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2000~3000lx,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StudyontheOptimizationofCultureConditionsofPhotosyntheticBacteriawithSeawaterAbstract[Objective]Theresearchamiedtoprovidescientifictheorybasisforthecultureofphotosyntheticbacteriawithseawater.[Method]Theoptmialcultureconditionsandmediumofphotosyntheticbacteriawithseawaterwerestudied.[Result]TheresultsshowedthattheoptmialmediumwasShmiuxiushenmedium.Theoptmialgrowthconditionsofphotosyntheticbacteriawastemperature30-35e,thelight2000-3000lx,theinoculum20%-25%,theaircubagemark5%andtheoriginalpHvalue7.0-7.5.[Conclusion]Underoptmialgrowthcon-ditions,photosyntheticbacteriacouldbeculturedtomaturein5-6days.KeywordsPhotosyntheticbacteria;Culturewithseawater;Medium;Culturecondition光合细菌(PhotosyntheticBacteria,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(1000、2000、3000、4000lx)、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6~7d,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3dPSB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.iSc.i2008,36(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2000~3000lx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4000lx,粘壁现象严重,在光照强度为4000lx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.1EffectsoftemperatureonthegrowthofPSB图2光照对PSB生长的影响Fig.2EffectsofthelightonthegrowthofPSB2.2.3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,4d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3d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3d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.3EffectsoftheinoculationamountonthegrowthofPSB图4氧需求量对PSB生长的影响Fig.4EffectsoftheoxygendemandonthegrowthofPSB图5初始pH值对PSB生长的影响Fig.5EffectsoftheoriginalpHvalueonthegrowthofPSB3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2000~3000lx,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PSB5~6d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