球形红细菌转化去除重金属镉及其机理研究

研究了不同理化因素对光合细菌球形红细菌(Rhodobactersphaeroides)H菌株生长和镉去除能力的影响.结果表明,该菌株的最佳生长和对镉的最佳去除条件为:pH=7.0,温度为30℃,好氧黑暗,接种量9%.在最佳条件下,镉的去除率可达85%以上.通过X射线衍射光谱分析,H菌株对镉离子的转化产物为硫化镉.通过测定镉的去除与细菌生长曲线及半胱氨酸脱巯基酶的活性,表明镉的去除与菌体的生长稳定期相关.此外,通过分析菌体对硫酸盐的代谢过程,探讨了该菌株生长细胞去除重金属镉的机理.

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.

球形红细菌厌氧降解邻二氯苯及其机理研究

研究分析光合细菌球形红细菌在厌氧光照条件下降解邻二氯苯的条件和机理。结果表明,在厌氧光照条件下球形红细菌的最佳生长和对邻二氯苯的最佳降解条件为:pH7.0,温度为30℃,接种量10%。在最佳条件下,邻二氯苯的去除率可达90%以上;其降解中间产物主要有氯苯、4-羟基苯甲酸;根据降解产物的分析,推断球形红细菌降解邻二氯苯的机理主要是按照先脱掉一个氯原子生成氯苯,然后氯苯进一步脱氯并通过4-羟基苯甲酸的代谢途径开环进行。

球形红细菌去除和转化铅的机理研究

通过X-射线衍射光谱分析，球形红细菌（Rhodobacter sphaeroides）H菌株对铅离子的转化产物为硫化铅．H菌株在不同浓度Pb^2＋中培养后，研究了该菌株生长细胞对Ph^2＋去除的动力学和该菌体产生半胱氨酸脱巯基酶活性的变化，用聚丙烯酰胺凝胶电泳法分析了其同工酶谱．结果表明，Pb^2＋浓度为25—150mg·L^-1时，去除速率常数k较大，半衰期T1／2较短，去除率较高；Pb^2＋浓度为75、100和150mg·L^-1时，对H菌株产生半胱氨酸脱巯基酶活力有明显的促进作用，Ph^2＋浓度为200mg·L^-1时，对该酶活力有抑制作用．该菌体细胞及亚细胞组分中铅含量测定结果显示。94％的Ph^2＋分布于细胞壁和细胞质内，仅少量存在于细胞膜上，并结合透射电镜观察和红外光谱分析，证明了该H菌株对船离子去除和转化是在细胞质内进行的．

固定化球形红细菌去除镉的动力学及其与质粒的关系

利用聚乙烯醇为载体包埋固定化球形红细菌，研究了固定化微生物去除Cd^2＋的动力学特征，结果表明，在Cd^2＋初始浓度为20～160mg／L时，固定化球形红细菌具有良好的去除能力，去除率可达75％以上，固定化球形红细菌去除Cd^2＋的反应遵循二级反应动力学方程-dC／dt=k2C^2＋k0,C＋k0，R^2=0．9577—0．9938，随着Cd^2＋初始浓度的增加，固定化球形红细菌对Cd^2＋的最大去除速率P下降，半衰期T1/2增加，抑制作用增强，此外，通过质粒检测，该菌株含有一个较大质粒，抗镉和去除镉的基因均位于质粒上。

Pb^(2+)、Cd^(2+)和Cr(Ⅵ)抑制球形红细菌生长的毒性效应

运用评价化学品对水生生物毒性的标准方法,得到Pb2+、Cd2+和Cr(Ⅵ)对球形红细菌生长的最小无差异浓度(LNOEC)分别为85.9mgL-1、22.1mgL-1和17.7mgL-1.根据实验结果采用几率单位进行数据处理,得到抑制球形红细菌生长的96hEC50分别为195.0mgL-1、91.2mgL-1和77.6mgL-1,并对各剂量反应方程进行χ2检验,结果均符合精度要求,计算出的96hEC50真实可靠.研究结果表明,抑制球形红细菌生长的毒性由大到小的顺序是Cr(Ⅵ)>Cd2+>Pb2+.不同金属离子与细胞壁亲和性不同或能通过菌体内生物化学转化形成沉淀,可能是导致金属离子抑制球形红细菌生长毒性差异的主要原因.

