光合细菌海水培养的条件优化研究

光合细菌海水培养的条件优化研究

摘要 [目的]为光合细菌的海水培养提供科学的理论依据。[方法]对海水培养光合细菌进行培养基选择和培养条件优化研究。[结果]结果表明:矢木修身培养基是海水培养光合细菌的最佳培养基;最适宜光合细菌生长的条件是温度在30~35e,光照强度在2 000~3 000 lx,接种量在20% ~25%,空气体积分数为5%,初始pH值在7.0~7.5。[结论]光合细菌在最适宜的条件下5~6d即可培养成熟。

关键词 光合细菌;海水培养;培养基;培养条件

Study on theOptim ization ofCulture Conditions ofPhotosynthetic Bacteria with Seawater

Abstract [Objective] The research ami ed toprovide scientific theorybasis for the culture ofphotosynthetic bacteriawith seawater. [Method]

The optmi al culture conditions andmedium ofphotosynthetic bacteriawith seawaterwere studied. [Result] The results showed thatthe optmi al

medium was Shmi uxiushenmedium.The optmi algrowth conditions ofphotosynthetic bacteria was temperature 30-35e, the light2 000-

3 000 lx, the inoculum 20% -25%, the air cubagemark 5% and the originalpH value 7.0-7.5.

[Conclusion] Underoptmi algrowth con-

ditions, photosynthetic bacteria could be cultured tomature in 5-6 days.

Key words Photosynthetic bacteria; Culturewith seawater; Medium; Culture condition

