光合细菌培养条件的研究

光合细菌培养条件的研究（精选8篇）

光合细菌培养条件的研究 篇1

光合细菌培养条件的研究

对光合细菌(PSB)培养的最适光照、温度、pH值、最佳接种量等条件进行了系统研究,结果表明:PSB生长环境的光照强度越大,生长速度越快,生物量也越大;其最适生长温度为30℃,最适pH值为7.5～8.5,最佳接种量为20%.

作 者：张峰峰 周可 赵玉洁 谢凤行 李亚玲 ZHANG Feng-feng ZHOU Ke ZHAO Yu-jie XIE Feng-xing LI Ya-ling 作者单位：天津市农业生物技术研究中心,天津,300192刊 名：天津农业科学英文刊名：TIANJIN AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：200915(2)分类号：Q939.11关键词：光合细菌 培养条件 生长

光合细菌培养条件的研究 篇2

普通变形杆菌 (proteus vulgaris) , 广泛分布于自然界, 为周鞭毛菌, 易于观察, 是细菌鞭毛教学和实验的理想菌种之一。 鞭毛染色步骤繁琐且结果不稳定, 不同的培养基和培养条件对细菌鞭毛的染色效果影响很大, 如何选择合适的培养基和培养条件是细菌鞭毛形态学研究的热点问题之一[8,9,10,11]。 同时由于操作过程复杂, 影响因素多, 成功率偏低, 使得鞭毛染色在基础医学教学中往往较难取得预期的效果。 因此, 本研究以普通变形杆菌为菌种, 通过常规染色方法 (镀银染色法) 来比较普通变形杆菌在不同培养基 (基础肉汤培养基、普通琼脂培养基、血琼脂培养) 和不同培育时间 (8、12、18、24 h) 下的鞭毛染色效果, 探讨适宜普通变形杆菌鞭毛培育的最佳条件 (培养基和培育时间) , 以提高鞭毛染色的成功率, 从而更好地服务于基础医学的实验教学。

1 材料与方法

1.1 材料

菌种为普通变形杆菌, 保存于川北医学院病原生物与免疫学教学实验中心。 实验中所用的试剂:肉浸膏、蛋白胨、琼脂粉购于杭州天和微生物试剂有限公司;NaCl、FeCl3购于成都科龙化工试剂厂; 硝酸银购于天津市博迪化工有限公司;兔血来源于川北医学院动物中心;培养箱购于上海精宏实验设备有限公司 (型号为SHP-250) 。

1.2 培养基[12]

1.2.1 基础肉汤培养基于1000 mL蒸馏水中加入固体物质, 包括3.0 g肉浸膏, 10.0 g蛋白胨, 5.0 g NaCl, 1000 ml蒸馏水, 混合加热溶解;校正pH至7.4~7.6, 煮沸3~5 min, 用滤纸过滤;分装于适当试管内, 121℃高压蒸汽灭菌20 min后, 置阴暗处贮存备用。

1.2.2 基础琼脂培养基于基础肉汤培养基中加入15%的琼脂粉, 121℃高压蒸汽灭菌20 min后倒入平板上冷却待用。

1.2.3 血琼脂培养基将已灭菌的普通琼脂培养基加热融化, 待其冷却至50℃左右, 在无菌条件下加入脱纤维兔血5%~10%, 轻摇匀 (勿使有气泡) 后倒入平板上冷却待用。

1.3 菌种

从菌种库取出普通变形杆菌, 采用点接法将细菌接种于基础培养基平板上, 放入37℃恒温培养箱里连续培养18~24 h, 后再转接于另一新鲜平板培养基中继续培育, 如此重复培育3 代 (次) 后备用。

1.4 染液制作

媒染剂A[13]:3.0 g FeCl3·6H2O, 溶于0.01 mol/L的HCl溶液100 mL中, 室温存放, 长期稳定。

媒染剂B[13]:单宁酸15.0 g溶解于100 mL蒸馏水中, 加入37%甲醛1.0 mL。 室温存放, 长期稳定。

银染液C[14]:AgNO35.0 g溶于100 mL蒸馏水, 取出10.0 mL备用, 向余下的90 mL硝酸银溶液缓慢滴加浓氨水, 边加边摇动, 直至形成沉淀完全溶解重新形成澄清液为止, 再将备用的AgNO3溶液缓慢回滴, 直至形成稳定薄雾状溶液。

1.5 载玻片处理

将新载玻片放入洗衣粉水清洁液中煮沸10 min, 取出冷却后用自来水冲洗干净, 再用清洁液浸泡煮沸10 min, 自来水冲洗干净。 使用前放入95%酒精浸泡24 h, 用时取出用纱布擦干。

1.6 染色方法

1.6.1 细菌培养 ①将传代后的普通变形杆菌分别以液体培养基接种法接种于肉汤管, 点接法接种于基础琼脂平板和点接法接种于血琼脂平板内, 37℃恒温培养18 h, 经染色镜检后, 选取染色效果最好的培养基。②将传代的普通变形杆菌接种于染色效果最好的培养基上 (随机接种3 份) , 分别在37℃恒温培养箱内培养8、12、18、24 h后染色镜检, 确定染色效果最好的培育时间。

1.6.2 制片于处理过的载玻片一端滴加2~3 滴蒸馏水, 用接种环以无菌操作法取菌落边缘细菌一环, 悬于蒸馏水中, 待水滴稍变浑浊后立即移开接种环, 静置5 min让鞭毛舒张开来, 稍倾斜玻片, 使菌液从玻片的一端流向另一端, 放置台上, 自然干燥。