氯苯对球形红细菌的毒性效应研究

研究不同质量浓度氯苯对光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)生长和脱氢酶活性的影响。结果发现,当氯苯质量浓度达到80mg/L时,即可抑制球形红细菌的生长;当氯苯质量浓度增加到1000mg/L时,球形红细菌的生长被完全抑制。球形红细菌脱氢酶活性随氯苯质量浓度增加而明显降低。在此基础上进一步运用化学品对水生生物急性毒性实验的标准方法研究了氯苯对球形红细菌的毒性效应。结果表明,氯苯对球形红细菌生长的安全质量浓度(最低可见效应质量浓度LOEC)为40mg/L。抑制球形红细菌生长的96h-EC50为346.7mg/L。氯苯与球形红细菌的质量浓度-效应方程为y=11.1459-2.416x,R2=0.9897。对该质量浓度-效应方程进行χ2检验表明,结果符合精度要求,计算出的96h-EC50真实可靠。

光合细菌球形红杆菌摄磷能力的研究

研究了光照、碳源、酸碱对光合细菌球形红杆菌摄磷能力的影响。试验结果表明，在微好氧培养条件下，不同因素对该菌摄磷能力有很大影响，在光照条件下该菌从培养基中摄磷能力增强，甚至有过量摄磷现象。相反，在黑暗条件下，该菌体向培养基中释放磷，出现磷释放现象；以乙酸钠为碳源时该菌的摄磷量大于以乙醇为碳源时的摄磷量；向培养基中滴加３Ｍ的氢氧化钠（使ｐＨ保持在７．５左右）时，该菌出现过量摄磷现象，相反，向培养基中滴加１．５Ｍ的硫酸（使ｐＨ值保持在６．５左右）时。

光合细菌球形红杆菌对活性艳红X-3B的脱色作用及其与质粒的关系

本文研究了光合细菌球形红杆菌在不同条件下对活性艳红Ｘ－３Ｂ的脱色效果及与质粒的关系。结果表明，球形红杆菌的培养条件对脱色效果有较大的影响，ｐＨ在６～９范围内２４ｈ脱色率均在８５％以上，最适ｐＨ稍偏碱为７～９；脱色的最适温度范围较宽，在１５℃～４０℃之间２４ｈ脱色率均在７５％以上；氧的存在对脱色是不利的，厌氧条件下的脱色效果远远高于好氧条件下的脱色效果。结果还表明，该菌株质粒在琼脂糖凝胶电泳图谱上仅有一条质粒带。通过高温吖啶橙处理，消除该菌株的质粒后，该菌株的脱色能力也随之消失，从而证明该菌株的脱色能力是由质粒控制的。

球形红细菌对镉胁迫下小麦幼苗几项生理生化指标的影响

通过水培实验研究了0、0.5、5、10、20mg·L-1Cd2+和0、15%光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)菌悬液复合处理对小麦幼苗叶片几项生理生化指标的影响。结果表明,在Cd2+胁迫下,小麦叶片丙二醛(malonyldialdehyde,MDA)和脯氨酸含量均随培养时间和处理液中Cd2+浓度的增加而增加,而小麦叶片中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性则随之降低。加入球形红细菌菌悬液后MDA和脯氨酸含量均有所降低,降幅分别为2.8%～20.5%和0.6%～15.2%;而SOD和CAT活性均有所升高,增幅分别为1.6%～59.4%和1.8%～12.4%。低浓度镉([Cd2+]=0.5mg·L-1)在幼苗培养第5d对叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素总量的合成有一定的促进作用,但到第11d则转变为抑制作用。高浓度镉([Cd2+]>0.5mg·L-1)对4种光合色素的合成均有抑制作用,且抑制作用随培养时间和Cd2+浓度的增加而增加。加入球形红细菌菌悬液后小麦叶片4种光合色素含量都有不同程度的增加,增幅分别为1.4%～24.4%、0.7%～15.4%、2.4%～13.6%和1.2%～20.1%。这说明球形红细菌不仅可以增强Cd2+胁迫下小麦叶片抗氧化酶的活性,降低MDA和脯氨酸的含量,减轻体内膜脂过氧化的程度,而且可以增加光合色素的含量,从而缓解小麦受到的镉胁迫。

