢途径多样,能够产生多种生理活性物质,具有固碳、固氮、产氢等功能,目前已广泛应用于能源、环境、食品和养殖等领域。近些年,有关光合细菌代谢产物免疫调节功能的研究逐渐增多,其在医药领域应用已成为业内热点。本文概述了光合细菌的主要代谢能力,总结了光合细菌代谢产生具有营养药用价值的多元产物类型,并对光合细菌在制药领域进行的基础理论研究和实际应用进展进行了综述,以期为光合细菌在医药领域的进一步应用提供参考。

RhP光合细菌制剂对河流湖泊水质的提升和微生物群落的影响

光合细菌在水环境治理中得到了广泛应用,但在河流湖泊较大水体中光合细菌对水质和微生物群落的影响还缺乏充分研究。我们分析了一种用于水污染治理的光合细菌产品(RhP制剂)的微生物组分,检测了该制剂对实验水体化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的影响。同时回顾分析了该制剂在岳阳市南湖(约3500万m^(3)水体)三年水污染治理过程中对水质的影响。另外,还测试了该制剂对自贡市石梯河1.9km河段(约50万m^(3)水体)水质的提升作用,用高通量测序分析了河水中微生物群落的变化。通过形态学、吸收光谱及高通量测序发现该制剂的主要有效成分为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),其削减实验水体COD、TN和TP的能力较强。该制剂对南湖水质有较好提升,TN去除率最高53.39%,TP去除率最高62.27%。对水质较好的石梯河河水主要污染指标COD有一定改善,对微生物群落的丰富度和多样性影响不大。该制剂治理效率和生态安全性好,适合河流湖泊的水生态治理。

光合细菌废水处理技术的研究进展

废水中存在大量有机物,是造成环境水体恶化的主要原因。传统的废水处理技术处理效率好,但存在二次污染、处理成本高、废水中有机物无法资源化利用等问题,因此寻找一种绿色环保和可持续的替代方案显得尤为重要。光合细菌(PSB)废水处理技术作为一种潜在的有机物资源化处理方法,在废水处理领域得到广泛关注。回顾了近年来光合细菌废水处理技术在废水处理中的研究进展,重点探讨了光合细菌降解污染物的途径以及影响因素,并介绍了光合细菌废水处理工艺的主要形式、规模化应用以及资源化应用现状,最后对光合细菌废水处理和资源化未来发展趋势进行了展望。

基于光合细菌红假单胞菌的废水处理与协同固碳作用研究

为探讨光合细菌在废水处理和协同固碳作用中应用的可行性,利用红假单胞菌处理废水,研究其在处理时间120 h内对废水的化学需氧量(COD)的去除能力,并在处理过程中通过通入CO_(2)研究红假单胞菌对废水处理与协同固碳的能力。结果显示:红假单胞菌在有氧有光条件下,光合微生物处理效果最佳,400 mL模拟废水中添加的红假单胞菌浓度为0.5 g/L,处理120 h,废水COD值由2753.50 mg/L降低至185.57 mg/L。红假单胞菌不仅能有效处理废水,显著降低废水COD值,同时能实现对CO_(2)的固定。

紫色光合细菌LH1-RC复合物的结构生物学研究进展

紫色光合细菌作为研究光合作用分子机制的一种古老的模式生物,通过无氧光合作用将太阳能转化为化学能,其光合作用原初反应主要发生在由捕光天线复合物1(LH1)及反应中心复合物(RC)组成的核心复合物(LH1-RC)中。近年来,随着晶体学和冷冻电镜技术的迅速发展,多个不同菌种来源的LH1-RC复合物的三维结构被解析出来,极大地拓展了人们对该复合物的认识。文章系统总结了近年来紫细菌光合膜蛋白复合物的结构生物学研究进展,为深入了解光合作用分子机制、提高光合效率、促进人工光合作用系统的开发及应用提供了理论基础。

