一株稻田土壤梭状芽孢杆菌的分离及其固氮产氢能力研究

为研究水稻土壤中协同固氮产氢菌的固氮产氢特性,拓展协同固氮产氢菌菌种资源,利用厌氧微生物富集培养、亨盖特厌氧滚管等技术,从华南稻田土壤中筛选到一株同时具有产氢和固氮能力的菌株BZ-1.经形态学观察及16S rRNA基因序列系统发育分析,鉴定菌株BZ-1属于梭状芽孢杆菌属(Clostridium sp.).通过测定产氢量、生物量、发酵产物及固氮酶酶活等,对菌株BZ-1的产氢能力及协同固氮产氢特性进行分析.结果表明:菌株BZ-1发酵34.55 mmol/L葡萄糖可产生42.19 mmol/L H_(2),主要副产物为丁酸(15.96 mmol/L)、乙酸(7.14 mmol/L)和乳酸(5.09 mmol/L);菌株BZ-1具有固氮酶活性,能够以N_(2)为唯一氮源进行生长;菌株BZ-1固氮产氢时,相比于添加7 mmol/L氯化铵的试验组,产氢量提高了14.71%,最大生物量降低了33.33%,乙酸产量提升了61.49%.研究显示,菌株BZ-1在协同固氮产氢条件下固氮能力的提升、生物量的降低以及核心碳代谢途径的改变可能是其产氢量提升的原因.固氮产氢菌株BZ-1的获得将为提高土壤肥力以及缓解铅、镉等重金属对农作物的胁迫作用提供新的思路.

木糖发酵产氢菌的筛选及其生长产氢特性研究

利用改进的Hungate厌氧技术,从牛粪堆肥中分离出一株能有效利用木糖发酵产氢的中温菌HR-1。通过16S rRNA系统发育树分析表明,菌株HR-1与丙酮丁醇梭菌Clostridium ace-tobutylicum ATCC824相似性最高为96%,结合生理生化和生长特性分析表明,HR-1是梭菌属Clostridium的一个新种,命名为Clostridium sp.HR-1。菌株HR-1为单胞生长的规则杆状菌(0.3μm～0.6μm)×(1.4μm～2.3μm),革兰氏染色为阴性,无荚膜、无鞭毛、表面光滑、无明显凸起,专性厌氧菌。HR-1可在10°C～45°C,pH4.0～10.0条件下生长;37°C和pH8.0分别为其最适生长条件。发酵PYG的主要发酵产物有氢气、二氧化碳、乙酸、丁酸及少量乙醇。HR-1可以利用有机氮源和无机氮源生长并产氢,酵母提取物是其最佳产氢氮源。HR-1在木糖浓度为3g/L和初始pH6.5条件下,其比产氢量为1.84mol-H2/mol-木糖,最大比产氢速率为10.52mmol H2/h·g-细胞干重。HR-1可以亦利用葡萄糖、半乳糖、纤维二糖、甘露糖和果糖等碳源生长并发酵产氢,发酵葡萄糖时比产氢量为2.36mol-H2/mol-葡萄糖。