沼泽红假单胞菌的分离鉴定和生理特性的研究

分离到一株紫色非硫光合细菌，根据其细胞形态、菌落特征、培养特征，以及对有机碳源、还原态硫化物利用能力等生理特征将该菌株定名为沼泽红假单胞菌。该菌株生长最适ｐＨ范围是６．５～８．０。光照强度对菌株细胞的增殖和类胡萝卜素的生成有明显影响：较强光照有利于细胞的增殖，低光照则对细胞内合成类胡萝卜素更为有利。

3种紫细菌天然光合色素敏化DSSC光电转化性能

基于自然界光合作用机理的DSSC研究备受关注。不产氧光合细菌中的紫细菌是研究光合作用机理的良好模式生物。从3种典型紫细菌中获得了7种具有不同吸光范围、极性和结构的细菌叶绿素a(BChl a)和类胡萝卜素(Car)以及3种改性BChl a。在此基础上,较系统地比较了天然与改性BChl a、多组分与单一组分Car、BChl a色素浓度、BChl a和Car共敏对DSSC光电性能的影响,并对色素与半导体材料的相互作用进行了表征。结果表明:100 mW·cm-2入射光强下,在不添加任何分散剂(spacer)的条件下,具有近红外吸收的天然BChl a光电转化性能较优,光电转换效率为1.26%。单一组分Car比多组分Car具有较高的光电性能,玫红品Car光电转换效率最佳。BChl a敏化TiO2薄膜电极,吸收光谱红移,800 nm特征荧光淬灭。BChl a与Car共敏TiO2薄膜电极,拓宽了可见光吸收光谱,短路电流和光电转换效率比BChl a提高了12%和7.3%。紫细菌天然色素廉价易得、环境友好,不仅能吸收可见光,而且能有效利用红外光,这对研制响应可见光-近红外的太阳能电池光电器件具有重要参考价值。

紫细菌光合色素指纹图谱的建立与色素分析

【目的】探索快速高效的色素样品制备方法;为建立紫细菌全色素TLC和HPLC标准指纹图谱和数据库提供研究方法和思路;为色素代谢与调控等研究提供快速的色素分析方法。【方法】选择沼泽红假单胞菌(Rhodopesudomonas palustris CQV97)为材料,采用改良丙酮甲醇提取法、TLC重复展层法、图像灰度分析法、吸收光谱法、HPLC和MS法进行色素分析。【结果】甲醇或丙酮可选择性地提取样品的细菌叶绿素和类胡萝卜素,通过对丙酮甲醇法的改良,使色素提取总量提高了13.5%。建立了CQV97菌株全色素的TLC和HPLC指纹图谱,二者均含有11种色素组分。图像灰度分析法估算了TLC指纹图谱各色素组分的表观相对含量。以TLC图谱的各色素组分为外标物,明确了HPLC图谱中各色素组分的保留时间(Rt)与TLC图谱中各色素组分的迁移率(Rf)之间的对应关系。结合色素代谢途径、光谱分析和MS,定性分析了指纹图谱中11种色素组分。TLC或HPLC分析结果表明,理论样品与对照样品色素组分和含量一致,而实际样品与对照样品色素组分一致,但含量不同,重复测定3次,样品中色素相对含量的RSD均小于5%。【结论】改良的丙酮甲醇法可以快速高效地提取光合细菌的色素。采用TLC重复展层法和HPLC法建立的全色素指纹图谱色素组成一致,重复稳定性好,各具特色。TLC和HPLC两种指纹图谱分析方法均能进行光合色素的快速分析,适合于紫细菌色素合成途径中主要积累色素的组分和含量变化规律研究。

沼泽红假单胞菌光合色素的分离、组成分析与光稳定性

【目的】探求光对不产氧光合细菌类胡萝卜素(Car)和细菌叶绿素a(BChl a)稳定性的影响规律。【方法】以沼泽红假单胞菌CQV97为材料,采用硅胶柱层析和HPLC方法进行Car和BChl a组分的纯化和成分分析,采用吸收光谱法研究Car和BChl a组分的光稳定性。【结果】在Car和BChl a组分分离过程中,Car组分回收率高且稳定,而BChl a回收率波动性较大。Car组分中含有6种螺菌黄质系Car和极少量(<0.25%)的细菌脱镁叶绿素a。BChl a组分中包含BChl aGG、BChl aDHGG、BChl aTHGG和BChl aP4种成分。Car和BChl a组分在黑暗条件下非常稳定。2 000 lx白炽灯、日光灯和自然光照射时,Car在70 min内非常稳定,但对紫外光敏感,半衰期为11.15 min,BChl a组分对白炽灯、日光灯、自然光和紫外灯的光降解速率常数(min–1)分别为0.169 8、0.028 9、0.213 9和0.026 4,半衰期(min)分别为4.47、29.68、4.20和26.19。【结论】一步硅胶柱层析可同时得到Car和BChl a纯组分。Car对白光相对稳定,对紫外光不稳定。BChl光稳定性很差,分离过程中短期见光是导致BChl a回收率波动性较大的原因,光降解过程中产生了相对稳定的中间产物。该研究结果为光合色素的精制、功能研究和应用提供了理论依据。

铁对产铁载体的沼泽红假单胞菌光合色素与铁载体合成的影响

【目的】探求铁对1株能产生铁载体的不产氧光合细菌(Anoxygenic Phototrophic Bacteria,APB)光合色素和铁载体合成的影响。【方法】通用CAS法检测铁载体产生,Arnow、Csaky和Shenker法检测铁载体类型;吸收光谱法和HPLC法分析光合色素的组分和含量。【结果】Rhodopseudomonas palustris CQV97能够产生异羟肟酸型铁载体,未添加FeCl3时,铁载体含量最高,铁载体的产生与生长并非关联型。随FeCl3浓度升高,菌体生长潜伏期缩短,生长速率、最终生物量以及细菌叶绿素(Bacteriochlorophyll,BChl)a和类胡萝卜素(Carotenoid,Car)含量均提高,而检测到的游离铁载体含量降低;菌体积累的BChl a的组成和相对含量未见明显变化,但主要的Car组分由Spirilloxanthin转化为Rhodopin,菌体中积累Car组分的平均共轭体系降低,Car组成的改变与色素提取液的Car特征性光谱蓝移现象相吻合。【结论】首次报道APB能够产生铁载体,CQV97菌株能够产生异羟肟酸型铁载体。阐明了铁对CQV97生长、铁载体产生和光合色素合成的影响规律,这些研究结果为深入开展APB铁载体分离纯化以及生物功能研究奠定了基础。