光合细菌污水资源化进展

光合细菌废水处理是一种可以同时实现废水净化和资源回收的新兴技术,它能够有效降低各种污水中的有机物以及氮、磷的浓度,且PSB细胞中含有的色素、蛋白质、辅酶等具有较高的经济效益。因此,可以收集PSB细胞对其进行资源化再生,在回收大量营养物质的同时,解决剩余污泥问题。梳理了光合细菌的研究发展进程;详细介绍了光合细菌在各类污水处理等方面的应用,并提出光合细菌在污水处理方面的新的思路。

光合细菌处理苝系染料废水制备絮凝性菌体蛋白的研究

首先对光合细菌进行驯化,同时绘制光合细菌生长密度曲线,得到絮凝性菌体蛋白收获的最佳时间为10 d。取1 L苝系染料生产废水,在室温条件下,得到了最佳处理条件,即pH调节为7.5,加入碳酸钙0.8 g,最适基础营养液投加量为6 mL,处理时间为10 d,絮凝性菌体蛋白产量达到112.4 g/L(废水)。通过对菌体蛋白进行分析鉴定,得到该物质为糖蛋白。最后经过一个月的喂养对比实验,证明该絮凝性菌体蛋白可作为鱼的饲料。

光合细菌发酵液肥对番茄生长及产量的影响

为研究光合细菌发酵液肥对番茄生长及产量的影响,本试验以常规施肥(甜稼大量元素水溶肥料13-6-40,75 kg/hm^(2))为对照,设置了滴施光合细菌发酵液肥+常规减量施肥(45 kg/hm^(2))、喷施光合细菌发酵液肥+常规减量施肥(45 kg/hm^(2))2个处理,测定处理后番茄的最大叶片长、最大叶片宽和叶柄长等性状以及单果质量、可溶性固形物含量、坐果数、产量和经济效益。结果表明,与常规施肥相比,施用光合细菌发酵液肥并减施化肥可达到类似效果。光合细菌发酵液肥滴施的番茄最大叶片长、最大叶片宽、叶柄长、茎粗、开展度和株高较CK增加1.50、1.20、0.75、0.10、12.00和3.05 cm;光合细菌发酵液肥喷施有助于提高番茄单果重、坐果数、可溶性固形物含量、产量和利润,并且其增产效果最为明显,较常规施肥增产17.1%,增收81270元/hm^(2)。综上,光合细菌发酵液肥部分替代化肥滴施有助于提高番茄最大叶片长、最大叶片宽和叶柄长等植株长势;光合细菌发酵液肥喷施的番茄单果重量、坐果数、产量和利润有所提升,提高生产效益。研究结果为番茄生产科学选用肥料提供参考。

海洋红酵母、光合细菌和EM菌对锦鲤色素稳定性的影响研究

在水产养殖中,益生菌作为饲料添加剂既能促进鱼生长发育和新陈代谢,同时又能增加鱼体光亮度。海洋红酵母、光合细菌和EM菌具有丰富的营养和生物活性物质,同时含有天然色素——虾青素。本试验中,以锦鲤幼鱼为研究对象,采取拌料投喂方式,将海洋红酵母、光合细菌和EM菌应用于锦鲤的养殖试验中,旨在探析海洋红酵母、光合细菌和EM菌对锦鲤体色的影响。

嗜酸光合细菌耦合萎缩芽孢杆菌降解马铃薯加工淀粉废水条件优化

【目的】研究嗜酸光合细菌耦合萎缩芽孢杆菌在实验室条件下降解马铃薯淀粉废水污染物。【方法】以马铃薯加工淀粉废水为材料,实验室条件下研究2种菌株复配比例、复合菌接种量、复合菌协同培养方式等对淀粉废水COD和恶臭气体的降解效率。【结果】嗜酸光合细菌∶萎缩芽孢杆菌活菌数比=10∶1,接种量15%,30℃,采用分段连续培养前72 h厌氧光照(5000 lux)培养,之后72 h采取厌氧光照∶黑暗好氧=12 h∶12 h方式。在最优条件下添加1 g/L乙酸钠能够使淀粉废水COD降解率由对照组的16.9%提升到98.21%,水体中氨氮,硝氮,总磷,硫醇,硫化氢等污染物降解效率均超过98%以上,同时较高的pH使水体实现自絮凝,沉降速度达到8 cm/h。【结论】嗜酸性光合细菌和萎缩芽孢杆菌最适生长pH差异造成的生态位分化是其耦合以及高效降解淀粉废水污染物的主要原因。

