2019年1海洋微生物.ppt

第一章海洋微生物海洋微生物：是在海洋环境中能够生长繁殖、形体微小、单细胞的或个体结构较为简单的多细胞、甚至没有细胞结构的一群低等生物。分类：非细胞型：海洋病毒原核细胞型：海洋细菌、海洋放线菌、海洋蓝细菌真核细胞型：海洋酵母菌、海洋霉菌等研究热点：病害防治利用海洋病毒白斑综合症杆状病毒（WSSV）WSSV检测技术直接观察法组织化学法与电子显微镜技术免疫学检测技术单克隆抗体，常用酶联免疫吸附分析（enzyme-linkedimmunosorbentassay;ELISA）实验分子生物学技术核酸探针（DNAProbe）技术PCR技术DNAExtractionMixingMasterMixDNAAmplificationElectrophoresisPCRresultConformationPhotoDocumentationTypicalmethodologyinvolvedinaPCRlaboratoryDETECTIONANDASSAY1.SamplewithsevereWSSVinfection2.samplewithmediumWSSVinfection3.samplewithlightWSSVinfection4.samplewithverylightWSSVinfection5.WSSVnegativesample6.ddH2O7.Standard1,1000copies/reaction8.Standard2,100copies/reaction9.Standard3,10copies/reactionM:molecularweightmarker海洋细菌海洋细菌与藻类的关系藻类——向外释放代谢产物——酯、肽、糖类、维生素和毒素，生长抑制和促进因子等——在其周围形成一种特殊环境——聚集大量的细菌。相互利用如细菌利用藻类生产的有机物，而有的藻类在无菌条件下不能变态。拮抗关系如藻类可产生抗生素，而细菌也可直接或间接抑制藻类生长，甚至裂解藻类细胞。海洋细菌能够附着在几乎所用海洋植物体表上，形成特殊的微生物区系。利用各种多糖类的细菌常是海藻体表的重要菌群，如褐藻酸降解菌是海带上的优势菌群。褐藻酸降解菌海带藻体上的正常微生物区系成员，但在条件改变时，这类细菌可发展形成特殊的优势菌群，能强烈降解褐藻酸钠和海带藻体，限制其他微生物的生存和发展，导致海带育苗系统中的脱苗和烂苗。光合细菌（PhotoSyntheticBacteria,PSB）光合细菌是一大类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。光合细菌的功能固氮、脱氢、固碳和硫化物氧化等，在自然界的碳、氢、硫循环中起着重要作用。光合细菌特征：1、含有光合色素——细菌叶绿素；2、在厌气光照条件下进行光合和生长；3、在光合作用过程中不产生氧，因此光合细菌和蓝藻等其他光合原核生物，在分类学上有所区别。1.分类光合细菌都归属于红螺菌目（Rhodospirillales）分四个科：红螺菌科Rhodospirillaceae着色菌科Chromatiaceae绿杆菌科Chlorobacteriaceae绿色丝状菌科Chloroflexaceae按习惯可分成四大类：紫硫菌——着色菌科紫色非硫细菌——红螺菌科绿硫菌——绿杆菌科绿色非硫细菌——绿色丝状菌科2.光合色素光合细菌的颜色是由其光合色素决定的，光合色素主要包括细菌叶绿素（菌绿素）和类胡萝卜素。一般情况下：红螺菌科、着色菌科：红、粉红、橙黄、紫或茶褐色。绿杆菌科、绿色丝状菌科：绿色也有个别例外。绿色：菌绿素颜色（蓝绿色）其它颜色：类胡萝卜素的结果。菌绿素是光合作用的媒介，而类胡萝卜素可将能量传递给菌绿素。3.光合反应的供氢体光合反应时，用于还原CO2的供氢体不同，可归纳为三类：以H2S为供氢体以硫代硫酸盐为供氢体以有机物为供氢体SOHOCHSHCO2)22222（光424222222)2332SOHSONaOCHOHOSNaCO（光AOCHAHCO2)222（光红螺菌科主要是方式3，着色菌科、绿杆菌科为1和2，绿色丝状菌科则三种皆有。4.光合细菌的获能形式通过光合作用获能：供氢体和碳源合适时，所有光合细菌都可在光照、厌气条件下，通过光合磷酸化过程获能。通过脱氮或发酵获能：厌气、黑暗条件下。通过呼吸作用获能：有氧、黑暗条件下。不同类型的光合细菌的获能形式差异很大，但仅红螺菌科（紫色非硫细菌）兼有上述3种形式。5.碳源着色菌科、绿杆菌科细菌以H2S为供氢体，以CO2为主要碳源；红螺菌科以各种有机物为供氢体，同时以这些有机物作为碳源利用。如丁酸钠、低级脂肪酸等。3222274)522NaHCOOCHCOOHNaOHC（光222256422)2HCOOCHOHOHC（光红螺菌科细菌还可进行异养培养，在没有低级脂肪酸和CO2的培养基中给予酵母膏、蛋白胨、糖等有机物，不管是否厌气、有无光照，都能像异养细菌一样生长。