水域生境好氧不产氧光合细菌(AAPB)研究进展

好氧不产氧光合细菌(aerobic anoxygenic photosynthesis bacteria,AAPB)是广泛分布于海洋、湖泊及河流等典型水域生境中的异养原核生物,能够以环境中有机物为营养物质来获取细胞生长及代谢所需的能量,同时借助自身独特的菌绿素完成光合作用产能但不合成氧气,在物质循环与能量流动中扮演着重要角色.近年,越来越多的AAPB种属被陆续报道,基于光合基因,例如光合反应中心M亚基(pufM)的分子系统发育分析显示,大部分AAPB属于α-、β-及γ-变形菌,且丰度及多样性随生境的不同而呈现时空地理格局异质性.本文对AAPB的栖息环境与生长特性、丰度与分布、生态功能以及环境驱动因子等方面的研究进展进行了回顾和综述.目前,针对水库生态系统AAPB的研究鲜见报道,作者建议开展水库生境中AAPB多样性分布、环境驱动因素及生态功能研究,丰富对于水生生态系统中功能微生物种群生态结构与代谢功能的认识.

不产氧光合细菌的分类学进展

不产氧光合细菌(APB)一直是研究生命起源与进化、光合作用和固氮机理的良好模式生物。近年来,APB资源研究发展迅速,不断发现新的物种、模式种及特殊功能物种,不断提出新的分类单元,APB分类系统发生了较大变化,同时引起了一定混乱。本文对不产氧光合细菌定义、分类系统和分类指征最新进展进行了系统述评,对分类系统中存在的问题和发展趋势也进行了评述。

好氧不产氧光合细菌反馈作用下的五里峡水库坝前水体化学特征研究

微生物是水体生物地球化学循环的主要驱动者,也是能量代谢的主要参与者,在水体生态系统多样性与稳定性方面发挥着举足轻重的作用。好氧不产氧光合细菌(AAPB)是水体中一类分布广泛的重要功能类群,它们可利用光能补充自身能量代谢,并影响水体化学组分,其重要性被人们广泛认可并深入研究。为探讨岩溶区AAPB反馈作用下的五里峡水库坝前水体化学特征,本文对坝前不同层位水体进行实地监测,在获得不同层位水体溶解有机碳和颗粒有机碳稳定碳同位素特征的基础上,采用荧光定量PCR技术检测、研究了坝前水体不同层位AAPB分布规律。结果表明:取样期五里峡水库坝前水体为HCO_3^--Ca^(2+)-Mg^(2+)贫-中营养型;通过水体溶解氧、δ^(13)CPOC、δ^(13)CDOC和碳氮比综合分析得出,坝前水体有机碳主要由微型生物产生;AAPB占总浮游细菌的相对丰度范围在1.33%~1.60%,且AAPB在不同层位的丰度变化强度要高于总浮游细菌的丰度变化强度,表明相较于总浮游细菌,AAPB对水化学特征的反馈作用更加敏感;使用典范对应分析可揭示水体理化性质与AAPB的内在联系,结果显示AAPB和总浮游细菌均受浊度的影响较大,故基于颗粒沉降的海洋微生物泵作用也适用于陆地岩溶水库。因而,AAPB反馈作用下的水化学特征对揭示CO_2-水-碳酸盐岩-微生物代谢体系具有重要的启示意义。

不产氧光合细菌抗氧化作用研究进展

不产氧光合细菌本身富含多种营养物质和生理活性物质,并能进行生物固氮、产氢以及降解多种有毒物质等生物功能,近年来受到广泛的关注。本文对不产氧光合细菌的分类、其抗氧化作用机理和应用进行系统的概述,并指出其中有待研究的问题。

川西高寒森林溪流好氧不产氧光合细菌多样性

为了探明好氧不产氧光合菌(AAPB)在川西高寒森林溪流极端环境中的生态分布和群落结构及其环境影响因子,本实验结合同步温度动态和水环境特征监测,采用实时荧光定量PCR和克隆文库的方法,检测了川西高寒森林溪流季节性冻融循环3个关键时期(冻结前期、深冻期和融化期)AAPB的丰度和多样性变化及其与环境因子之间的相关性.结果表明:AAPB丰度在冻结前期非常低,仅(2.80±0.19)×10~4bp/mL;深冻期迅速增加到(4.65±0.30)×10~4bp/mL;融化期达到(5.79±0.19)×104~bp/mL.系统发育分析显示,冻结前期AAPB类群主要为α-变形菌纲细菌;而深冻期和融化期以β-变形菌纲细菌占据主要地位.相关性分析表明,在季节性冻融循环过程中,叶绿素a、可溶性有机碳和温度是AAPB菌群丰度和多样性的主要影响因子.实验结果表明冬季的川西高寒森林溪流中,AAPB类群的丰度低,但是它们高度动态变化,并且与其他淡水环境中的该类群的同源性低.