球形红细菌生物转化槲寄生中总三萜类化合物的测定

目的:建立槲寄生及球形红细菌转化槲寄生培养液中总三萜类化合物的含量测定方法,并对各个样品的含量进行比较研究。方法:采用紫外分光光度法,以齐墩果酸为对照品,5%的香草醛-冰醋酸溶液和高氯酸为显色系统,535 nm波长处测定总三萜类化合物的含量。结果:齐墩果酸在2～12μg/ml的范围内线性关系良好,标准曲线回归方程为A=21.988C-0.072,r=0.989 5。75%的乙醇提取、半量常规培养基、游离球形红细菌培养,所得培养液(样品3)总三萜含量和槲寄生75%的乙醇提取液(样品1)相比增加141%。结论:经过球形红细菌转化可以增加槲寄生提取液中总三萜类化合物的含量。

球形红细菌降解RDX的动力学及其机理研究

为了探索球形红细菌对黑索今（RDX）的降解动力学及机理,研究了该菌株生长与降解RDX 的关系,并对降解的动力学方程进行了拟合分析.采用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析了该菌株降解RDX 的中间代谢产物,并推测了其可能的降解途径.结果表明,RDX 质量浓度为2.5～30mg/L 时,该菌株对RDX 的降解符合一级动力学方程.培养4d时,用GC-MS检测到两种中间产物：六氢-1-亚硝基-3,5-二硝基-1,3,5-三嗪（MNX）和次甲基二硝胺（MEDINA）,其母离子的质荷比（m/z）分别为207和135,其可能的降解途径为：RDX 首先还原为MNX,再进行一系列还原反应生成产物MEDINA,最终降解为小分子物质,并认为硝基还原酶为该降解过程中的重要酶.

球形红细菌生物转化槲寄生中总黄酮类化合物的测定

目的建立槲寄生及球形红细菌转化槲寄生培养液中总黄酮类化合物的含量测定方法，并对各个样品的含量进行比较研究。方法采用紫外分光光度法，以芦丁为对照品，以亚硝酸钠一硝酸铝溶液为显色系统．512nm波长处测定总黄酮类化合物的含量。结果芦丁在8-48μg／ml的范围内线性关系良好，回归方程为l，=10．627X-0．0544，r=O．9979。槲寄生75％的乙醇提取物（样品3）、水提取物（样品6）经过球形红细菌转化总黄酮类化合物的含量分别增加129％、65％。结论经过球形红细菌转化可以增加槲寄生提取液中总黄酮类化合物的含量。

固定化球形红细菌生物合成银纳米材料及其抑菌性能研究

采用固定化球形红细菌生物合成银纳米材料,对所制备的银纳米材料分别用紫外吸收光谱、X射线衍射、低分辨和高分辨透射电镜等做了详细的表征。结果表明,制备的银纳米材料为立方闪锌矿结构,呈圆柱状,尺寸大小变化范围为10～50 nm。体外抑菌结果显示,对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,其最小抑菌浓度为10 mg/L,最小杀菌浓度为80 mg/L。

球形红细菌减少小麦和油菜幼苗中铜积累的效应

采用水培试验,研究了光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)菌悬液对铜胁迫下小麦(Triticum aestivum)和油菜(Brassicacampestris)幼苗生长及富集铜的效应。结果表明:过量Cu2+对小麦、油菜幼苗的生长有抑制作用;油菜幼苗比小麦幼苗更易积累环境中的Cu2+;施用球形红细菌菌液后,小麦、油菜生长受到Cu2+的抑制都有不同程度的缓解;其各部分铜的积累都有不同程度的降低,而且70 mg/L菌悬液比35 mg/L菌悬液缓解作用更为明显。

球形红细菌生物转化槲寄生培养液石油醚萃取部位化学成分的研究

目的球形红细菌生物转化槲寄生培养液石油醚萃取部位化学成分的分离及鉴定。方法通过溶剂萃取和柱层析分离单体化合物,通过理化鉴别和光谱分析对单体成分进行结构鉴定。结果分离鉴定4个化合物,分别为古柯二醇、β-乙酰香树脂醇、β-谷甾醇及β-胡萝卜苷。结论4个化合物中β-乙酰香树脂醇、β-谷甾醇及β-胡萝卜苷已从槲寄生中分离得到,古柯二醇未见有槲寄生中分离得到的报道,推测可能为转化得新成分。

