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几株光合细菌的分离鉴定及净水能力分析


第 46 卷第 3 期

湖北农业科学

Vol. 46 No.3 May., 2007

2007 年 5 月

Hubei Agricultural Sciences

文章编号: 0439- 8114 ( 2007 ) 03- 0390- 03

几株光合

细菌的分离鉴定及净水能力分析
付 军 a, 郝 博 b, 董元彦a
430070 )
( 华中农业大学 a. 理学院; b. 生命科学技术学院, 武汉

摘要: 从养猪场的排污池池水以及淤泥中分离纯化得到 4 株光合细菌, 分别命名为 P1 、 、 、 。根据 P2 P3 P4 菌 株 形 态 特 征 、 对 碳 源 利 用 能 力 以 及 活 细 胞 光 吸 收 特 征 的 鉴 定 结 果 : P1 为 褐 螺 菌 属 莫 氏 褐 螺 菌 ( Phaeospirillum molischianum) , P2 为红螺菌属深红红螺菌( Rhodospirillum rubrum) , P3 为着色菌属小着 色菌( Chromatium minus) , P4 为红菌属东方红菌( Rhodobium orientis) 。在实验室条件下, 测 定这些菌株 对灭菌污水的化学需氧量( COD) 去除率, 以衡量它们的净水能力。结果显示, P1 , P4 对污水的 COD 降低 作用最明显, COD 降低率分别为 55.2%和 37.9%。 关键词: 光合细菌; 分离鉴定; 水质净化; 化学需氧量( COD) 中图分类号: S917.1 文献标识码 A

Isolation and Identification of 4 Photosynthetic Bacter ias Str ains and Its Activities in Sewage Decontamination
FU J un a , HAO Bob, DONG Yuan- yan a
( Huazhong Agricultural University a.Science of College ; b.Life Science and Technology, Wuhan 430070 , China )

Abstr act: Four photosynthetic bacteria , P1 , P2 , P3 and P4 , were isolated from the sullage of hoggery cesspool and identi- fied based on morphological character, capability of utilizing carbon sources and absorbency character of living cell. Results showed that P1 strain is Phaeospirillum molischianum, P2 strain is Rhodospirillum rubrum, P3 strain is Chromatium minus while P4 strain is Rhodobium orientis. Efficiency of sewage decontamination of these four strains were tested under laboratory conditions by method of measuring COD degradation rate. Strains P1 and P4 were found to degrade COD obviously, degrada- tion rate is 55.2% and 72.1% respectively。 Kay wor ds: photosynthetic bacteria; isolation and identification; sewage decontamination; chemical oxygen demand(COD)

光合细菌( Photosynthetic bacteria , 简称 PSB) 是 一类能进行不放氧光合成作用的细菌总称。在不同 的自 然 环 境 下 , 光 合 细 菌 能 表 现 出 不 同 的 生 理 功 能, 如固氮、 脱氢、 硫化物氧化等 。这使得光合细菌 在自然界的碳、 硫循环中发挥着重要作用。由于 氮、 光合细菌的细胞中存在特殊的组分, 诸如 PHB、 糖 原等, 其菌体能利用低浓度的有机酸、 硫化物等 氨、 作为供氢体 , 降 解 和 同 化 水 中 有 机 物 , 相 对 提 高 了 水中溶解氧, 改善了水质。因此, 通过分离筛选具有 较强生物活性的光合细菌菌株, 用于水产养殖和污 水治理等方面, 有着重大研究价值 [2, 3]。本研究从自 然界污水中分离具有较强的降低水体 COD 功能的 光合细菌, 探讨将其用于生产实践的可能性。
[1]


1.1

材料与方法
样品来源 分离菌株的样品来自于武汉市华中农业大学

种猪场污水池。

1.2

培养基 富 集 培 养 基 : NH4Cl 1.0 g, NaCl 1.0 g, NaHCO3

1.0 g, 酵母膏 0.1 g, K2HPO4 0.2 g, CH3COONa 3 g, ? MgSO4 7H2O 0.2 g, 蒸馏水 1 000 mL, pH 值 7.0。 纯化培养基: NH4Cl 0.1 g, NaHCO3 0.2 g, K2HPO4 ? 0.02 g, CH3COONa 0.3 g, MgSO4 7H2O 0.02 g, 氯化 钠 0.2 g, 酵母膏 0.1 g, 蒸馏水 1 000 mL, pH 值 7.0 。 基 础 培 养 基 : NH4C1 0.1 g, NaHCO3 0.2 g,

收稿日期: 2007- 01- 30 作者简介: 付 军( 1974- ) , 男, 湖北秭归人, 在读硕士生, ( 电话) 027- 87282102 ( 电子信箱) fujun@mail.hzau.edu.cn 。