光合细菌(Photosynthetic Bacteria,简称PSB)是一群能在

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,广泛分布于水田、湖沼、江河、海

洋、活性污泥和土壤中,其中在生产上有意义的红螺菌科包

括红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属[1]。很多资料表明,

PSB具有许多独特的生理功能,在养殖业、种植业、环境治

理、新能源开发利用等应用领域具有十分广阔的前景[2],尤

其在水产养殖中,其能够降解水体中的亚硝酸盐、硫化物等

有毒物质,实现充当饵料、净化水质、预防疾病、作为饲料添

加剂等功能,它的诸多特性,使其在无公害水产养殖中具有

巨大的应用价值。所以,有关PSB的研究已受到广泛重视。

但是,目前对PSB最适培养条件的研究,特别是海水培养

PSB,国内外的相关报道众说不一,因此该试验采用海水培

养,针对不同培养基、不同培养条件(温度、光照、接种量、氧

需求程度、pH值)等进行系统研究,为PSB的海水培养提供

科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种。菌种由对虾养殖池底泥选择培养得到,主要

菌种是红假单胞菌。

1.1.2 仪器。SPX-G光照培养箱(改装成白炽光源),WFJ-

72型可见分光光度计, PHS-3C型精密pH计,YXQ-LS-50S

立式压力蒸汽灭菌器。

1.1.3 培养基。培养基选择试验采用4种培养基:小林达

治培养基的红螺菌科配方, Sawad培养基,失木修身培养基,

VanNiel培养基[3]。在试验过程中上述培养基除掉了钙盐、

镁盐,将磷酸氢二钾用磷酸二氢钾代替,在培养条件选择试

验中采用矢木修身培养基。

1.2 试验方法 将菌种以一定的接种量加入到培养液中,

在给定的条件下进行培养,培养过程中每天振荡摇匀3次。

在培养基选择试验中,采用观察比较法;在培养条件的选择

试验中,采用菌体细胞内细胞器的吸收光谱值来表达菌体含

量[4]。

1.2.1 培养基的选择。将试验菌种以20%的接种量分别接

种在上述4种不同的液体培养基中,在其他因素(包括温度、

光照强度、氧需求量、酸碱度等)相同的条件下,进行培养。

1.2.2 培养条件的选择。选择矢木修身培养基(100%海

水),分别在不同温度(20、25、30、35、40e)、光照(1 000、

2 000、3 000、4 000 lx)、接种量(10%、15%、20%、25%、

30% )、氧需求量(空气体积分数分别为2%、5%、8%、11% )、

酸碱度(pH值分别为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5)进行试验,每天

定时测OD660值。

2 结果与分析

2.1 培养基的选择 4种培养基培养的PSB,只有VanNiel

培养基培养的PSB出现菌液颜色不正常(变成橙红色),菌

液发臭,且菌体粘壁现象;其他3种培养基培养的PSB生长

正常,菌液紫红,均匀、粘稠成胶体状。从培养基的成分上

看,4种培养基的氮源都是氯化铵或硫酸铵,磷源都是磷酸二

氢钾,碳源有所不同,除VanNiel培养基碳源是蛋白胨外,其

他3种培养基的碳源主要是乙酸钠。VanNiel培养基培养的

PSB出现上述现象可能是因为培养基中的碳源主要是蛋白

胨,蛋白胨也是其他菌种的营养物质,使其他菌种成为优势

菌,而PSB受到抑制,从而出现菌液不正常现象。其他3种

培养基化学成分比较接近,从经济角度上考虑,应选择矢木

修身培养基。

2.2 最佳培养条件的选择

2.2.1 温度对PSB生长的影响。培养PSB过程中,温度是

影响其生长速率的重要因素之一。温度对PSB生长的影响

如图1所示(除温度外,其他条件相同)。由图1可见,温度

在30~35e时,PSB生长良好,且差别不大,培养6~7 d,菌

液的OD值能达到1. 5以上,PSB培养基本成熟。但温度达

到40e时,前3 d PSB生长旺盛,从第4天开始其生长明显

受到抑制,且出现粘壁、下沉现象。温度低于25e时,生长

良好,只是生长速率缓慢,生长成熟周期较长。

责任编辑 张彩丽 责任校对 傅真治安徽农业科学, JournalofAnhuiAgr.i Sc.i 2008,36(29):12550-125512.2.2 光照对PSB生长的影响。光照强度也是影响PSB生 长速率的重要因素之一。光照强度对PSB生长的影响如图

2所示(除光照强度外,其他条件相同)。由图2可见,光照

强度对光合细菌的生长有很大影响,光照强度在2 000~

3 000 lx范围内PSB生长良好,光合细菌培养液在培养到第

10天时,OD660平均为1.73;但光照超过为4 000 lx,粘壁现象

严重,在光照强度为4 000 lx时,光合细菌培养液培养到第

10天,OD660为0.83。前者OD660值是后者的2.1倍。

图1 温度对PSB生长的影响

Fig.1 Effects of temperature on the growth ofPSB

图2 光照对PSB生长的影响

Fig.2 Effects of the light on the growth ofPSB

2.2.3 接种量对PSB生长的影响。菌液接种量是影响PSB

快速生长最终能否形成优势菌种的重要因素之一。菌液接

种量对PSB生长的影响见图3(除接种量不同外,其他条件

相同)。由图3可见,接种量在20% ~25%PSB生长良好,低

于15%生长相对缓慢,高于30%生长迅速,4 d培养成熟,但

培养好的菌液易老化,保存时间较短;与20% ~25%接种量

相比,高于30%的接种量显然比较浪费菌种,增加了成本。

2.2.4 氧需求量对PSB生长的影响。氧需求量对PSB生长

的影响如图4所示(除氧需求量不同外,其他条件相同)。由

图4可见,空气体积分数为5%时PSB生长良好,说明PSB

在微氧条件下代谢活动旺盛。

2.2.5 初始pH值对PSB生长的影响。培养液起始pH值

对光合细菌的生长有很大的影响,如图5所示(除初始pH值

不同外,其他条件相同)。由图5可见,初始pH值在7. 0~

7.5内PSB生长良好,pH值低于6.5,菌液培养前3 d生长缓

慢,从第4天开始生长良好。这是因为PSB在生长过程中不

断释放出碱性物质,消耗酸性菌团所致。pH值高于8. 0,菌

液培养前3 d生长良好,从第4天开始生长缓慢,可能由于碱

性越来越强使PSB的生长受到抑制。由此可见,PSB在微碱

性条件下生长良好。

图3 不同接种量对PSB生长的影响

Fig.3 Effects of the inoculation amount on the growth ofPSB

图4 氧需求量对PSB生长的影响

Fig.4 Effects of the oxygen demand on the growth ofPSB

图5 初始pH值对PSB生长的影响

Fig.5 Effects of the originalpH value on the growth ofPSB

3 结论

在海水培养PSB的过程中,培养基、温度、光照强度、接

种量、初始pH值、氧需求量的影响较大。最适宜海水培养

PSB生长的培养基是矢木修身培养基,温度在30~35e,光

照强度在2 000~3 000 lx,接种量在20% ~25%,空气体积分

数为5%,初始pH值在7.0~7.5,在该条件下PSB 5~6 d即

可培养成熟。

参考文献

[1]魏玉利.光合细菌的培养及应用[J].生命科学仪器,2007(5):27-30.

[2]李彦芹,张涛,李凤超,等.对虾养殖池底泥中光合细菌分离及生物学 特性[J].河北大学学报,2006,26(1):61-65.

[3]陈明耀.生物饵料培养[M].北京:中国农业出版社,1995.

[4]常仁亮,冯秋星.糊状光合细菌的生长培养与特征[J].中国水产科学, 2000,7(1):64-67.