1.6.3 染色取A液1 mL滴入带有塞的试管内, 再加入B液1 mL, 充分混合, 用酒精灯火焰微热20 s, 稍冷却后取适量混合液滴于制片好的菌膜上并完全覆盖菌膜染50 s, 用蒸馏水冲洗干净。 因A、B混合物不稳定, 故要尽快使用, 否则影响染色效果。

滴加银染液C覆盖住菌膜, 加热至蒸气微冒 (约持续20 s) , 用蒸馏水冲洗干净, 并保证染液不被蒸干。

1.7 镜检观察

用吸水纸吸干已染色好的载玻片, 后在显微镜 (油镜) 下镜检、观察、拍照。 为了避免实验误差, 每次实验均在同等条件下重复3 次, 不同批次所得的染色玻片均由同一人进行镜检观察。

2 结果

2.1 培养基对细菌鞭毛染色效果的影响

分别比较接种于3 种不同培育基 (普通肉汤培养基、普通琼脂培养基和普通血琼脂培养基) 上普通变形杆菌鞭毛的镜检效果可知, 在血琼脂培养基中培养的细菌鞭毛伸展性好, 菌体形态完整, 粗细均匀, 总体效果好, 而普通肉汤培养基和普通琼脂培养基培养的鞭毛较稀疏, 结果则相对较差。

2.2 菌种培育时间对细菌鞭毛染色效果的影响

培养时间长短对普通变形杆菌的鞭毛生长也有较大影响。 将普通变形杆菌接种在培育效果较好的血琼脂培养基中培育, 分别培养8、12、18、24 h, 比较不同的培养时间下普通变形杆菌的镜下效果:8 h菌龄的细菌菌体粗大且很长、鞭毛周身如毛绒状, 这可能是变形杆菌菌体还处于分裂繁殖阶段, 而鞭毛也正在发育;12 h菌龄细菌菌体中等大小, 鞭毛清晰完整, 效果好;18 h菌龄的细菌菌体较短小, 鞭毛周身且完整, 易于观察, 24 h菌龄细菌菌体短小, 鞭毛比较稀疏, 有些菌体的鞭毛已脱落。 因此选用12~18 h菌龄的细菌做鞭毛染色效果好, 易于观察。 见图1。

a:8 h;b:12 h;c:18 h;d:24 h

3 讨论

光合细菌培养条件的研究 篇3

关键词：光合细菌；室外；快速扩培

光合细菌（Photo Synthetic Bacteria简称PSB）是一类能够在厌氧和光照条件下进行光合作用且不产生氧气的一类细菌的总称。它广泛存在于自然界的湖泊、江河、海洋、水田、氧化池、活性污泥槽、污水沟内，其菌体营养丰富，细胞干物质中蛋白质含量达60%以上，而且蛋白质氨基酸组成齐全，含有机体必需的16种氨基酸且各种氨基酸的比例较合理。还含有丰富的B族维生素，尤其是维生素B12、叶酸、生物素等含量高[1]。大量的应用研究证明，光合细菌可明显提高养殖动物的生长速度和抗病能力，而且具有重要的优化水质，改善养殖环境的功能，在畜牧、水产养殖和环境污水治理等领域都有非常重要和广泛的应用前景。目前，对光合细菌培养条件的研究，国内外已有许多相关报道，但众说不一，均停留在室内用灯光培养。这种培养方式耗能大、成本高，不利于光合细菌的推广应用。因此，如何因地制宜利用空闲地在自然环境条件下快速扩培光合细菌已成为迫切需要解决的技术问题。为此，我们承担了广西直属公益性科研院所基本科研业务费专项资金自主选题项目“光合细菌快速扩培技术研究”，采用单因子优化试验考察不同的光照度、初始pH值、初始接种浓度、氧需求程度、摇动次数等对光合细菌生长的影响。

1试验材料

1.1试验菌株

试验菌株PSB由广西水产科学研究院南宁海可海乐微生物公司从高产虾塘底泥中分离获得并培养保存，经鉴定为红螺菌科沼泽红假单胞菌（菌株编号NC01），活菌数≥4×109个/mL，杂菌率≤10%，深红色，粘稠状液体。

1.2培养基

液体配方：使用广西水产科学研究院南宁海可海乐微生物公司优化筛选的扩大培养基，其基本成分如下[2]： CH3COONa 3.3 g、KH2PO4 060 g、NH4Cl 1.0 g、NaCl 2.00 g、 MgSO4·7H2O 0.3 g、CaCl2 50 mg、MnSO4 25 mg、FeSO4 5.00 mg、酵母膏 1.0 g、调节pH值至 7.0、曝气自来水 1 000 mL。

2光合细菌生长的测定

菌体浓度：用7504型分光光度计，在660 nm波长处，测定培养物光密度值（OD）；

细胞数量：用光合细菌基础培养基[3]，以平板菌落计数法测定。

3室外培养参数的优化

3.1光照度对光合细菌生长的影响

将活化后的菌种以30%接种于已灭菌的培养基中，置于室外自然光源下（温度控制在35 ℃左右），采用增减遮阴网疏密来调节光照度，设置5个梯度：分别为2 000、4 000、6 000、8 000、10 000 lx，每个梯度设置2个重复，静置培养6 d后取样测定，探讨其生长情况。