海洋中不产氧光合细菌的研究进展

介绍了海洋中需氧的不产氧光养菌 ( aerobic anoxygenic phototrophic bacteria,简称 AAP 细菌 ) 在全球海域的分布和丰度、光合作用能力、系统发生、多样性,以及与光合自养生物的关系、在海洋碳循环中的贡献等方面的研究进展,阐述了海洋中不产氧光合细菌在碳、氮、硫、铁等物质循环过程中的重要性和一些新种的发现及其应用,指出了目前海洋中不产氧光合细菌研究中存在的问题。

台湾海峡南部海域好氧不产氧光合异养细菌对上升流的响应

国内外关于好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)和上升流之间关系的研究甚少。本文采用“基于蓝细菌校正的时序红外显微技术”研究了台湾海峡南部近岸上升流中心区AAPB对上升流变化的响应。研究结果发现,在上升流涌升的初始阶段,AAPB和总异养细菌丰度较低;随着上升流的发展,两者丰度均增加并在上升流的成熟期达到最高值;而当上升流衰退时,AAPB和总异养细菌丰度开始下降。在上升流发展过程中,AAPB丰度与叶绿素a浓度在一定范围内呈显著正相关,但同时受环境低磷浓度的限制,总异养细菌丰度与氮、磷、硅营养盐均有显著正相关,表明叶绿素a指示的浮游植物所释放的溶解有机碳和环境中的磷限制可能对AAPB起着更为直接和重要的作用,而营养盐则可能在总异养细菌对上升流的响应中起着重要作用。本研究有助于我们理解AAPB在碳及其他生源要素循环中的作用及其调控机制。

基于bchY的内蒙古2个盐碱湖中不产氧光合细菌多样性的分析

为进一步了解和认识APB及其在盐碱湖中的生态功能及其作用机制,通过构建和分析不产氧光合细菌bchY基因克隆文库,揭示其中不产氧光合细菌的多样性、群落结构及其与生存环境的关系。样品采自内蒙古浑善达克沙地盐碱度较高的扎格斯台和达格淖2个湖的水样,提取了样品总DNA。以bchY作为检测APB的通用标记,用PCR扩增方法构建了其bchY文库,并对扩增产物进行了测序与系统发育分析。结果表明,达格淖湖和扎各斯台湖均为富营养化盐碱湖,且两湖盐度相差很大。利用bchY文库中核酸序列对应的氨基酸序列进行分析,两文库覆盖度均达93.0%以上,代表性较强,共得到108条bchY编码的氨基酸序列,以cutoff=0.03和0.12分别在种和属水平进行同源性和系统发育分析,在cutoff=0.03分为17个OTUs。两湖的多样性指数(Shannon-Weaver和Simpson)和均匀度指数(Evenness)较接近,其种群多样性程度和均匀程度比较相似,但二者的Chao1都不太高,说明两湖APB的多样性较低,种群不丰富。达格淖湖的Margalef指数较高,说明前者物种数目比后者多。两湖的不产氧光合细菌均属Alphaproteobacteria纲,最优势菌群均为Roseibacterium elongatum。同源性及系统发育性分析表明,达格淖湖和扎各斯台湖中不产氧光合细菌的主要类型为AAPB-like类群、多样性低。

三种碳源对乌梁素海好氧不产氧光合细菌群落结构的影响

好氧不产氧光合细菌（AAPB）营光合异养,在水体碳循环中起着重要作用.但是,碳源对AAPB群落结构的影响尚不明确.本文基于16S rDNA和光合反应中心合成中的关键基因——pufM基因,运用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术,比较分析了在微生物分离培养中常用的3种碳源（葡萄糖、丙酮酸钠、酵母提取物）对乌梁素海水体总细菌及AAPB群落结构的影响.结果表明,不同碳源诱导7~21 d后,水体总细菌群落丰富度及多样性指数均有不同程度的提升,AAPB群落则呈现先升后降的趋势.3种碳源中,丙酮酸钠添加后对总细菌及AAPB菌群的丰富度和多样性的提升效果最好.测序及系统发育结果表明,乌梁素海水体经诱导后新检测到了一些原环境中未发现的菌属,一些具有特殊碳代谢能力的菌属丰度得到了提升.本研究为充分认识和理解AAPB的生态学作用和意义,及其富集、分离和培养提供了基础依据.