球形红细菌合成PHB培养条件的选择与优化

以球形红细菌为材料,研究了不同培养条件下聚β-羟基丁酸(PHB)在菌体内的积累情况。采用响应面法确定其合成PHB最佳培养条件为:苹果酸2.5 g/L,(NH4)2SO41.0 g/L,pH=7.04,生长因子1.16 g/L。在该条件下,球形红细菌累积的PHB达到菌体干重的25.75%。研究结果表明,采用球形红细菌等光合细菌建立有机废水处理与聚羟基烷酸(PHAs)生产相结合的新工艺具有可行性。

球形红细菌对镉胁迫下小麦幼苗镉积累的影响

为了研究光合细菌球形红细菌菌悬液对镉胁迫下小麦幼苗镉积累的影响。运用三因素交叉分组随机设计，通过水培试验，研究了球形红细菌菌悬液对小麦幼苗生长过程中培养液Cd^2＋浓度的影响，以及球形红细菌菌悬液与Cd^2＋复合处理对小麦幼苗茎叶和根系镉积累量的影响。培养液中Cd^2＋浓度随培养时间的延长而降低，在小麦幼苗生长初期降低幅度较大；茎叶和根系镉积累量既随培养液Cd^2＋浓度增加而增加，也随培养时间的延长而增加，在第7-10夭镉积最量的增长幅度最大，且根系镉积累量〉茎叶镉积累量；施用球形红细菌菌悬液后培养液Cd^2＋浓度以及小麦幼苗茎叶和根系中镉积累量比对照分别降低了1.9％-49.9％、12.3％-58.1％和8.3％-53.9％。该研究为光合细菌的进一步开发利用提供了理论基础。

球形红细菌无机焦磷酸酶的原核表达、纯化及初步分析

无机焦磷酸酶(inorganic pyrophosphatase,PPase)水解在许多生物大分子的生物合成过程中产生焦磷酸并释放能量,形成的热力学拉力可促进合成反应的进行。球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides 2.4.1)无机焦磷酸酶(RsPPase)属于II型可溶性焦磷酸酶,钴离子对于其活性的维持具有重要的功能,而其活性调控及其表达对细菌生长的影响尚未报道。研究克隆、原核表达纯化RsPPase。结果发现,钴离子会导致谷胱甘肽S-转移酶(glutathione sulfotransferase,GST)标签不能进行蛋白酶切,且融合蛋白GST-PPase水解焦磷酸的催化效率较低(Km/kcat=2.0×104mol(/L.s));在球形红细菌胞内表达大肠杆菌焦磷酸酶(Km/kcat=5.5×107mol/(L.s))没有影响细菌的生长,暗示球形红细菌胞内PPase活性足够高。通过对其结构的模拟推测,在钴离子存在的情况下为闭合构象,GST标签的存在可能影响PPase羧基端结构域的运动,而影响其结合底物和释放产物的能力;在钴离子不存在的情况下为开放构象,GST标签具有较大的自由度,可暴露蛋白酶识别位点酶切产生无标签RsPPase。

球形红细菌降解对硝基酚特性及响应面优化

以对硝基酚(PNP)为目标污染物,利用球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)H菌株研究其对PNP的降解特性,通过单因素实验和响应面分析相结合的方法优化降解条件,以提高H菌株对PNP的降解能力。设置不同反应体系证明了H菌株活细胞是降解PNP主体,且在厌氧光照、厌氧黑暗、好氧光照和好氧黑暗四种条件下均能降解PNP。通过单因素实验得出显著影响因素为:PNP初始浓度、pH值和温度,响应面优化后的最优降解条件为:PNP初始浓度为81.01mg L^-1、pH值8.09和温度30.49℃,PNP降解率的预测值为92.3%,与实际值(91.1%)相差1.2%(<2%),说明预测值可靠。在最优条件下,H菌株的生长和PNP浓度随时间变化关系表明,在H菌株生长的适应期96h内,PNP浓度从81.01mg L^-1降低到20.33mg L^-1,降解率为74.9%,指数生长期96~168h,PNP被快速降解,降解率达到91.1%;同时,拟合了该条件下H菌株降解PNP的一级动力学方程。