从表1可见，光合细菌在光照强度2 000～10 000 lx的范围内均可以生长，而且在2 000～8 000 lx范围内，光强度越大，光合细菌的生长速度就越快，生物量也越大，而且菌液粘稠均匀，无分层、无附壁。但在10 000 lx强光照度下，光合细菌的生长明显受到了抑制，菌液颜色发生变化且分层、附壁现象较严重。因此，光合细菌比较适宜在光强度为6 000～8 000 lx下培养。在实际批量生产过程中可采用增减遮阴网疏密来调节光照度实现室外自然光照培养。

3.2初始pH值对光合细菌生长的影响

先配制液体培养基，采用1 mol/L的醋酸和5%碳酸氢钠溶液调节液体培养基的初始pH值。共调节6个梯度，分别为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0，每个梯度设置2个重复。将活化后的菌种以30%接种于已灭菌的培养基中，置于室外温度控制在35 ℃左右、6 000 lx光照度下静置培养6 d后取样测定，探讨其生长情况。

从表2得知，光合细菌在pH值6.5～9.0范围内均能良好生长，但不同的初始pH值对光合细菌生长产生不同影响。从测定的数据可以看出，各组之间，OD值、活菌数量差异明显。初始pH 7.0时生长最好，OD值达1.98、最高活菌数量达4.38×109个/mL，其次是pH 7.5。最差是pH 9.0，OD值为0.65、最高活菌数量1.44×109个/mL。由于光合细菌的代谢产物为碱性，随着培养时间的递增，各组pH呈现不断上升的趋势，光合细菌活菌数量也不断增加。因此，在培养过程中，必须随时测定和调整pH值，pH值过高或过低对光合细菌的生长都不利。为了延长光合细菌的对数生长期，当pH值上升超出最适范围时，可以采用加1 mol/L的醋酸溶液调整菌液pH值。

3.3初始接种浓度对光合细菌生长的影响

将活化后的菌种以10%、20%、30%、40%、50%接种于已灭菌的培养基中，每个梯度设置2个重复。置于室外温度控制在35 ℃左右、6 000 lx光照度下静置培养6 d后取样测定，探讨其生长情况。

从表3得知，初始接种浓度对光合细菌生长的影响很大，初始接种浓度越高，光合细菌的生长就越快，达到最高活菌数量的时间就越短。比较不同初始接种浓度对光合细菌生长的影响发现，初始接种浓度在20%～40%时对最终的生物活菌数量影响不大，而初始接种浓度在10%时，光合细菌在培养液中很难占绝对优势，培养初期易长杂菌，生长缓慢。初始接种浓度在50%时，生长速度快、很容易形成优势菌群而抑制其他杂菌生长、培养周期较短，但从大批量生产的角度来讲，成本相对较高；初始接种浓度低，培养周期相对有所延长，但成本降低。综合考虑各方面的因素，在室外大批量生产中，建议采用30%初始接种浓度，相对延长培养时间的方法来提高活菌数量。

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3.4氧需求程度对光合细菌生长的影响

氧需求程度的调控设置3个梯度，分别为：完全厌氧培养、有孔瓶盖培养、开盖培养，每个梯度设置2个重复。将活化后的菌种以30%接种于已灭菌的培养基中，置于室外温度控制在35 ℃左右、6 000 lx光照度下静置培养6 d后取样测定，探讨其生长情况。

从表4得知，光合细菌在完全厌氧、有孔瓶盖培养、开盖培养条件下均能进行正常的生理活动。但不同的氧需求程度对光合细菌最终的OD值、活菌数影响还是比较大的。在有孔瓶盖培养条件下生长代谢最为旺盛，最高活菌数达4.31×109个。其次是完全厌氧，最高活菌数3.98×109个。最差是开盖培养，由于杂菌感染，生长缓慢最高活菌数仅有2.26×109个。完全厌氧与有孔瓶盖培养相比，差异不明显，但与开盖培养相比，则差异显著。由于是室外培养，考虑到受天气等外界条件的影响，因此采用完全厌氧培养方式是切实可行的。

3.5摇动次数对光合细菌生长的影响

摇动次数的调控设置3个梯度，分别为：每天摇动次数1次、2次和不摇动的培养方式。将活化后的菌种以30%接种于已灭菌的培养基中，置于室外温度控制在35 ℃左右、6 000 lx光照度下静置培养6 d后取样测定，探讨其生长情况。

从表5结果表明，在培养过程中适当摇动对光合细菌的生长还是非常有利的，摇动1次，2次的OD值、活菌数明显高于不摇动。适当摇动可以使沉底的光合细菌上浮，在培养液中分布更加均匀，更好地获得光照，从而促进细胞的更好生长。因此，在培养过程中建议每天摇动1～2次。

4结论

本研究结果表明，光合细菌快速扩培最为关键的技术问题就是创造有利于光合细菌生长的良好环境及减少杂菌的污染。其最适光照度6 000～8 000 lx、初始pH值为7.0～7.5、最佳接种量为30%、厌氧培养、每天摇动1～2次，一般培养6 d可使光合细菌活菌数≥4×109个/mL，杂菌率≤10%，为在自然环境条件下快速扩培光合细菌提供有效的技术支撑。

参考文献：

[1]