1255136卷29期 刘英霞等 光合细菌海水培养的条件优化研究

光合细菌海水培养的条件优化研究

摘要 [目的]为光合细菌的海水培养提供科学的理论依据。[方法]对海水培养光合细菌进行培养基选择和培养条件优化研究。[结果]结果表明:矢木修身培养基是海水培养光合细菌的最佳培养基;最适宜光合细菌生长的条件是温度在30~35e,光照强度在2 000~3 000 lx,接种量在20% ~25%,空气体积分数为5%,初始pH值在7.0~7.5。[结论]光合细菌在最适宜的条件下5~6d即可培养成熟。

关键词 光合细菌;海水培养;培养基;培养条件

Study on theOptim ization ofCulture Conditions ofPhotosynthetic Bacteria with Seawater

Abstract [Objective] The research ami ed toprovide scientific theorybasis for the culture ofphotosynthetic bacteriawith seawater. [Method]

The optmi al culture conditions andmedium ofphotosynthetic bacteriawith seawaterwere studied. [Result] The results showed thatthe optmi al

medium was Shmi uxiushenmedium.The optmi algrowth conditions ofphotosynthetic bacteria was temperature 30-35e, the light2 000-

3 000 lx, the inoculum 20% -25%, the air cubagemark 5% and the originalpH value 7.0-7.5.

[Conclusion] Underoptmi algrowth con-

ditions, photosynthetic bacteria could be cultured tomature in 5-6 days.

Key words Photosynthetic bacteria; Culturewith seawater; Medium; Culture condition