可将光合细菌分成不同的营养类型：光能自养型：着色菌科、绿杆菌科光能异养型：红螺菌科兼性营养型：绿色丝状菌科6.氮源光合细菌都具有固氮能力，这是光合细菌的一个重要特征，这是因为其有固氮酶存在。对氮源利用较广，一般均可利用铵盐、氨基氮甚至氮气，少数种类能利用硝酸盐和尿素。7.细胞形态极其多样：球形、卵形、杆形、弧形、螺旋形、环形、半环形、丝形以及进一步成为链形、锯齿形、格子形、网篮形等。即使同一种也会因培养条件和生长阶段不同而发生变化。8.光合细菌用途水环境改良剂光合细菌生命力、适应性都很强，在生长繁殖过程中能分解有机物和吸收水体中的氨态氮、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质，本身无毒无污染。它在光照厌氧条件下生长旺盛，在无光黑暗通气条件下亦能生长，但不合成红色素，易经诱导产生广泛的适应酶，对降解某些有毒或人工合成化合物具有潜力；耐低温（即使冰冻也不会死亡）和高盐度（20%），适合处理高浓度有机废水。饲料添加剂光合细菌菌体营养丰富，含蛋白质(60%以上)，维生素B12、叶酸、核黄素、类胡罗卜素、辅酶Q10等促长因子和生理活性物质，是优良的。植物肥料光合细菌以土壤接受的光和热为能源，将有机和无机营养物质转化成易为植物吸收的小分子物质。同时光合细菌除本身的有机营养物质外，还含有铜、锌、钼、钴、镍等微量元素，含量适中，施用后，可补充土壤所缺，提高肥效。（1）.光合细菌水产养殖业应用①净化水质兼性厌氧的光合细菌能改善水质的主要原因，是它在分解有机质时不产生有害物质，并且还能利用有害物质作为营养源，长成自已的有益细胞，变害为宝；形成优势群落后，还能竞争性地抑制病原微生物的生长，降低感染机率。从而净化水质使鱼类健康生长。②维持微生态平衡在渔业生产中，控制病原微生物的浓度，使其达不到发病临界点，是健康养殖的关键。通常人们采用消毒杀菌剂来控制，但易造成鱼虾的不良反应且易产生耐药性。到了鱼类发病需要治疗的时候，安全剂量治不了病，大剂量施用又危及鱼虾。而光合细菌可基本克服消毒杀菌剂的缺点，它可以降解或清除水体中包括鱼药在内的有害化学物质；与病原微生物争夺营养、空间，使其无法大量繁殖，从而不易形成致病的环境条件。但鱼类发病后，再用光合细菌治疗是没有明显效果的.须用消毒杀菌剂治疗,6-7天后,再施用光合细菌保养水质。鱼类病害防治原则是：防重于治。只有在日常渔业生产中，维持水体微生态平衡，使有益微生物始终占绝对优势，才是健康养殖的出路。③培养浮游动物作饵料光合细菌营养丰富，这正是浮游动物的优质饵料。实践证明，水体中光合细菌越多，浮游动物生长繁殖越旺盛,以浮游动物为食的鱼类增产效果也就越明显,如虾、蟹、花鲢、河蚌等。浮游动物作为仔鱼、糠虾、贝苗等开口饵料，营养价值高，易于消化吸收。此外，光合细菌对于刚孵化后，还不能主动捕食的仔鱼是最适宜的饵料，此时仔鱼的消化系统各器官尚未完全分化，光合细菌通过鳃被吸入体内，在卵囊尚未被完全吸收的同时，即可从外界摄取营养，以弥补内源性营养的不足，从而大大提高成活率。④间接增氧光合细菌分解有机质进行生长繁殖时，不需要氧气，也不释放氧气，它节约了好氧微生物分解有机质时所需的氧，产生间接增氧作用。但随后好氧的浮游动物因得到丰富的饵料，数量剧增，增氧效果就不明显了。⑤饲料添加剂光合细菌含有大量的促长因子和生理活性物质，营养丰富，拌和饲料后，可补充和增加饲料营养成份、降低饲料系数；刺激动物免疫系统，促进胃肠道内的有益菌生长繁殖，增强消化和抗病能力，促进生长。（2）.光合细菌在环保业应用光合细菌兼性厌氧和很强的适应性，使其在污水发酵处理中，作用日益突出。例如光合细菌（荚膜红假单胞菌）可将致癌物亚硝胺转化为无毒的化合物，对于生化需氧量（BOD）高达数千mg/L的有机废水，一些生物膜法及活性污泥法等需氧处理法难以耐受，而光合细菌则可以承受，故在处理高浓度有机废水方面具有广泛的应用前景。9.光合细菌的菌种分离目前在废水处理和水产养殖中应用的光合细菌，主要是红螺菌科的种类（习惯上通称紫色非硫细菌）。红螺菌科细菌分离方法如下：（1）采样光合细菌的生长条件主要有：光照、温度、水、有机质和一定程度的厌氧环境。红螺菌科细菌以有机物作为光合作用的供氢体和碳源，故在自然界中有机物污染的地方它们广泛存在。采集海水光合细菌，可以在有机物比较丰富的岸边浅水处，用杯舀取少量泥土，连水放广口瓶中带回。（2）富集培养就是创造适合光合细菌生长的条件，使其大量繁殖。一般采用专门的液体培养基，人为造成厌气、光照环境进行培养。造成厌气环境可用液体石蜡，也可用磨口玻璃瓶，把培养液加满，盖上瓶塞，使多余的培养液溢出，并保证瓶内无气泡。可反复多次培养，直到光合细菌占绝对优势，培养液呈红色。（3）分离富集成功后要进行纯种分离，一般也是采用平板固体培养基划线培养，但也要在厌气、光照条件下培养。海洋蓝细菌（蓝藻）我们在海洋藻类中介绍