第3期



军等: 几株光合细菌的分离鉴定及净水能力分析

391

K2HPO4 0.02 g, MgSO4? 2O 0.02 g, NaC1 0.2 g, 复 7H 合维生素 B 0.1 g, 蒸馏水 1 000 mL, pH 值 7.0。 1.3
菌株的分离与筛选 取污水样本进行静置, 待水样中大部分固体悬 浮物质沉淀, 水体较为透明时, 去掉上清液, 然后慢 慢加入富集培养基, 厌氧条件下, 30 ℃白炽灯光照 培养。待培养液变成红色, 并且在瓶底淤泥表面有 深红色沉积物时, 取红色液体及沉积物 1~ mL 涂 2 布于优化培养基中进行培养 。连续转接 2~ 次后, 3
[4]

3) 吸 光 度 测 定

取 2 mL 液 体 培 养 物 , 用 生 理

盐水洗涤两次, 重新悬浮于 60% 的蔗糖溶液中, 定 容至 10 mL, 用 60% 的蔗糖溶液作为空白对照, 用

722 分光光度计在波长 300~ nm 范围测定细菌 900
的吸光度值, 绘制吸光度曲线[6, 7]。

1.5

光合细菌对污水净化试验 取自然污水样品, 按重量的 1% 接种量接种光

合细菌, 28℃光照厌氧条件下培养。培养 3d 和 10d 后, 重铬酸钾法测定样品 COD 值。自然污水样品和 灭菌后的水样也分别测定 COD 值作为对照。

采用 稀 释 涂 布 法 和 划 线 法 相 结 合 , 反 复 挑 取 单 菌 落, 最终获得光合细菌的纯菌落。

1.4

菌种鉴定


将分离到的菌

结果与分析
菌株分离 通过反复的筛选和纯化, 从污水及底泥样品中

1) 培养特征及菌体形态观察

2.1

株接种到牛肉膏蛋白胨固体培养基上 , 培养 3d 后 观察形成的菌落形态, 通过光学显微镜观察菌体的 个体形态。

分 离 得 到 4 株 光 合 细 菌 , 分 别 编 号 为 P1 、 、 、 P2 P3

2) 惟一碳源试验

无菌条件下将基础培养基

倒平 板 , 分 别 将 获 得 的 各 个 菌 种 均 匀 涂 布 于 平 板 上, 用灭过菌的滤纸片在各个配置好的灭菌碳源溶 液中浸润 , 用镊 子 小 心 地 置 于 平 板 上 , 液 体 石 蜡 封 口, 厌氧条件下光照培养, 96 h 后观察生长情况 。
[5]

P4。 2.2 菌株鉴定 2.2.1 菌 落 形 态 及 个 体 形 态 观 察
染色观察其菌体形态, 结果见表 1 。

分别对 4 株光

合细菌进行菌落形 态 观 察 , 并 进 行 简 单 染 色 、 毛 鞭

2.2.2

菌株碳源利用能力分析

光合细菌对碳源

表1
菌株 菌落特征 黄色, 光泽较为黯淡, 表面光滑 棕红色, 有光泽 红色 灰红色, 无光泽, 边缘不规则

菌株菌落及菌体形态特征
菌体形状 弧形, 少数螺旋状 螺旋状, 弧状 杆状和弧状 椭圆状, 短杆状 鞭毛 极生 极生 极生 极生 备注 在无氯化钠的培养基中也能生长, 无氧, 微氧和好氧情况下都能生长 在细菌细胞内外能观察到细小颗粒 细菌运动性强,

菌体大小 /μ m

P1 P2 P3 P4

0.7× 1.0 0.5~ 0.7~ 1.3× 1.5 0.8~ 1.0~ 0.5× 1.0 0.3~ 0.5~ 0.7~ 1.0~ 0.9× 2.0

的利用范围因种而异, 是种属的分类依据之一。为 进一步进行种的鉴定, 对 4 株菌株进行了碳源利用 能力的测定, 结果如表 2 所示。
表2
碳源 苯甲酸钠 酒石酸钾钠 葡萄糖 乙酸钠 琥珀酸钠 硫代硫酸钠 甘油 丙酮酸钠 柠檬酸钠 甘露醇

制 吸 光 度 曲 线 如 图 1 所 示 , 4 株 细 菌 活 细 胞 在 820

nm 处都有叶绿素 a 的特征吸收峰, 是光合细菌的典
型特征。此次采集的样本全都来自淡水环境, 且分 离后的细菌在氯化钠浓度大于 3% 的培养基中无法 生长或生长较差, 因此它们属于光合细菌中的着色

