光合细菌

光合细菌
光合细菌概论
光合细菌（Photosynthetic bacteria，简称PSB）是广泛分布于水田、河川、海洋和土壤中的一大类细菌，为革兰氏阴性细菌。

在厌气环境下可利用光能进行光合作用，以H2S和有机物作为供氢体，以CO2或有机物作为碳源。

在不同的环境条件下，也可能有多样的异营功能（固氮、脱氮、固碳、氧化硫化物等），在自净过程中，有着不同的角色。

除了净化水质外，进一步的研究发现光合细菌对鱼、虾、蟹、贝类幼体具有促进生长，提高存活率的作用。

这可能是因为光合细菌菌体富含营养物质，其蛋白质含量超过大豆，维生素B群种类与含量超过酵母，特别是维生素B12、叶酸和生物素等含量丰富。

另外，重要生理活性物质的辅"酉每"Q在光合细菌中含量远超过其他生物。

光合细菌应用在水产养殖上，主要在五个方面上
•作为水质净化剂
•作为饲料添加剂
•用于水产动物幼体培育
•作为动物性生物饵料的饵料
•防治鱼病
光合细菌生物学
光合细菌是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物，光合细菌根据光合作用是否产氧，可分为不产氧光合细菌和产氧光合细菌；又可根据所利用碳源的不同，将其分为光能自养和光能异养型，前者是以硫化氢为光合作用供氢体的紫硫细菌和绿硫细菌，后者是以各种有机物为供氢体和主要碳源的紫色非硫细菌。

目前根据光合细菌所具有的光合色素体系和光合作用中是否能以硫为电子供体将其划分为4个科：
1. Rhodospirillaceae（红螺菌科或称红色非硫菌科）
2. Chromatiaceae（红硫菌科）
3. Chlorobiaceae（绿硫菌科）
4. Chloroflexaceae（滑行丝状绿硫菌科）
绿硫细菌、红硫细菌（过去叫做紫硫细菌）和红螺细菌（过去叫做紫色非硫细菌）等，都是能够进行光合作用的细菌，大多数都不能够运动。

这些细菌的菌体内含有类似于叶绿素的光合色素，这种光合色素叫做细菌叶绿素。

有的光合细菌还含有大量的类胡萝卜素，而使菌体呈现出红色。

光合细菌中，目前生产的主要种类为红螺菌科的属、种，如荚膜红假单胞菌（Rhodopseudomonas capsulatus）、球形红假单胞菌（Rps.globiformis）、沼泽红假单胞菌（Rps.palustris）、嗜硫红假单胞菌（Rps.sulfi-dophila）、深红红螺菌（Rhodospirillum. rubrum）、黄褐红螺菌（Rhodospirillum.fulvum）等。

培养物颜色
光合细菌具有光合色素，包括细菌叶绿素和类胡萝卜素等。

红螺菌科和着色菌科的菌体颜色来自于类胡萝卜素较高，掩盖了细菌叶绿素。

根据体内含有的细菌叶绿素和类胡萝卜素的种类和数量不同，因而呈现不同的颜色。

另外，由于培养条件的不同，颜色也有所变化，这是由于氧的存在会抑制光合细菌色素合成。

光合细菌的菌种分离和菌种保存技术
菌种的分离，是从它生活的环境中，与混杂的微生物群分离出来。

这是获得优良菌株最基本且必要的手段。

菌种大量培养
目前应用于有机废水净化和水产养殖业上的光合细菌，主要是红螺菌科中称为紫色非硫细菌中的一些种类，包括红螺菌属（Rhodosirillum）、红假单胞菌属（Rhodopseudomonas）、和红微菌属（Rhodomicrobium）在内的三个属，共同特征是具鞭毛有运动性，不产生气泡，细胞内不积累硫化物。

采样：
光合细菌生长条件，主要有水、有机质和厌氧环境。

因此，在河底、海底的泥土及水田、沟渠等经常含有有机物的泥土上，有着呈橙黄色、粉红色块状沉积物的泥土，都可以采取分离光合细菌的样品。

培养方式：
目前在水产养殖上应用的光合细菌，主要是光合异营型红螺菌科，其中以红假单胞菌属（Rhodopseudomonas）为主。

采用的养殖方法有两种，全封闭的厌气光照培养方式，开放式的微气光照培养方式。

1. 全封闭式的厌气光照培养
采用无色透光的容器，消毒后装入培养液，接入20~50%的菌
种母液，将容器中灌满培养液，加盖造成厌气的培养环境。

，
置于有阳光的地方或用人工光源进行培养，达到指数生长期高
峰时，可作为菌种器液接种。

2. 开放试微气光照培养
可采用100-200L容量的的塑胶桶或500L容量的丰年虾孵化桶
为培养容器。

在底部装打气石，培养时微充气，使桶内光合细
菌上下缓缓翻动。

在桶的正上方约30cm左右加装人工光源，
使液面照度达2000lux。

容器消毒后装入培养液，接入20~50%
的菌种母液，照明，微充气培养。

培养基
对培养光合自营型细菌，一般用无机盐为基础培养基，加入适量的碳酸氢盐作为二氧化碳的来源，用磷酸调整pH 7.0~8.0，然后加入0.05~0.1%的Na2S．9H2O作为电子供体和供氢体，在光照厌气环境，20~30℃培养。