占家智，羊茜，吴青，等.水产活饵料培育新技术[M].北京：金盾出版社，2002

[2] 黎建斌，何为，李大列，等.高活性荚膜红假单胞菌分离鉴定及应用[J].南方农业学报，2012，34（4）：540-543

[3] 邱宏端，腾蓉，陈雷鸣，等.荚膜红假单胞菌应用型扩大培养液的优化实验[J].大连水产学报，2001，16（1）： 29-33

（收稿日期：2014-12-12）

光合细菌培养条件的研究 篇4

五种中草药对海洋光合细菌生长影响的研究

摘要：研究了不同方式提取的.中草药浸提液以及不同添加量的浸提液对海洋光合细菌生长的影响.结果表明对甘草、黄芩、括楼等中草药水煮法效果较好,而对青蒿、党参等中草药醇提法效果较好,同时发现上述几种中草药对海洋光合细茵的生长均有促进作用.其中蒂加4.0%,4.0%和1.0%的栝楼、黄芩和党参浸提液的细菌经过120h的培养,细菌微分别比对照组提高了99.1%、68.8%和68.4%,甘草、青蒿比对照组提高了10.9%和6.9%,其最佳添加量均为0.5%.作 者：孙涛    李兰生    胡现龙    SUN Tao    LI Lansheng    HU Xianlong  作者单位：中国海洋大学环境科学与工程学院,海洋环境与生态教育部重点实验室,青岛,266003 期 刊：海洋湖沼通报  ISTICPKU  Journal：TRANSACTIONS OF OCEANOLOGY AND LIMNOLOGY 年，卷(期)：, (z1) 分类号：X172 关键词：光合细菌    中草药    促生作用   

光合细菌培养条件的研究 篇5

关键词：光合细菌,高效液相色谱法,板蓝根,大青叶,靛玉红

光合细菌菌剂是一种生物肥料[1,2,3],它是以自配培养基为原料、活性光合细菌为菌种,经现代生物工程技术研制而成的一种复合性生物肥料。具有生物固氮,分解硫化物、农药、化肥等多种有毒有害物质的能力[4],可有效降解土壤中的农药残留、H2S、过剩氨氮等,无污染无公害,净化土壤,促进根系发育,是良好的土壤调节剂[5]。多年在农作物上的应用表明,光合细菌菌剂对于促进农作物的生长发育、提高产量、防治病虫害、改善品质、降低硝酸盐含量等都有明显的功效。

本文将光合细菌菌剂用于板蓝根的种植。以大青叶中靛玉红的含量和板蓝根中醇溶性浸出物的含量来考察光合细菌菌剂对提高板蓝根品质的影响[6,7,8]。为光合细菌菌剂在中草药种植中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 仪器

SHZ-III电热恒温水浴锅(上海贺德实验设备有限公司);AR1140电子分析天平(奥豪斯国际贸易有限公司);RE52-98型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);DHG202型电热干燥箱(山东淮坊医疗器械厂);LC-10ATvp高效液相色谱仪(日本岛津)。

1.2 试剂与药材

1.2.1 试剂

靛玉红对照品(中国药品生物制品检定所,批号717-200204)、氯仿(分析纯,天津市化学试剂一厂)、甲醇(分析纯,天津市化学试剂一厂;批号:990120)、无水乙醇(天津市风船化学试剂科技有限公司,分析纯;批号:20101208)。

1.2.2 药材

没有使用光合细菌菌剂的板蓝根、大青叶药材,使用1:1稀释光合细菌菌剂培育的板蓝根、大青叶药材;药材产地:山西陵川,经山西医科大学中药学教研室白云娥副教授鉴定为十字花科植物菘蓝的地上和地下部分,即大青叶(Folium Isatidis)和板蓝根(Radix Isatidis)。

1.3 方法

1.3.1 大青叶中靛玉红的含量测定

(1)供试品溶液的配制:取大青叶的细粉0.25 g,精密称定,置索氏提取器中,加氯仿浸泡15 h,加热回流提取至提取液无色。回收溶剂至干,残渣加甲醇溶解并转移至100 ml容量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀,滤过,取续滤液即得[9]。(2)对照品溶液的配制:精密称取靛玉红对照品0.002 1 g,加甲醇制成每1 ml含2.1μg的溶液。(3)测定方法:分别精密吸取对照品溶液和供试品溶液各20μl,注入液相色谱仪,测定,即得。[色谱条件:以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以甲醇-水(75∶25)为流动相;检测波长为289 nm。理论板数按靛玉红峰计算,应不低于4 000]。

1.3.2 板蓝根浸出物含量测定

按照2010年版《中国药典》一部醇溶性浸出物测定法(附录XA)项下的热浸法测定,用45%乙醇做溶剂。方法:取供试品2~4 g,精密称定,置100~250 ml的锥形瓶中,精密加45%乙醇50~100 ml,密塞,称定重量,静置1 h后,连接回流冷凝管,加热至沸腾,并保持微沸1 h。放冷后,取下锥形瓶,密塞,再称定重量,用45%乙醇补足减失的重量,摇匀,用干燥滤器滤过,精密量取滤液25 ml,置已干燥至恒重的蒸发皿中在水浴上蒸干后,于105℃干燥3 h,置干燥器中冷却30 min,迅速精密称定重量。除另有规定外,以干燥品计算供试品中醇溶性浸出物的含量(%)(此处方法后的内容为新加内容,在实验中精密加45%乙醇60 ml)。

2 结果

2.1 大青叶中靛玉红的含量测定

通过3批样品的测定表明,未使用光合细菌菌剂的大青叶中靛玉红的含量为0.11 mg/g,使用光合细菌菌剂的大青叶中靛玉红的含量为0.26 mg/g,增加了136.4%。对照品及样品HPLC图谱见图1~3。

2.2 板蓝根浸出物含量测定

由表1可知,板蓝根中醇溶性浸出物含量由42.2%增加为47.2%,提高了11.8%。

3 讨论

按照2010年版《中国药典》一部规定,大青叶中靛玉红含量不少于0.2 mg/g。本文中未使用光合细菌菌剂的药材靛玉红含量只有0.11 mg/g,通过应用光合细菌菌剂使大青叶中靛玉红含量增加为0.26 mg/g,增加了136.4%。说明光合细菌菌剂可以提高大青叶的品质。按照2010年版《中国药典》一部规定,板蓝根中浸出物的含量不少于25.0%。通过应用光合细菌菌剂使板蓝根中浸出物含量提高了11.8%,说明光合细菌菌剂可以提高板蓝根的品质。

本研究为进一步研究光合细菌菌剂对板蓝根品质的提升提供了理论依据,为光合细菌菌剂在其他中草药种植中的应用奠定了基础。

参考文献

[1]吉海平,李君.光合细菌应用动态[J].生物工程进展,1997,17(4):46-60.