菌株对不同碳源的利用情况
P1 - - + - - - + + - - P2 - - + + - - + + + + P3 - - + + - - + + - - P4 - - - - + + + + - -

杆菌和紫色非硫细菌这两大类。根据细菌形态特征 和生理生化特性的 检 测 结 果 , 参 考 《 见 细 菌 系 统 常 鉴定手册》 《 杰氏细菌鉴定手册》 的分类标 和 伯 中 准 , 4 株 光 合 细 菌 分 别 鉴 定 如 下 : P1 为 褐 螺 菌 属 莫 氏褐螺菌( Phaeospirillum molischianum) , P2 为红螺 菌属深红红螺菌 ( Rhodospirillum rubrum) , P3 为着 色菌属小着色菌( Chromatium minus) , P4 号为红菌 属东方红菌( Rhodobium orientis) [8, 9]。

2.3

光合细菌对污水的净化能力检测 取污水样品, 测定其 COD 值为 838 mg L- 1, 灭 ?

注: +表示可以利用, - 表示不能利用。

菌后 COD 值为 786 mg L- 1。 4 个菌株分别接种到 ? 将

2.2.3

吸光度分析

将分离到的 4 株光合细菌在

灭菌后的污水样品中, 接种后第 3 天和第 10 天测 定样品中的 COD 值。灭菌的污水样品为空白对照

同一条件下进行吸光度的测量, 根据测得的数据绘

392













2007 年


波长 /nm

图1

菌株活细胞吸收曲线

组。 试验结果见表 3, 菌株 P1 和 P4 对灭菌污水样品 中有机质具有较强的降解能力, COD 去除率分别为

污水的 COD 去除能力较强。说明这两个菌株能够 利用污水中的有机质作为营养物质迅速生长繁殖, 对污水 具 有 较 强 的 净 化 效 果 , 具 有 一 定 的 应 用 前 景。
参考文献:
[ 1] 钱大益, 朱益丹, 宋存义, 等 . 光合细菌的生长 条 件 [J]. 北 京 科 技 大学学报, 2005 , 27(2): 156- 158. [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6] 张红莲, 夏立 群 , 刘 贻 秉 , 等 . 富 集 光 合 细 菌 培 养 基 的 优 化 研 究

55.2%和 37.9%; 而 P2 和 P3 则降解能力较差。
表3

4 株光合细菌对种猪场污水的水质改善
? COD/mg L- 1 去除率 /%

菌株

3d 566 784 804 602 794

10d 352 760 726 488 776

P1 P2 P3 P4 CK

55.2 3.3 7.6 37.9 1.2

[J]. 水产科学, 2005 , 24(7): 23- 25.
黄志勇, 王海 胜 , 蒋 培 霞 , 等 . 几 株 光 合 细 菌 的 分 离 鉴 定 及 在 养 殖罗非鱼中的应用 [J]. 微生物学通报, 2005 , 32(4): 72- 78. 刘 勇, 张德勇 . 光合细菌 PSB- 1 菌株的 分 离 鉴 定 及 其 生 物 学 特性的研究 [J]. 生命科学研究, 2000 , 4(4): 331- 336.



讨论
随着我国规模化、高密度养殖业的迅速发展,

吴向华, 杨启 银 , 刘 五 星 , 等 . 一 株 沼 泽 红 假 单 胞 菌 的 分 离 与 鉴 定 [J]. 环境与健康, 2004 , 21(4): 101- 103. 邓晓 皋 , 唐 赟.几 株 光 合 细 菌 的 分 离 鉴 定 及 用 于 水 质 净 化 的

工业废水和生活污水的大量排放, 使生态环境遭到 严重破坏, 需要采取各种措施来治理。采用光合细 菌是一种应用较为广泛的净水制剂, 但目前存在的 问题是菌种活性 不 高 , 而 且 容 易 老 化 , 需 要 频 繁 添 加, 因而迫切需 要 高 活 性 、 适 应 性 活 菌 菌 种 提 高 高 净化水质的能力。 本研究从污水样品中共分离纯化到 4 株光合 细菌。其中, P1 ( P.molischianum) 和 P4( R.orientis) 对
[ 7] [ 8] [ 9]

初 步 研 究 [J]. 四 川 师 范 学 院 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) , 2001 , 22 ( 1 ) :

84- 88.
沈锦玉, 刘 问, 尹文林, 等 . 光合细菌 HZPSB 菌株的分离鉴定 及其生长特性的测定 [J]. 科技通报, 2005 , 21(1):69- 73. 东秀珠, 蔡妙英 . 常见细菌系统鉴定手册 [M]. 北京 :科学出版社,

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