光合细菌(Photosynthetic Bacteria,简称PSB)是一群能在

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,广泛分布于水田、湖沼、江河、海

洋、活性污泥和土壤中,其中在生产上有意义的红螺菌科包

括红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属[1]。很多资料表明,

PSB具有许多独特的生理功能,在养殖业、种植业、环境治

理、新能源开发利用等应用领域具有十分广阔的前景[2],尤

其在水产养殖中,其能够降解水体中的亚硝酸盐、硫化物等

有毒物质,实现充当饵料、净化水质、预防疾病、作为饲料添

加剂等功能,它的诸多特性,使其在无公害水产养殖中具有

巨大的应用价值。所以,有关PSB的研究已受到广泛重视。

但是,目前对PSB最适培养条件的研究,特别是海水培养

PSB,国内外的相关报道众说不一,因此该试验采用海水培

养,针对不同培养基、不同培养条件(温度、光照、接种量、氧

需求程度、pH值)等进行系统研究,为PSB的海水培养提供

科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种。菌种由对虾养殖池底泥选择培养得到,主要

菌种是红假单胞菌。

1.1.2 仪器。SPX-G光照培养箱(改装成白炽光源),WFJ-

72型可见分光光度计, PHS-3C型精密pH计,YXQ-LS-50S

立式压力蒸汽灭菌器。

1.1.3 培养基。培养基选择试验采用4种培养基:小林达

治培养基的红螺菌科配方, Sawad培养基,失木修身培养基,

VanNiel培养基[3]。在试验过程中上述培养基除掉了钙盐、

镁盐,将磷酸氢二钾用磷酸二氢钾代替,在培养条件选择试

验中采用矢木修身培养基。

1.2 试验方法 将菌种以一定的接种量加入到培养液中,

在给定的条件下进行培养,培养过程中每天振荡摇匀3次。

在培养基选择试验中,采用观察比较法;在培养条件的选择

试验中,采用菌体细胞内细胞器的吸收光谱值来表达菌体含

量[4]。

1.2.1 培养基的选择。将试验菌种以20%的接种量分别接

种在上述4种不同的液体培养基中,在其他因素(包括温度、

光照强度、氧需求量、酸碱度等)相同的条件下,进行培养。

1.2.2 培养条件的选择。选择矢木修身培养基(100%海

水),分别在不同温度(20、25、30、35、40e)、光照(1 000、

2 000、3 000、4 000 lx)、接种量(10%、15%、20%、25%、

30% )、氧需求量(空气体积分数分别为2%、5%、8%、11% )、

酸碱度(pH值分别为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5)进行试验,每天

定时测OD660值。

2 结果与分析

2.1 培养基的选择 4种培养基培养的PSB,只有VanNiel

培养基培养的PSB出现菌液颜色不正常(变成橙红色),菌

液发臭,且菌体粘壁现象;其他3种培养基培养的PSB生长

正常,菌液紫红,均匀、粘稠成胶体状。从培养基的成分上

看,4种培养基的氮源都是氯化铵或硫酸铵,磷源都是磷酸二

氢钾,碳源有所不同,除VanNiel培养基碳源是蛋白胨外,其

他3种培养基的碳源主要是乙酸钠。VanNiel培养基培养的

PSB出现上述现象可能是因为培养基中的碳源主要是蛋白

胨,蛋白胨也是其他菌种的营养物质,使其他菌种成为优势

菌,而PSB受到抑制,从而出现菌液不正常现象。其他3种

培养基化学成分比较接近,从经济角度上考虑,应选择矢木

修身培养基。

2.2 最佳培养条件的选择

2.2.1 温度对PSB生长的影响。培养PSB过程中,温度是

影响其生长速率的重要因素之一。温度对PSB生长的影响

如图1所示(除温度外,其他条件相同)。由图1可见,温度

在30~35e时,PSB生长良好,且差别不大,培养6~7 d,菌

液的OD值能达到1. 5以上,PSB培养基本成熟。但温度达

到40e时,前3 d PSB生长旺盛,从第4天开始其生长明显

受到抑制,且出现粘壁、下沉现象。温度低于25e时,生长

良好,只是生长速率缓慢,生长成熟周期较长。

责任编辑 张彩丽 责任校对 傅真治安徽农业科学, JournalofAnhuiAgr.i Sc.i 2008,36(29):12550-125512.2.2 光照对PSB生长的影响。光照强度也是影响PSB生 长速率的重要因素之一。光照强度对PSB生长的影响如图

2所示(除光照强度外,其他条件相同)。由图2可见,光照

强度对光合细菌的生长有很大影响,光照强度在2 000~

3 000 lx范围内PSB生长良好,光合细菌培养液在培养到第

10天时,OD660平均为1.73;但光照超过为4 000 lx,粘壁现象

严重,在光照强度为4 000 lx时,光合细菌培养液培养到第

10天,OD660为0.83。前者OD660值是后者的2.1倍。

图1 温度对PSB生长的影响

Fig.1 Effects of temperature on the growth ofPSB

图2 光照对PSB生长的影响

Fig.2 Effects of the light on the growth ofPSB

2.2.3 接种量对PSB生长的影响。菌液接种量是影响PSB

快速生长最终能否形成优势菌种的重要因素之一。菌液接

种量对PSB生长的影响见图3(除接种量不同外,其他条件

相同)。由图3可见,接种量在20% ~25%PSB生长良好,低

于15%生长相对缓慢,高于30%生长迅速,4 d培养成熟,但

培养好的菌液易老化,保存时间较短;与20% ~25%接种量

相比,高于30%的接种量显然比较浪费菌种,增加了成本。

2.2.4 氧需求量对PSB生长的影响。氧需求量对PSB生长

的影响如图4所示(除氧需求量不同外,其他条件相同)。由

图4可见,空气体积分数为5%时PSB生长良好,说明PSB

在微氧条件下代谢活动旺盛。

2.2.5 初始pH值对PSB生长的影响。培养液起始pH值

对光合细菌的生长有很大的影响,如图5所示(除初始pH值

不同外,其他条件相同)。由图5可见,初始pH值在7. 0~

7.5内PSB生长良好,pH值低于6.5,菌液培养前3 d生长缓

慢,从第4天开始生长良好。这是因为PSB在生长过程中不

断释放出碱性物质,消耗酸性菌团所致。pH值高于8. 0,菌

液培养前3 d生长良好,从第4天开始生长缓慢,可能由于碱

性越来越强使PSB的生长受到抑制。由此可见,PSB在微碱

性条件下生长良好。

图3 不同接种量对PSB生长的影响

Fig.3 Effects of the inoculation amount on the growth ofPSB

图4 氧需求量对PSB生长的影响

Fig.4 Effects of the oxygen demand on the growth ofPSB

图5 初始pH值对PSB生长的影响

Fig.5 Effects of the originalpH value on the growth ofPSB

3 结论

在海水培养PSB的过程中,培养基、温度、光照强度、接

种量、初始pH值、氧需求量的影响较大。最适宜海水培养

PSB生长的培养基是矢木修身培养基,温度在30~35e,光

照强度在2 000~3 000 lx,接种量在20% ~25%,空气体积分

数为5%,初始pH值在7.0~7.5,在该条件下PSB 5~6 d即

可培养成熟。

参考文献

[1]魏玉利.光合细菌的培养及应用[J].生命科学仪器,2007(5):27-30.

[2]李彦芹,张涛,李凤超,等.对虾养殖池底泥中光合细菌分离及生物学 特性[J].河北大学学报,2006,26(1):61-65.

[3]陈明耀.生物饵料培养[M].北京:中国农业出版社,1995.

[4]常仁亮,冯秋星.糊状光合细菌的生长培养与特征[J].中国水产科学, 2000,7(1):64-67.

1255136卷29期 刘英霞等 光合细菌海水培养的条件优化研究