[2]国防科技成果办公室.光合细菌综合利用技术[J].中国国防科技信息,1997,(4):79.

[3]Yoshito Suda,Akihiro Ishizuka.Applications of Photosynthetic Bacteriafor Medical Fields[J].Journal of bioscience and bioengineering,2005,100(5):481-488.

[4]杨官娥,张肇铭.光合细菌转化槲寄生制剂抗肿瘤活性初步研究[J].微生物学报,2006,33(2):40-43.

[5]子阴,周艳琼.应用前景宽广的光合细菌[J].生态经济,2000,(7):48.

[6]柏健,肖慧,何结炜,等.板蓝根化学成分研究[J].中国中药杂志,2007,32(3):271-272.

[7]雷黎明,潘清平.板蓝根化学、药理、质量及提取方法的研究进展[J].时珍国医国药,2007,18(10):2578-2580.

[8]肖珊珊,金郁,孙毓庆.板蓝根化学成分、药理及质量控制研究进展[J].沈阳药科大学学报,2003,20(6):455-45.

光合细菌培养条件的研究 篇6

国内外学者研究了土壤重金属的迁移与转化, 并采用化学方法来降低土壤中重金属形态和含量。邱莉萍等[2]的研究结果表明, 化学修复剂EDTA能够与Cd、Cu、Zn、Ni等许多重金属发生络合作用, 从而减少重金属在土壤溶液中的含量;EDTA对Zn污染和轻度Cu污染土壤有较好的改良作用, 而对Cd污染和重度Cu污染的土壤改良效果差。王梦亮等[3]研究了光合细菌能改善土壤的结构和营养状况, 增加农作物的产量。光合细菌是一种能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物作供氧体兼碳源, 进行不放氧光合作用的细菌, 具有提高植物光合作用, 提高土壤肥力等特性。目前, 对光合细菌影响土壤重金属的形态及其在土壤中的分布的研究尚少见报道。因此, 研究土壤环境中重金属污染形态转化, 对土壤环境质量的提高以及保障农产品安全等方面有着重大的现实意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

菌种:光合细菌H菌株系紫色非硫菌群红细菌属的球形红细菌 (Rhodobacter sphaeroides) , 由本院光合细菌研究室分离鉴定保藏[4]。

培养基:基础培养基采用光合细菌液体培养基[4]。

1.2 土壤样品的采集、样品处理

土样取自山西省太原市土堂村庄稼地, 10~20 cm深, 取回实验室后过筛, 配制成土壤中含有不同浓度的溴化镉、乙酸铅, 放置30 d进行土壤平衡, 备用。

1.3 试验方法与条件

在上述的土壤所设定的Cd2+单一污染浓度分别为10 mg·kg-1, 20 mg·kg-1, 40 mg·kg-1, 100 mg·kg-1。在上述的设定浓度中, 设置不同的培养条件, 见表1。

按照表1的实验条件设计, 并且每组设置不加菌为对照组。采用Tessier连续提取法加以改进[5~6]分离出5种状态 (可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态) 。

1.4 测定方法及数据处理

本实验选取光合细菌为微生物材料, 在不同温度、p H值和菌浓度等条件下培养土样, 通过连续提取法分离土壤中不同形态Cd, 采用火焰原子吸光分光光度计测定Cd2+浓度, 研究光合细菌对土壤中Cd形态分布的影响。土壤样品用HNO3-HCl-HCl O4消解, 火焰原子吸收分光光度法测定消解液中Cd的浓度。试验数据用Origin Pro 8.1进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同p H值土壤样品中镉各种形态的含量

在图1中B表示可交换态加菌, C表示可交换态对照;D表示碳酸盐结合态加菌, E表示碳酸盐结合态对照;F表示铁锰氧化物结合态加菌, G表示铁锰氧化物结合态对照;H表示有机质结合态加菌, I表示有机质结合态对照;J表示残渣态加菌, K表示残渣态对照。由图1可以看出, 在p H为5, 6, 7和8时, 重金属Cd的可交换态, 加入光合细菌的土样比对照所测出的Cd的浓度低, 分别降低了2.21%, 1.94%, 4.59%和4.09%。因此, 光合细菌能明显降低土壤中的交换态Cd, 并且, 最佳降低Cd交换态的浓度的条件是p H值为7。重金属Cd的碳酸盐结合态, 加入光合细菌的土样所测出的Cd的浓度都小于对照, 说明光合细菌能降低土壤样品中碳酸盐结合态的Cd。当p H为5, 6, 7和8时, 分别降低了1.64%, 3.53%, 3.00%和0.9%。尤其是能明显降低p H 7土壤中的碳酸盐结合态Cd。重金属Cd的铁锰氧化物结合态, 加光合细菌的土样所测出的Cd的浓度都大于对照;当p H为5, 6, 7和8时, 分别升高0.46%, 1.31%, 3.65%和3.09%。因此, 光合细菌在p H为7时能明显提高土壤中铁锰氧化物结合态的Cd。重金属Cd有机质结合态, 加菌与对照相比, 分别升高了0.22%, 0.12%和0.74%, 而p H为7时降低了0.31%。因此, 光合细菌能提高土壤中的有机质结合态Cd。重金属Pb的残渣态, 加光合细菌的土样所测出的Cd的浓度都大于对照;当p H为5, 6, 7和8时, 分别升高了2.55%, 3.76%, 4.56%和1.39%。因此, 光合细菌在p H为7时能最明显升高土壤中残渣态的Cd。

