一株增强中华绒螯蟹抗病力的固氮红细菌SY5的分离鉴定与表征

为丰富在中华绒螯蟹病害防控中具有潜在应用价值的微生物资源,以类胡萝卜素产生能力作为评价指标,从养殖池底泥中分离获得一株优良的好氧光合细菌SY5,在形态与生理生化鉴定以及分子鉴定的基础上对其进行药敏特性分析,并进一步评价了其对中华绒螯蟹抗弗氏柠檬酸杆菌感染的保护效果。结果表明,菌株SY5为固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans),革兰氏染色阴性,在营养琼脂平板上的菌落特征为深红色、圆形、边缘整齐、光滑、湿润,与固氮红细菌YLK20的亲缘关系最近,对阿莫西林、新霉素、庆大霉素、四环素、多黏菌素B、恩诺沙星、环丙沙星、卡那霉素、氨苄西林、罗红霉素、磷霉素、链霉素高度敏感,对多西环素中度敏感;在饲料中添加终浓度为(6.0×10^(5))-(6.0×10^(9))CFU/g时对中华绒螯蟹抗弗氏柠檬酸杆菌感染的有效保护率为60.0%-100%。这些研究结果为固氮红细菌SY5作为中华绒螯蟹养殖用饲料添加剂的后期开发奠定了基础。

固氮红细菌(Rhodobacter azotoforman)色素蛋白复合体的分离纯化与特性

【目的】为揭示不产氧光合细菌产氢菌株色素蛋白复合体(PPC)色素组成和含量与光合放氢的关系奠定基础。【方法】以PPC特征光谱为检测指标,采用硫酸铵分级分离、DEAE-纤维素层析、吸收光谱和SDS-PAGE等方法进行了固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans,R.azotoformans)R7产氢菌株PPC的分离纯化、纯度分析和鉴定;采用表面增强激光解吸电离离子飞行时间质谱、HPLC-MS和荧光光谱法对其中一种PPC进行了组成分析和能量传递活性测定。【结果】从R7菌株获得了3种纯化的PPC,1种为反应中心与中心捕光色素蛋白复合体(RC-LH1),2种为外周捕光色素蛋白复合体(LH2),其中一种LH2的吸收光谱具有异常的423nm强吸收峰,其蛋白的两种亚基的分子量分别为5356.8Da和5697.8Da,类胡萝卜素属球形烯系,分子量为562Da,激发光能够从类胡萝卜素向细菌叶绿素以及细菌叶绿素向细菌叶绿素传递。【结论】固氮红细菌产氢菌株含有2种不同光谱特性的LH2,其中一种具有新光谱特性。

固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans)YLK20去除无机氮的影响因素

【背景】不产氧光合细菌(Anoxygenicphototrophicbacteria,APB)作为一类重要的微生物资源,在水产养殖水体氮污染的修复方面已有广泛研究与应用。养殖水体环境复杂,含多种有机物,尤其是有机氮显著影响菌体除氮功效。【目的】在高浓度无机三态氮(氨氮、硝氮和亚硝氮)共存体系中,阐明小分子有机碳、有机氮和盐度对固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans) YLK20去除无机三态氮的影响规律及机制,挖掘针对性强和适应性广的高效除氮菌株。【方法】采用RAST和KEGG方法分析YLK20基因组碳氮代谢途径及耐盐机制;采用次溴酸钠氧化法、紫外和N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法分别测定氨氮、硝氮和亚硝氮含量。【结果】基因组显示,YLK20拥有EMP、HMP、TCA、固氮、氨化、氨同化和反硝化碳氮代谢途径,含有soh B、nha C、bet B和gbs A等多种耐盐基因。丙酮酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、乙醇和甘露醇是YLK20生长和去除无机三态氮的良好有机碳,葡萄糖和果糖的存在降低了无机三态氮去除能力,蔗糖体系中硝氮和亚硝氮能被良好去除,但氨氮去除能力较低。在高浓度蛋白胨(3.21 g/L)和尿素(1.43 g/L)体系中,YLK20仍能高效去除无机三态氮。YLK20能在3%盐度内生长良好,低盐度时该菌株能良好去除无机三态氮,高盐度时亚硝氮去除能力受到严重抑制。YLK20对海水和淡水实际养殖水体中的无机三态氮有良好去除效果。【结论】YLK20主要通过氨同化和反硝化途径去除无机三态氮,尤其在高浓度有机氮环境中也能高效去除;该菌株适应盐度范围广,兼可适用于淡水和海水养殖水体;该菌株生长和无机三态氮去除影响因素、规律及除氮机制的阐明,可为APB微生物制剂的合理应用提供指导。

