一株光合细菌的分离鉴定及该菌对氨氮和亚硝态氮的去除作用

论文摘要

【背景】中国是水产养殖大国,氨氮、亚硝态氮是水体中主要的氮源污染物。水体氨氮超标不仅会损伤水生动物的神经系统和肝肾系统,还会导致体表及内脏充血。亚硝态氮过高会阻碍血液运载氧气能力,导致鱼虾缺氧、免疫力下降,从而引发肠炎、烂鳃,甚至窒息死亡。部分光合细菌有去除水体氨氮、亚硝态氮的能力,且对环境友好无二次污染。【目的】从广东养殖水体分离、纯化、筛选出生物活性好的光合细菌（编号SP3）进行种属鉴定,优化培养条件,检测其去除水体氨氮和亚硝态氮的能力,为养殖水体去除氨氮和亚硝态氮提供目标菌株。【方法】用双层平板法从混合菌液中分离得到光合细菌,通过革兰氏染色、碳源利用试验、对无机电子供体的利用试验以及16SrRNA基因序列分析对目标菌株进行种属鉴定;测定菌株SP3在不同pH、不同浓度NaCl条件下的OD600,优化培养条件;通过测定7d内SP3菌株在不同浓度氨氮（氯化铵配制）和亚硝态氮（亚硝酸钠配制）中OD600的变化趋势,确定该菌株对不同氮源的利用情况;用纳氏比色法、分光光度法测定SP3菌株降解水体氨氮和亚硝态氮的能力。Genome walking扩增获得亚硝酸盐还原酶基因（nirS）,通过荧光定量PCR研究nirS在氨氮、亚硝态氮去除过程中的表达动态。【结果】筛选出的菌株SP3为革兰氏阴性菌,短杆状;能以醋酸盐、丙酮酸盐、丙酸盐、丁酸盐、乳酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、苹果酸、果糖、葡萄糖作为碳源,不能以乙醇和丙酮作为碳源;能利用硫化钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠作为无机电子供体; 16SrRNA基因序列分析表明其与沙氏外硫红螺菌（Ectothiorhodospira shaposhnikovii）序列相似度为99%;菌株SP3适宜pH为6.0-8.5,适宜盐度为0-3%;菌株SP3以铵盐作为氮源时生长状态明显优于亚硝酸盐;以初始菌液浓度8.6×109CFU/mL、起始氨氮量84.15±0.58 mg/L的条件培养7 d,水体氨氮累计去除量为79.45±0.29 mg/L,氨氮累计去除率达到94.42%;在同样菌浓度和2mg/L亚硝酸钠的条件下培养5d,水体亚硝态氮含量低于检测限0.003mg/L。在菌株SP3去除氨氮、亚硝态氮过程中nirS相对表达量上调。【结论】菌株SP3为沙氏外硫红螺菌（E.shaposhnikovii）,能有效去除水中氨氮和亚硝态氮,具有净化水质作用,在水产养殖和污水处理中有广阔应用前景。

论文目录

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株

1.1.2 培养基

1.1.3 主要试剂和仪器

1.2 方法

1.2.1 光合细菌的富集、分离和保存

1.2.2 光合细菌SP3的菌种鉴定

1.2.3 菌株SP3生长条件优化

1.2.4 不同氮源对SP3生长的影响

1.2.5 SP3去除亚硝态氮能力

1.2.6 SP3菌株的亚硝酸盐还原酶基因及其在去除氨氮和亚硝态氮中的表达水平动态

1.2.7 检测nirS表达水平的荧光定量PCR方法的建立

1.2.8 SP3菌株nir S在去除氨氮和亚硝态氮过程中的表达水平动态

1.3 数据的统计分析

2 结果与分析

2.1 菌株鉴定

2.1.1 16S rRNA基因序列

2.1.2 形态及革兰氏染色结果

2.1.3 碳源利用结果

2.1.4 无机电子供体的利用

2.2 菌株SP3培养条件的优化

2.2.1 初始培养基p H对菌株SP3生长的影响

2.2.2 初始培养基盐度对菌株SP3生长的影响

2.3 单一氮源对菌株SP3生长的影响

2.3.1 氯化铵为唯一氮源时对菌株SP3生长的影响

2.3.2 亚硝酸钠为唯一氮源时对菌株SP3生长的影响

2.4 菌株SP3对氨氮的去除

2.5 菌株SP3对亚硝态氮的去除

2.6 亚硝酸盐还原酶基因的克隆

2.7 nir S荧光定量PCR引物扩增效率和特异性确定

2.8 nir S在SP3菌株去除氨氮、亚硝态氮过程中的表达动态

2.8.1 nir S在SP3菌株去除氨氮过程中的表达动态

2.8.2 nir S在SP3菌株去除亚硝态氮过程中的表达动态

3 讨论与结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王艺雅,张其中

关键词: 光合细菌,分离鉴定,培养条件优化,氨氮去除,亚硝态氮去除

来源: 微生物学通报 2019年10期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,农业工程

单位: 暨南大学水生生物研究所广东省高校水体富营养化与赤潮防治重点实验室

基金: 广东省产学研项目(2016B090918029)~~

分类号: X172;X52

DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180847

页码: 2512-2528

总页数: 17

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