在不同的p H值的土壤环境中加菌后, 重金属生物可利用性明显降低。当p H值为7时, 最能降低生物可利用性的镉。

2.2 不同温度时土壤样品中镉各种形态的含量

在图2中B表示可交换态加菌, C表示可交换态对照;D表示碳酸盐结合态加菌, E表示碳酸盐结合态对照;F表示铁锰氧化物结合态加菌, G表示铁锰氧化物结合态对照;H表示有机质结合态加菌, I表示有机质结合态对照;J表示残渣态加菌, K表示残渣态对照。由图2可以看出, 在温度不同时光合细菌对可交换态重金属Cd的影响, 当温度为20℃时加菌比对照降低3.12%, 25℃时降低了1.04%, 30℃时降低4.09%, 35℃时降低了6.52%, 加入光合细菌重金属有变小的趋势。所以, 当温度为35℃为光合细菌降低交换态的Cd。对碳酸盐结合态重金属Cd的影响, 在温度为20℃时加菌比对照降低了2.29%, 25℃时降低了3.55%, 30℃时降低2.39%, 35℃时降低了1.05%, 而此时, 当温度为25℃时光合细菌对碳酸盐结合态Cd的浓度影响最大。对铁锰氧化物结合态重金属Cd的影响, 温度为20℃时加菌比对照升高0.64%, 当温度为25℃时降低了0.87%, 当温度为30℃时升高2.75%, 而35℃时降低了0.19%, 因此, 当温度为30℃时为光合细菌对铁锰氧化物的Cd的最适合温度。对有机质结合态重金属Cd的影响, 20℃时加菌比对照升高了0.43%, 25℃时升高了0.38%, 30℃时升高了0.18%, 35℃时升高了4.74%, 当温度为35℃时为光合细菌对有机质结合态的Cd的最适合温度。对残渣态重金属Cd的影响, 温度为20℃时加菌比对照升高了4.74%, 25℃时升高了5.07%, 30℃时升高了3.83%, 35℃时升高了2.68%。温度25℃是光合细菌对有机质结合态的Cd的最适合温度。

在不同温度的土壤环境中温度在30~35℃之间加菌后的生物可利用性明显降低, 土壤环境中加菌后的土壤在30~35℃之间的重金属迁移能力比不加菌的低。当改变温度时, 温度为35℃时最佳, 最能降低生物可利用性的重金属Cd, 最能提高生物不可利用性的重金属Cd。

2.3 不同加菌量土壤样品中镉各种形态的含量

在图3中, B表示可交换态, C表示碳酸盐结合态, D表示铁锰氧化物结合态, E表示有机质结合态, F表示残渣态。由图3可以清晰地看出随着菌浓度的提高, 光合细菌对重金属的影响最大, 也间接说明了光合细菌是有转移重金属的能力。

由图3可以看出, 在不同的菌浓度的土壤环境中, 加菌的土样的生物可利用性明显降低 (与对照组相比) , 浓度为106个/g土的时候生物可利用性最低。

从以上3个条件分析, 总体趋势是加了光合细菌的土样比不加光合细菌的土样所测出的可交换态的重金属Cd和碳酸盐结合态的重金属Cd含量有所减少, 铁锰氧化物结合态, 有机质结合态, 残渣态, 加菌相对对照有所增加。前边减少的比例几乎与后变增加的比例相同。说明光合细菌影响了重金属的迁移能力。光合细菌影响土壤中重金属的最适的条件是, 本实验是菌浓度为106个/g土, 温度35℃, p H为7时, 在这个条件下光合细菌影响重金属Cd最大。

4 结论

在不同p H值、温度、菌浓度条件下, 光合细菌都能不同程度影响土壤中重金属镉的5种形态分布。

(1) 当p H为5, 6, 7和8时, 加入光合细菌后, 能降低可交换态、碳酸盐结合态的Cd, 提高铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态的Cd, 因此, Cd的生物可利用性明显降低, 分别降低了3.85%、5.46%、7.59%和5.00%。

(2) 当温度为20℃, 25℃, 30℃和35℃时, 重金属镉在温度为35℃时, 光合细菌最能降低生物可利用性的重金属Cd, 最能提高生物不可利用性的重金属Cd。

(3) 当菌浓度不同时, 随着菌种浓度越高影响重金属形态分布越大, 并在菌浓度106个/g土时, 影响最大。

参考文献

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光合细菌培养条件的研究 篇7

1 材料与方法

1.1 试验菌株

试验所用的光合细菌由中国水产科学研究院南海水产研究所分离保存,并培养成液体制剂,该光合细菌被鉴定为 膜红假单胞菌,其菌含量为8×108 cfu·mL-1。

1.2 试验饲料

投喂前将光合细菌液体制剂分别按照0.0%、0.5%、1.0%和1.5%的比例均匀喷洒在基础饲料表面,稍晾干后,在0.5 h内投喂完毕。基础饲料是恒兴牌海水鱼膨化饲料。