近红外光对光合细菌利用废水累积高价值产物的影响

利用光合细菌(PSB)对废水进行处理可以同时实现对污染物的降解与生物质资源的转化利用。PSB的光合作用中心吸收光谱位于近红外光光谱范围内,因此近红外光可能是提高PSB废水资源化效率的有利条件。探索了近红外光对采用沼泽红假单胞菌(R.palustris)实现废水资源化效果的影响,结果表明,近红外光有利于提高R.palustris从废水中累积高价值生物质的能力。近红外光单独作用可将R.palustris的指数增长期缩短为2 d并提高其生物量与色素产量,实验条件下生物质质量浓度与菌体产率分别为1156.22 mg/L与(0.282±0.031)g/g,类胡萝卜素和菌绿素最高质量浓度分别为5.48、44.00 mg/L;近红外光与自然光叠加有利于累积辅酶Q_(10)(CoQ_(10)),实验条件下干菌体中CoQ_(10)质量分数可达41.83 mg/g;近红外光与白炽灯叠加可提高R.palustris蛋白质产率并提高污水处理效率,实验条件下蛋白质质量浓度与产率分别高达790.76 mg/L与(3.625±0.156)g/g,对污水中COD和NH_(4)+-N去除率分别达80.84%、91.44%。近红外光的使用为提高PSB污水资源化效率提供了新的方法与思路。

光合细菌挂膜碳纤维生态草净化微污染缓流河水

在模拟河道反应池中装填光合细菌挂膜碳纤维生态草,对微污染缓流河水进行净化处理,研究了挂膜碳纤维生态草装填密度、水力停留时间、溶解氧和光照对污染物去除效果的影响,并与河水中土著微生物挂膜碳纤维生态草进行了对比实验。结果表明,提高光合细菌挂膜碳纤维生态草装填密度会改善污染物的去除效率,增加水力停留时间会降低水流速度和剪切速率,使生物膜的生长更加稳定,溶解氧浓度和光照条件的变化对河水中污染物的去除效果影响较小。挂膜碳纤维生态草装填密度为180 g/m~3,水力停留时间为24 h,无曝气和外加光照,通过光合细菌挂膜碳纤维生态草的作用,能明显改善对河水中污染物的去除效果,出水COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N、TN、TP分别低于4.52、0.68、1.00、0.17 mg/L,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅲ类水标准。反应系统抗冲击负荷能力强,适应贫营养环境,能有效净化微污染缓流河水。

养殖水体中添加光合细菌对扬州鹅孵化性能、水体净化效率、盲肠微生物多样性的影响

试验旨在探究养殖水体中添加光合细菌对扬州鹅孵化性能、水体净化效率、盲肠微生物多样性的影响。选取280只体重(4.26±0.54)kg的500日龄扬州鹅,随机分为对照组和光合细菌处理组,每组20个重复,每个重复7只(公母比例1:6)。对照组养殖水体不处理,光合细菌处理组养殖水体每天添加4.13mL/m^(3)光合细菌,2组饲养管理条件相同,均每隔10 d更换水体,试验期60 d。试验期间统计2组每换水第1、10天的受精率、孵化率和水体总细菌、大肠杆菌、沙门氏菌。试验结束每组屠宰试验鹅8只,采集盲肠内容物用16S rRNA测序技术对微生物菌群特征进行分析。结果表明:光合细菌处理组扬州鹅的受精蛋孵化率高于对照组(P<0.05),养殖水体中大肠杆菌(P<0.01)和沙门氏菌(P<0.05)低于对照组。光合细菌处理组的盲肠微生物Ace指数、Chao1指数高于对照组(P<0.05)。门水平上,2组扬州鹅盲肠核心菌群为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes);2组有显著差异的有理研菌科RC9肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)等5种属。革兰氏阴性菌(Negativicutes)等2个纲、颤螺旋菌目(Oscillospirales)、瘤胃菌科(Ruminococcaceae)、粪杆菌属(Faecalibacterium)在对照组显著富集;螺旋体纲(Spirochaetia)、毛螺旋菌(Lachnospirales)等2个目、理研菌科(Rikenellaceae)等3个科、理研菌科RC9肠道群属(Rikenellaceae_RC9_gut_group)在光合细菌处理组显著富集。2组均富集在氨基酸、核苷酸、碳水化合物等代谢功能上。综上,养殖水体中添加光合细菌可显著影响扬州鹅孵化性能、水体净化效率、盲肠菌群结构。