不产氧光合细菌分离鉴定及其产氢菌株的快速筛选

为建立产氢不产氧光合菌株的快速筛选方法,从采自陕西、河南、安徽3个省8份不同水样中分离出的不产氧光合细菌,通过菌落形态、革兰氏染色、细菌特征峰及16SrDNA鉴定等方法进行初步鉴定获得不产氧光合细菌,同时利用自制的产氢菌株快速筛选系统对其产氢能力进行检测,并分析菌液终点氧化还原电位与细胞产氢的关系。结果表明:共分离得到31株光合细菌,其中18株沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)、5株荚膜红细菌(Rhodobacter capsulatus)、4株球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)和2株固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans),此外还有2株菌与Rhodobacter sp.TCRI 14相似。这些光合细菌的产氢能力存在显著差异,其中3株产氢性能较高,2株为沼泽红假单胞菌,1株为球形红细菌。通过菌液终点氧化还原电位与细胞产氢能力对比,发现产氢较高的菌株其菌液的终点氧化还原电位也明显较低。

舟山海域好氧不产氧光合异养细菌群落结构分析

好氧不产氧光合异养细菌(aerobic anoxygenic phototrophic bacteria,AAPB)是广泛分布在各种海洋环境中并在微生物生态学、海洋碳汇和海洋生态系统的生物地球化学循环的过程中具有潜在的重要作用的一类光合异养微生物。于2016年4月份在舟山群岛不同海洋功能区海域的八个站点采集表层海水,基于编码光合反应复合中心小亚基的puf M基因进行高通量测序,对测序结果进行分析,结果发现:除了岱山的样品测序失败以外,其它七个站点共得到192633条序列,我们进行了OTU聚类分析,相似性设为97%,可以看到,所有的数据最后一共分成4051个OTU。属于Proteobacteria的AAPB占明确分类的各细菌门的97%。Rhodobacteraceae科的Loktanella和Roseobacter两个属的AAPB在所有的采样站点中都处于优势地位。Desulfocapsa属在朱家尖站位(ZJJ)的发现非常具有研究价值,在以往的研究中还没有出现过。研究结果表明,在舟山群岛不同功能海域AAPB的群落结构和分布情况也是有差别的,而且与很多环境因素有关,这可以解释为什么目前很难准确预测水生环境总AAPB分布的问题。

环境因子对好氧不产氧光合细菌脂肪酸组成的影响

对赤杆菌属(Erythrobacter)、柠檬酸微菌属(Citromicrobium)和玫瑰杆菌(Roseobacter)分支的9株好氧不产氧光合细菌(AAPB)的脂肪酸组成进行分析,并以10株非AAPB菌为参照,从脂肪酸角度考察光照、温度、营养等重要环境因子对AAPB的影响。结果显示,AAPB的脂肪酸以C18:1 w7c为主,该成分在Roseobacter分支中含量最高,不同种脂肪酸对环境因子的响应不同,低温和寡营养条件主要作用于不饱和脂肪酸(UFA);二羟基脂肪酸在寡营养和光照双重作用下有较明显的升高。此外,结合非AAPB的比较也为AAPB脂肪酸研究提供了新的视角,如温度实验显示,由于不饱和脂肪酸的比例较高,AAPB可能在寒冷海域有更好的竞争优势,而从饥饿培养试验来看,AAPB的异养能力似乎比非AAPB更弱。

不产氧光合细菌在环境生物修复中的应用

环境生物修复是利用生物体及其产物进行污染治理的技术方法,具有着多种优点。不产氧光合细菌的多样化的代谢及类群特点,可处理工业及农业活动的污染。未来环保领域中,生物修复技术必将引起深入的研究和关注。

不产氧光合细菌在养殖水体生态系统恢复领域的研究进展

不产氧光合细菌(Anoxygenic photosynthetic bacteria,APB)是一类具有原始光能合成体系的原核生物总称,因其多样化的代谢途径而在不同环境中具有固碳、固氮、硫化物氧化、生物产氢等多种功能,目前被广泛应用于环境修复和生物质能源开发领域。本文重点论述了不产氧光合细菌(APB)及其复合微生态制剂在水产养殖水体水质净化、养殖动物促生长及水体生态环境恢复领域的研究进展及广阔的开发前景。

发酵产氢细菌分离培养的厌氧实验操作技术

厌氧产氢细菌的分离纯化与培养是发酵法生物制氢技术的基础课题之一,现有厌氧细菌的分离制备技术和培养基分别存在着操作繁琐和成份复杂问题.通过厌氧培养技术比较和细菌生长试验,确定了"煮沸吹氮去氧,固液交替分离"的厌氧产氢细菌分离纯化培养程序,改进了Hungate技术和建立了新的宽体窄颈培养瓶平板技术.通过培养基组成成份的增减和细菌增长、种类和数量的研究确立了厌氧发酵产氢细菌的分离和富集培养基.利用这些厌氧培养技术,已成功分离培养了550余厌氧菌株系.