1.3 试验用鱼及饲料管理

试验在中国水产科学研究院南海水产研究所热带水产研究开发中心(海南三亚)进行。试验尖吻鲈购于当地养殖场,购回后在室内进行为期2周的驯养。挑选健康均匀的个体随机分为4个组,初始体质量为(10.95±0.25)g,每组3个平行,每个平行20尾鱼,在容量为0.5 m3的圆形玻璃纤维桶内养殖50 d。采用流水养殖,海水流速为2～3 L·min-1。试验用水是沙滤海水。每天饱食投喂2次,分别于8:00和16:00进行。溶解氧、氨氮、盐度和温度分别为(6.84±0.90)mg·L-1,(0.03±0.02)mg·L-1,29～31和26～31 ℃。

1.4 取样及计算指标

试验结束前经24 h禁食,称总质量,并统计每组鱼的数量。每桶随机取3尾鱼作为消化酶的样品。冰盘解剖活鱼,分别取出肝脏、胃、幽门垂和肠道,剔除脏器的脂肪和结缔组织并称重。样品放置在-20 ℃保存备用。每桶取5尾鱼断尾取血,用以测定血清免疫酶活性。增重率(weight gain,WG)、特定生长率(specific growth rate,SGR)、饲料系数(feed conversion ratio,FCR)和成活率(survival rate,SR)的计算公式如下:

增重率(%)=100×[终末均质量(g)-初始均质量(g)]/初始均质量(g)

特定生长率(%)=100×[ln终末均质量(g)-ln初始均质量(g)]/试验天数(d)

成活率(%)=100×试验结束鱼数/试验开始鱼数

饲料系数=投喂饲料干质量(g)/鱼增质量(g)

1.5 消化酶的测定

1.5.1 样品制备

样品制备参照WANG和XU[11]。将各个消化器官的组织在预冷的磷酸缓冲液(0.02 mol·L-1,pH 7.5)[1 g·(5 mL)-1]中用玻璃匀浆器冰浴匀浆,4 ℃、10 000 r·min-1冷冻离心30 min,上清液作为消化酶分析样品,4 ℃保存,24 h内分析完毕。酶液中可溶性蛋白浓度用BRADFORD[12]的方法测定,用牛血清蛋白做标准曲线。酶的活力单位定义为在37 ℃,相应的pH的条件下,每分钟催化底物释放1 μg的产物所需要的酶量。酶比活力定义为单位每毫克蛋白的酶活力(U·mg-1)。其中胃组织的测定pH 3.0,其他组织酶的活性均在pH 7.5时测定。

1.5.2 消化酶活力的测定

蛋白酶的测定参照ANSON[13]的方法,用酪氨酸做标准曲线,以福林酚试剂作为显色剂,分别用1.5%的酪蛋白(Sigma)和1.5%的牛血红蛋白(Sigma)作为碱性蛋白酶和酸性蛋白酶的底物,在680 nm测定吸光度。淀粉酶的测定参照BERNFELD[14]的方法,以DNS试剂为显色剂,用麦芽糖做标准曲线,以1%的可溶性淀粉做底物,在520 nm测定吸光度。

1.6 非特异性免疫酶活力的测定

试验结束时,血液样品在4 ℃过夜,5 000 r·min-1冷冻离心10 min取上清液分别测定碱性磷酸酶(AKP)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)。均使用南京建成试剂盒测定。

1.7 数据的统计分析

采用Excel和SPSS 13.0软件对数据进行统计分析,所有数值用平均数±标准误差表示,先对数据作单因素方差分(ANOVA),处理若有显著差异,再作Duncan′s多重比较,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 对尖吻鲈生长的影响

在养殖过程中,部分鱼出现寄生虫病,影响了成活率和增重率,导致标准偏差较很大。尖吻鲈的增重率、特定生长率、成活率和饲料系数在组间均没有显著性差异(P>0.05),试验组鱼的增重率和特定生长率比对照组略微降低(表1)。

2.2 对尖吻鲈消化酶活性的影响

尖吻鲈的肠和肝蛋白酶均在1.0%组达到最大值,其中1.0%组鱼的肝蛋白酶显著高于对照组,但1.0%组肠蛋白酶与对照组没有显著差异。幽门垂蛋白酶在1.5%组达到最大值,并显著高于其他各组(P<0.05)。胃蛋白酶活性在组间没有显著性差异(P>0.05)(表2)。

注:数据以3个重复的平均值±标准差表示,上标字母不同者为存在显著差异(P<0.05)。后表同此 Note:Values are showed by Means ± SD of 3 replicates. Values within the same row with different superscript letters are significantly different(P<0.05).The same as below.

尖吻鲈的肠及胃淀粉酶均在1.0%组显著高于对照组(P<0.05);幽门垂淀粉酶在1.5%组显著高于其他各组(P<0.05);肝淀粉酶在组间没有显著性差异(P>0.05)(表3)。

2.3 对尖吻鲈血清非特异性免疫酶活性的影响

尖吻鲈血清AKP、POD及SOD在组间均没有显著性差异(P>0.05)。但试验组的AKP均高于对照组,随着饲料中光合细菌添加量的增加,POD先减小后增大,SOD先增大后减小(表4)。

