第一章光合细菌培养ppt课件.ppt

第一章光合细菌培养,第一节光合细菌生物学特征第二节光合细菌的分离、培养与保存第三节光合细菌的应用,1,概念,光合细菌：又称光养细菌，是能进行光合作用的一群原核生物。广义的光合细菌包括产氧光养细菌和不产氧光养细菌。产氧光养细菌，又叫蓝细菌，也称蓝藻；不产氧光养细菌，即狭义的光合细菌。包括厌氧光合细菌和最近发现好氧不产氧光合细菌。,2,第一节光合细菌生物学特征,一、光合细菌分类二、光合细菌的形态结构三、光合细菌的生理生化特征四、光合细菌的生态分布五、光合细菌在自然界中的作用六、光合细菌的营养,3,一、光合细菌分类,(一)绿色非硫细菌（又称多细胞丝状绿细菌）：属于绿曲挠菌门，能利用各种有机物作碳源和光合作用的供氢体。（二）绿色硫细菌：属绿菌门。特征是细胞单个存在，能以硫化氢或元素硫作为惟一电子供体。单细胞和培养物呈绿色或棕色。（三）螺旋杆菌科：属厚壁菌门，培养物颜色为绿色。可利用碳源少，丙酮酸是最好的碳源。（四）紫色细菌：属于变形菌门，1、着色菌科；2、外硫红螺菌科。（五）好氧不产氧光合细菌（六）紫色非硫细菌常见属简介（1）红假单胞菌属：水产上应用最广。（2）红螺菌属：水质处理较常用。（3）红细菌属：处理废水常用。,4,二、光合细菌的形态结构,光合细菌的菌体形态极其多样，有球形、卵形、弧形、螺旋形、环形、半环形、丝形。有些种类可进一步形成链形、格子形、网篮形。细胞的大小因种类不同而变化很大。光合细菌的细胞内存在着色体或绿菌囊泡，光合细菌色素是它们的基本组成成分。,5,三、光合细菌的生理生化特征,（一）色素组成：1、细菌叶绿素：简称菌绿素。有6种，菌绿素a，菌绿素b，菌绿素c，菌绿素d，菌绿素e，菌绿素g.2、类胡萝卜素：是光合生物的辅助色素，一方面具有光合作用活性，另一方面防止菌绿素遭光氧化损伤，即起光氧化的保护剂作用。（二）营养代谢1、碳源：着色菌科和绿杆菌科的细菌，以硫化氢作为光合反应的供氢体，以二氧化碳作为主要碳源；紫色非硫细菌以各种有机物作为供氢体，同时以这些有机物作用碳源利用。2、氮源：因固氮酶存在而具有固氮能力，是光合细菌这一类群的重要特征之一。一般可利用铵盐、氨基氮甚至氮气，少数种类还利用硝酸盐和尿素。3、生长因子：紫色非硫细菌的细菌常需要某种B族维生素作为生长因子。在光合细菌培养过程，通常加入0.2的酵母膏。（三）分裂方式：绝大多数为二分裂方式进行繁殖，仅少数例外。一种例外是出芽分裂方式，另一种是极性伸长分裂。,6,四、光合细菌的生态分布,（一）湖泊（二）氧化池（三）活性污泥槽（四）污水沟（五）海水（六）其他,7,五、光合细菌在自然界中作用,（一）光合细菌在自然界物质循环中的作用光合细菌能利用太阳能同化二氧化碳，固定分子氮，在自然界的碳、氮循环中起着重要的作用。同时，它们还能把下层水中残留的有机物经异养分解后产生有机酸、硫化氢和氨等作为合成菌体的基础物质，起着了净化水质的作用，有利于地球的水循环和水生生物的生长繁殖。（二）光合细菌与其他生物的关系光合细菌富含多种氨基酸和维生素，可用作为各种水生动物的饵料和饲料添加剂，构成了生物界食物链的重要环节。而光合细菌和其他细菌、浮游生物的共生关系，使生物界更加和谐。