光合细菌球形红细菌厌氧降解氯代苯

采用光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)在厌氧光照条件下对氯代苯进行生物降解.结果表明,氯代苯不能作为球形红细菌生长的唯一碳源和能源.球形红细菌厌氧降解氯代苯是在适宜碳源存在下,由氯代苯诱导产生诱导酶以共代谢的方式进行,降解途径是先打开苯环生成小分子的氯代烷烃、再还原脱氯.在培养基中加入一定量的酵母膏,可使细菌生长的停滞期明显缩短,提高氯代苯的脱氯率.在氯代苯浓度为100mg/L时,厌氧降解的最适宜条件为苹果酸浓度1.0g/L、硫酸铵浓度0.1g/L、pH7.0、酵母浸膏浓度1.0g/L.

厌氧生境体系中产氢产乙酸细菌的FISH定量解析

产氢产乙酸细菌是一类在有机物厌氧降解过程中起重要作用的细菌。以基于16S rRNA序列设计的特异性寡核苷酸探针为基础,优化FISH实验条件,确定该技术检测产氢产乙酸细菌的实验条件为样品固定19h、乙醇脱水5min,杂交缓冲液中甲酰胺浓度55%。运用建立的FISH技术检测了几种厌氧消化体系中产氢产乙酸细菌的数量,并与用传统MPN方法的结果进行了比较。结果表明,产氢产乙酸细菌分布广泛,废水处理UASB反应器和动物消化道,特别是反刍动物瘤胃中的产氢产乙酸细菌数量较高,其丰度分别为1.70×109 cells/mL样品,6.50×108 cells/mL样品。湖底沉积物中产氢产乙酸细菌数量较少,仅占整个微生物群落的0.4%,含量为1.20×108 cells/mL样品。

光合细菌中类胡萝卜素对脂质过氧化抑制作用研究

光合细菌中的类胡萝卜素有许多不同类型，从Ｒｄ．ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓＰ４株中提取的类胡萝卜素主要是β－胡萝卜素，而从Ｒｄ．ｃａｐｓｕｌａｔａＮ３株中提取的主要是蕃茄红素．在两个重要离体系统中（即Ｆｅ２＋－牛血清蛋白－亚麻油酸和Ｆｅ２＋－脑组织匀浆），这些类胡萝卜素具有显著的抗脂质过氧化作用，当系统中类胡萝卜素浓度为０．２ｍｇ／Ｌ时，它们对脂质过氧化抑制率接近或超过８０％．进一步研究表明，它们能明显地抑制邻苯三酚的自氧化速率，这证明它们对超氧阴离子也具有很好的淬灭作用．

空气CO_2增高条件下荔枝叶片光合作用和超氧自由基产率

研究结果表明 ,生长在 77± 5PaCO2 分压下 30d的荔枝幼树 ,其光合速率较大气CO2 分压 (39.3Pa)下的低 2 3% ,光下线粒体呼吸速率和不包含光下呼吸的CO2 补偿点亦略有降低 .空气CO2 增高使叶片最大羧化速率 (Vcmax)和最大电子传递速率 (Jmax)降低 ,表明大气增高CO2 分压下叶片的光系统I(PSI)能量水平较低 ,叶片超氧自由基产率亦降低 39% ,叶片感染荔枝霜疫霉病率则从生长在大气CO2 分压下的1.8%增至 9.5 % .可能较低光合和呼吸代谢诱致较低的超氧自由基产率 ,而使叶片易受病害侵染 .叶片受病害侵染后表现为超氧自由基的激增 .在全球大气CO2

厌氧发酵产氢细菌的厌氧操作与紫外线诱变技术

结合几种厌氧操作,即Hungate滚管分离法、厌氧培养瓶分离法、平板夹层厌氧法和培养皿平板分离法,对乙醇型产氢发酵细菌进行紫外诱变及突变体分离筛选,比较证明在提供厌氧操作条件下(厌氧操作箱),直接涂布平板分离法是培养、分离、筛选严格厌氧产氢突变菌株的最佳方法,通过对分离培养基成分的调整及观测菌落的生长突变及分离效果,确定紫外分离厌氧产氢突变菌株的分离培养基。同时确定乙醇型发酵产氢细菌紫外辐射的最适照射时间控制在3 m in之内,突变菌株遗传稳定性的传代次数至少控制在6次。紫外诱变获得的高效稳定产氢突变体的产氢能力比对照菌株提高40%—65%。