3 讨论

在体外试验中,沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)和混球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)对人工模仿的胃酸及肠液具有一定的抵抗力,且对罗非鱼的小肠上皮细胞无害[15]。说明光合细菌的某些种类具有在鱼类消化道中生存的能力。在该试验中,饲料中添加光合细菌对尖吻鲈的生长及饲料系数均没有显著性影响。对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)[16]、西伯利亚鲟鱼(Acipenser baeri)[17]、罗非鱼(Tilapia sp.)[18]和月鳢(Channa asiatica)[19]等的研究则表明,光合细菌以适宜的比例添加到饲料中可以显著地促进鱼类的生长。这可能与光合细菌的种类、鱼的食性以及养殖环境有关。不同种类的光合细菌在对酸及胆盐的耐受能力、对pH及盐度的适宜生长范围、对鱼类消化道的粘附能力等特性的影响会有很大差别。鱼类肠道菌群多样性与鱼类食性相关[20],尖吻鲈属于肉食性海水鱼类,可能与上述草食性、杂食性或肉食性淡水鱼类的微生态区系的菌群组成存在差别,因而也会影响光合细菌的作用。

此试验中,光合细菌在1.0%组促进肠及胃蛋白酶和淀粉酶活性,其中肠及胃的淀粉酶活性显著高于对照组;在1.5%组幽门垂的蛋白酶及淀粉酶都显著升高(P<0.05),而此时肠及胃的消化酶却受到抑制。说明不同光合细菌添加量对各个消化器官的消化酶活性的影响不同。该研究的结果与陈鹏飞等[17]的研究结果有所不同,其研究显示,随着饲料中光合细菌添加量的增加,西伯利亚鲟鱼的胃、肠、肝及盲囊的消化酶变化趋势几乎一致。另外,该研究还显示消化酶的升高并没有促进尖吻鲈的生长,甚至有略微降低的趋势,这可能是由于该株光合细菌对尖吻鲈的生长没有促进作用,也可能养殖期间寄生虫病的发生对试验结果产生了影响。

张梁等[16]将菌浓度为1×108 cfu·mL-1的球形红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)分别按照0.0%、0.5%、1.5%、2.5%和3.5%的比例添加到草鱼饲料中,发现其血清及肝脏的SOD、ACP和AKP在2.5%组达到最大值,并显著高于对照组,而在3.5%组则出现降低的趋势。鲤鱼(Cyprinus carpio)血清溶菌酶及白细胞吞噬活性随着养殖水体中沼泽红假单胞菌(R.palustris)的添加量增加及添加时间的延长而升高[3]。赵卫红等[10]报道添加到水体中(5×108、5×109、5×1010 cfu·m-3)的 膜红假单胞菌可提高异育银鲫白细胞的免疫性能,且其作用效果均随着添加量的增加而增加,但并未增加其血清溶菌酶的活力。而在此研究中光合细菌对尖吻鲈的血清AKP、POD及SOD均没有显著性差异。

光合细菌培养条件的研究 篇8

关键词：水稻,高产栽培条件,光合物质,生产特征,研究

1 不同水稻种植方式和高产栽培条件下的生产特征

水稻在我们国家是重要的粮食作物之一, 在我国已经有很长的历史了, 它是人们每天不可缺少的食物, 而且也是一条重要的经济来源, 通过种植水稻来获得经济收益, 所以对于水稻技术的革新是很有必要的, 是有很大的益处的, 对于我国的发展也起着积极的推动作用。

生产特征的变化其中之一就是干物质会有改变, 对于该项指标的变化的关键性的判断因素就是重量会与原来有差别。干物质在生长的整个过程中积累的多少的总和是影响粮食收成的一个重要因素, 是粮食产量多少的表征。在不同的条件和影响因素的作用下, 例如, 温度的高与低、光照强度的强弱、光照时间的长短和营养物质的多少等的不相同, 水稻的生长会因这些原因而产生一定程度的变化, 其最明显的差异在于单茎干物重和群体干物重。在水稻生长的不同时期也是会有差别的, 干物质的积累速度也会有快慢之分, 其差别是具有极其明显的表象的。

干物质输出与转化在一些指定的部分, 或者在一些指定的区域, 叶中的干物质从叶中转化并运输到外界的比率, 由于条件和方式的不同, 都有显著的不同和特征表象。

2 不同水稻种植方式和高产栽培条件下的光合生产

2.1 叶面积变化

植物通过光合作用来进行植物自身生长能量等的积累, 植物的叶片是进行光合作用的部位, 通过光合作用来使自身生长, 水稻就是通过光合作用来进行生长, 并最终结出谷粒。但其叶子和普通绿色植物的叶片进行比较后会发现是有区别的, 叶子会更细更长, 而且形状更尖。对于水稻来说, 叶子的大小会决定籽粒的多少, 籽粒是影响水稻产量的重要因子, 籽粒越多产量就会越高, 收成就越好, 会提高我们的经济收益。

2.2 群体生产率变化

是描述群体生产速率的重要参数, 由于种植方式的不同, 种植条件的不同, 群体生产率也会发生一定变化, 其中最为明显的差异就是手栽稻和机插稻的群体生产率都明显的高于直播稻。

3 结论

3.1 不同种植方式干物质不同影响产量

种植条件和方式的不同, 影响籽粒中的灌浆物质, 灌浆物质是由植物自身所储存的物质中的一部分和光合作用产生的物质一起组成的。干物质在不同的条件下和不同种植方式下, 其产量与干物质的重量是密切相关的, 而且是成正比的关系的, 而且干物质重量在不同时期不同的阶段, 都有显著不同。

3.2 不同种植方式光合物质不同

光合作用产生植物自身生长所需要的营养物质, 产生物质的多少是衡量其光合作用的一个重要参数, 叶面积越大其产量越高, 群体生长率也会因种植方式不同而有所区别。

参考文献

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