培养光合异营型的细菌则需在无机盐培养基中再加入0.2%酵母膏、0.25%乙酸钠、0.02%丙酸钠和5%NaHCO3，调整其pH至7.0-8.0，根据环境需求而定。

培养方法
光合细菌的培养，按次序分为容器、工具的消毒，培养基的制备，接种和培养管理四个步骤。

（一）容器、工具的消毒，参考微藻培养方法部分。

（二）培养基的制备
1. 淡水种光合细菌使用消毒过的淡水制备，生产培养可用消毒的
自来水（或井水）配制。

如果培养海水种光合细菌则用天然海水配制培养基，在海水中加入磷元素时，不能用K2HPO4，应用KH2PO4，不然会产生大量沉淀。

2. 灭菌和消毒菌种培养用的培养基应连同培养容器用高压蒸气灭
菌锅灭菌。

大型生产性培养则把经沉淀砂滤后的水用漂白液消毒后使用。

3. 培养基配制根据所培养种类的营养需要选择合适的培养基配
方。

按培养基配方把所需物质称量，逐一溶解，混合，配成培养基。

也可先配成母液，使用时按比例加入一定的量即可。

（三）接种培养基配好后，应立即进行接种。

光合细菌生产性培养的接种量需求较高，一般为20％～50％，即菌种母液量和新配培养液虽之比为1：4～1：1，不应低于20％，尤其是微气培养，接种量更应高些，否则光合细菌在培养液中很难占绝对优势，影响最终产量和质量。

（四）培养管理
光合细菌的培养过程中，管理工作包括日常管理操作和测试，生长情况的观察、检查以及出现问题的分析处理等三个方面。

•日常管理和测试
1. 搅拌和打气：光合细菌培养过程中必须帮助沉淀的光合细菌上浮获得光照，保持菌细胞的良好生长。

大型厌气培养则用机械搅拌或使用小型沉水马达使水缓慢循环，保持菌体悬浮。

2. 微气培养是通过打气帮助菌体上浮，因为打气会使溶氧含量增加，光合细菌繁殖受到抑制，所以必须严格控制供气量。

一般采用定时断续充气，充气量控制在1～1.5L／（L*hr）之间，溶解氧量保持在1ppm以下。

1. 调节光照度：培养光合细菌需要连续进行照明。

白天可利
用日光培养，晚上则使用人工光源，或完全利用人工光源
培养。

一般培养光照强度应控制在2000～5000 lx之间。

如果光合细菌细胞密度高，则光照强度应提高到5000～
10000 lx。

2. 调节温度：光合细菌对温度的适应范围在23～39℃内，
均能正常生长繁殖，可不必调整温度。

常温下培养也可
通过调整，将温度控制在光合细菌生长繁殖最适宜的范
围。

3. 酸碱度的测定和调整：培养光合细菌必须注意酸碱度的变
化。

光合细菌大量繁殖时，菌液pH值上升，此时为指
数生长期。

但当pH 值超过生长的适应范围时，光合细
菌生长下降。

如果能及时调整，使pH值保持在最适范
围，则光合细菌能继续生长繁殖。

测定和调整pH值，可
以让光合细菌保持在指数生长期。

一般采用加酸的办法来
降低酸碱值。

醋酸、乳酸和盐酸均可使用，最常用的是醋
酸。

日常管理工作中，必须每天或隔天测定pH值，当
pH值上升超出最适范围，即加酸调整。

•生长情况的观察和检查
光合细菌生长情况的好坏是培养成败的标准。

在培养过程中，可以通过观察菌液的颜色及其变化来了解光合细菌生长繁殖的大体情况，菌液的颜色是否正常，接种后颜色是否由浅变深，
均反映光合细菌是否正常生长繁殖以及繁殖速度的快慢。

必要
时可通过显微镜检查，了解情况。

•问题的分析和处理
通过日常管理、检测、检查，了解光合细菌的生长情况，就可
以结合当时环境条件的变化进行分析，找出影响光合细菌生长
繁殖的原因，采取相应的措施。

影响光合细菌生长的原因很多，内因是菌种是否优良，外因是光照、温度、营养、敌害和厌气程度等。

温度、光照和pH值都能影响着光合细菌的生长，而且温度、光照和pH值之间是互相制约的，温度与光照的强弱是对立统一的，所以光合细菌生长的最适条件应是互应的，即温度高，光照应弱；温度低，光照应强。

如果是温度高，光照强，pH值就会迅速升高，培养基产生沉淀，抑制光台细菌的生长；如果温度低，光照弱，光合细菌得不到最佳能源，生长速度也慢。

经试验得出光合细菌生长的最适条件是：
1. 温度15～20℃时，光照30000～50000 lx，培养基pH值为7.0
2. 温度25～30℃时,光照为3000～5000 lx，培养基pH值为7. 0。