利用光合细菌肥药双减对水稻病害发生及产量的影响

为了探索利用光合细菌与化肥农药双减融合施用技术,设计3个减肥减药、3个光合细菌喷洒减肥减药和1个对照(CK)处理,研究光合细菌喷洒对稻瘟病发生及水稻产量、品质方面的影响。结果发现:利用光合细菌喷洒减肥(减N 10%~20%)减药处理的稻瘟病病情指数为0.41~0.44,防治效果为22.5%~28.1%,肥料减N10%,稻瘟病药使用1次,插秧后每月2次喷洒光合细菌50 L/hm^(2),水稻产量达到7 511 kg/hm^(2),糙米率65.3%,食味值83.3,能够确保在稳产的前提下实现水稻减肥减药绿色生产。

光合细菌和小球藻对石生苔藓种源扩繁的作用

石生苔藓结皮可以从大气中吸收水分及养分,附着在岩石表面生长,具有促进矿物分化和植被演替等多种重要的生态功能,利用人工培育的苔藓结皮进行岩石工程创面生态修复具有广阔的市场前景,而针对特定地区的优势种探讨高效的种源扩繁技术则成为了首要任务。研究以秦岭北麓长势好、生物量大的石生匍匐型藓种羽枝青藓为研究材料,考虑沼泽红假单胞菌浓度(高浓度24 mL/L,低浓度12 ml/L,不添加)和小球藻浓度(高浓度250 mL/L,低浓度125 mL/L,不添加)开展双因素完全试验,观测人工气候箱条件下羽枝青藓的盖度、新发芽数和新发芽茎长,探究沼泽红假单胞菌和小球藻对羽枝青藓的作用效果、最适浓度及组合,为提高羽枝青藓扩繁效率提供科学依据。结果显示,(1)只添加低浓度沼泽红假单胞菌的处理羽枝青藓生长状况最优,相比于对照处理(不添加沼泽红假单胞菌和小球藻),可将盖度提高14.3%,新发芽数增加61.2%,新发芽茎长增长34.0%;(2)沼泽红假单胞菌浓度对羽枝青藓的盖度、新发芽数和新发芽茎长均有显著影响;(3)小球藻浓度对羽枝青藓各项生长指标均无显著影响,其与沼泽红假单胞菌的交互作用对羽枝青藓盖度有显著影响。研究表明,沼泽红假单胞菌对羽枝青藓的生长发育具有显著促进作用,在后期石生苔藓结皮种源扩繁实践中应加以考虑和借鉴。

微藻饵料添加光合细菌对安氏伪镖水蚤发育和繁殖的影响

为探究光合细菌对桡足类生长和生殖的影响,研究不同微藻饵料对安氏伪镖水蚤(Pseudodiaptomus annandalei)发育和繁殖的影响,结果显示,不同种类的饵料微藻对安氏伪镖水蚤的发育和繁殖影响效果显著(P<0.05),投喂湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)时,水蚤的发育最快,存活率最高,总产幼体数最高。在湛江等鞭金藻饵料中添加不同浓度光合细菌,结果显示,在投喂等量微藻的条件下,当添加的光合细菌浓度达到1 mgC/L时,其无节幼体和桡足幼体的发育时间分别缩短20%和14.5%,个体存活率提高21.7%,总产幼体提高20.4%。而当添加菌浓度为2 mgC/L时会显著抑制其发育和繁殖。结果表明,在微藻饵料中添加适量光合细菌有利于安氏伪镖水蚤的发育和繁殖。