固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans)423 nm特征吸收峰成因与定位

【背景】在不产氧光合细菌中,因420-425nm特征峰位于类胡萝卜素(Carotenoid,Car)吸收区域,通常被认为是由Car积累引起,但固氮红细菌R7菌株呈现的423 nm特征峰不具备Car三指峰特征。【目的】阐明R7菌株423 nm特征吸收峰形成的物质基础及胞内定位。【方法】采用吸收光谱、薄层层析、高效液相色谱、质谱、超速离心和离子交换层析等方法阐明423 nm吸收峰形成原因。【结果】谷氨酸钠明显促进R7菌株活细胞呈现423 nm特征峰,色素提取液中该峰蓝移至415 nm,但其生长、细菌叶绿素(Bacteriochlorophyll,BChl)和Car含量大幅度降低,而添加酵母提取物则反之。色素组成分析表明,在检测到的色素成分中,只有镁卟啉单甲基酯Ⅸ (Magnesium Protoporphyrin Ⅸ Monomethylester,MPE)呈现415 nm特征吸收峰。MPE可定位于光合膜上并呈现出423 nm特征峰。对色素蛋白复合体(Pigment Protein Complex,PPC)的研究显示,添加谷氨酸和酵母提取物的菌体细胞虽然都检测到3种PPC组分[2个外周捕光复合体(Peripheral Light Harvesting Complex 2,LH2)和1个光反应中心(Reaction Center,RC)],但源自谷氨酸菌体细胞的RC和1个LH2则呈现423 nm特征吸收峰,表明R7菌株可产生2种不同类型的LH2,且MPE可定位于一种LH2和RC。【结论】R7菌株所呈现的423 nm特征峰不是由Car积累所致,而是由MPE积累所形成,且能与LH2和RC结合定位于光合膜上。MPE是BChl合成的中间产物,其合成受严格调控,不容易获得。MPE代谢调控的深入研究可为光合作用光氧化损伤与保护机理增添新内容。

还原亚硒酸盐产生红色单质硒光合细菌菌株的筛选与鉴定

从实验室保藏的光合细菌中筛选出一株对亚硒酸钠还原效率较高的菌株S3,其亚硒酸钠还原产物通过透射电子显微镜及EDX(Electron-Dispersive X-ray)分析确定为红色单质硒。菌株S3的形态学特征、生理生化特征及光合色素扫描结果与固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans)的特征基本一致;16S rDNA序列(GenBank登录号为DQ402051)在系统发育树中与固氮红细菌同属一个类群,序列同源性为99%。根据上述结果将菌株S3鉴定为固氮红细菌。初步研究了该菌株还原亚硒酸钠的特性,首次报道固氮红细菌具有还原亚硒酸盐产生红色单质硒的能力,为今后利用微生物方法治理环境中硒污染、利用微生物方法获得活性红色单质硒以及对微生物还原亚硒酸盐产生红色单质硒的机理研究奠定了良好的基础。

紫细菌B800缺失LH2能量传递模型的构建及性质

构建B800缺失LH2对于阐明光合作用中光能传递的分子机制与捕光复合体组装机制具有重要意义。采用吸收光谱、荧光光谱、分子筛层析、超滤和SDS-PAGE等方法研究了紫细菌两个典型种外周捕光复合体(LH2)约800nm特征光谱(B800)细菌叶绿素(BChl)缺失能量传递模型的构建方法及性质。结果表明:在pH 8.0Tris-HCl(10mmol·L-1)缓冲液中,0.08%SDS能够使来自Rhodobacter azotoformans的LH2B800BChl特异性解离,解离体系中加入10%(φ)甲醇,通过超滤脱除游离BChl,构建了B800缺失LH2,但该缺失模型不够稳定。在pH 1.9缓冲液中,来自Rhodopseudomonas palustris的LH2B800BChl能够特异性解离,通过层析得到两个组分。一个组分的B800BChl不能通过层析脱除,能够重新自组装成LH2。另一个组分为B800缺失LH2,该缺失模型稳定。两种LH2均存在2类以上B800BChl结合位点,并得到了两类Rhodopseudomonas palustris B800BChl解离的LH2,但未发现类似紫色硫细菌中的B800吸收光谱劈裂现象。B800缺失LH2均未呈现约800nm特征荧光光谱。采用两种方法构建了两个物种B800缺失LH2能量传递模型。利用BChl与缺失B800LH2结合能力不同的特性,将Rhodopseudomonas palustris中的LH2分成两个类型,实现了异质性亚基LH2的分离。

不同紫细菌外周捕光复合体的特征比较

为阐明不同紫细菌外周捕光复合体(Light-harvesting complex,LH2)表面电荷及其与膜结合能力强弱等特征,以及LH2光谱特征、结构和功能之间的关系,比较了相同去垢剂浓度下增溶时间、盐析浓度和阴离子交换层析洗脱梯度对两个物种不同LH2的纯化和特征的影响。结果显示,源自Rhodobacter azotoformans的LH2(A-LH2)分离纯化所需要的增溶时间和盐析浓度低于Rhodopseudomonas palustris的LH2(P-LH2),而洗脱盐度相反,表明A-LH2与内质膜结合能力较弱,易于从膜表面解离下来,疏水性较强,表面负电荷较多。与P-LH2相比,A-LH2中BChl a Qy带蓝移至798和848 nm,分子筛层析洗脱体积较小,说明A-LH2复合体的分子半径较大。色素分析表明,P-LH2中主要类胡萝卜素为3,4-双脱氢玫红品(共轭双键数为12),A-LH2中则为球形烯(共轭双键数为10)。拉曼分析表明球形烯采用平面构象结合到A-LH2中,这种短共轭双键及伸展构象有利于A-LH2的能量传递。为比较不同种属(株)LH2与膜结合能力以及表面电荷差异提供了研究方法,另通过不同种属LH2的比较分析可为利用紫细菌LH2构建人造光电转化装置或人工模拟光合产氢系统等提供材料支持。

体外组装类胡萝卜素对外周捕光复合体(LH2)能量传递活性的影响

【目的】探求不产氧光合细菌(APB)外周捕光复合体(LH2)中类胡萝卜素(Car)结构和能量传递效率的关系和规律。【方法】通过二苯胺(DPA)抑制Car合成的方法从固氮红细菌134K20中获得部分缺失Car的LH2(LC-LH2);采用TLC和HPLC法从3种APB中制备球形烯(SE)、玫红品(RP)和奥氏酮(OK)3种Car;在含0.1%十二烷基二甲基胺氧化物(LDAO)的10 mmol/L Tris-HCl(p H 8.0)缓冲液中采用超声孵育法分别将这3种Car与LC-LH2体外组装,采用吸收光谱法、拉曼光谱法和荧光光谱法对组装LH2进行结构与功能分析。【结果】制备的部分缺失Car的LH2中,SE缺失率约为64.7%。这3种共轭长度、取代基的极性不同的Car均能与这种部分缺失SE的LH2自组装,Car组装率约在24.0%-29.4%之间,其中SE和OK的组装率高于RP。与部分缺失Car LH2中原有SE构象一致,重组的Car在LH2中也呈现较为伸展的平面构象。LH2中重组Car到细菌叶绿素(BChl)的能量传递效率由高到低的顺序依次为SE-LH2>RP-LH2>OK-LH2,与Car共轭体系大小的关系一致,而与Car极性大小没有明显的关系。【结论】在组装的LH2中Car采用平面构象与脱辅基蛋白结合,Car共轭长度仍是决定和影响LH2中Car-BChl能量传递效率的主要因素,而Car的取代基和极性影响较小。