,8,六、光合细菌的营养,光合细菌的菌体无毒，营养丰富，蛋白质含量达64.15-66.0，而且氨基酸组成齐全，含有机体必要的16种氨基酸，各种氨基酸的比例较合理。还含有丰富的B族维生素，尤其是维生素B12、叶酸、生物素等含量高，光合细菌中的生物素为d-异构体，是具有活泼生理作用的活性维生素。作为生物体内具有重要生理活性物质的辅酶Q，在光合细菌中含量远远超过其他生物。另外，光合细菌富含有大量的细菌叶绿素和类胡萝卜素，目前，已从菌体中提取30种类胡萝卜素，可作为天然色素的良好来源。,9,第二节光合细菌的分离、培养和保藏,一、光合细菌的富集分离二、培养基三、光合细菌的大量培养四、光合细菌的保藏,10,一、光合细菌的富集分离,（一）采样自然界中被有机物污染的地方，都有光合细菌的存在。可以从河底、湖底、养殖池泥土以及水田、沟渠、污水塘等地方泥土和豆制厂、淀粉厂、食品工业等废水排水沟处澄黄色、粉红色的块状沉积物的泥土中采集样品，分离光合细菌。（二）富集培养1、液体培养基；2、适宜的温度与光照条件；3、提供厌气环境；4、培养时间1-3周。（三）分离方法1、富集菌液划平板；2、厌气培养缸，温度25-35，光照40-60E/（m2.s）;3、培养时间2-7天。,11,二、培养基,1、紫硫细菌的富集培养基及制备2、绿杆菌科富集用基础培养基3、紫色非硫细菌的富集与分离培养基,12,二、培养基,培养基的组成因光合细菌的种类而异，但主要包括水分、氮源（无机氮和有机氮）、碳源（有机化合物和碳氢化合物）等。其次为微量元素：铜、钾、镁、硫、磷、氯等，有些还需添加生长因子（B族维生素和某些氨基酸或核酸）。灭菌前用NaOH或HCI调节pH或在培养基中加入磷酸缓冲液以稳定pH。培养基的固体、半固体和液体三种。固体在培养基中加入1.5-2.0的琼脂；半固体培养基是在液体培养基中加入0.3-0.6的琼脂。,13,3、紫色非硫细菌的富集与分离培养基,上水大培养基（张道南，1988）：用于红螺菌科的培育CH3COONa3.0gKH2PO40.5gCH3CH2COONa0.3gK2HPO40.3gMgSO40.2gNaCl1.0g(NH4)2SO40.3g酵母膏0.1gMnSO47H2O2.5mg蛋白胨10mgCaCl22H2O50mg谷氨酸0.2mg总体积1000mlpH7.4,14,3、紫色非硫细菌的富集与分离培养基,R培养基（刘军义，2003）：用于红假单胞菌属菌的培育。CH3CH2COONa3.0gNaCl5.0gNaHCO31.0gFeCl20.005gNH4Cl1.0gMgCl20.2gK2HPO40.5g总体积1000mlpH7.4,15,3、紫色非硫细菌的富集与分离培养基,红球形菌配方：甘露醇1.5gNH4Cl0.4g葡萄糖酸盐1.5g硫代硫酸钠0.2gKH2PO40.4gSLA溶液（同3之）1mlNaCl0.4gVA溶液（同3之）1mlCaCl22H2O0.05g0.1%柠檬酸铁5mlMgCl26H2O0.4g总体积1000ml,16,光合细菌培养基成份,1、碳源：（1）无机物：NaHCO3（2）有机物：CH3COONa、CH3CH2COONa、葡萄糖、苹果酸、CH3CH2OH2、氮源（1）无机物:NH4Cl、(NH4)2SO4（2）有机物:蛋白胨、氨基酸、酵母膏3、生长因子：B族维生素和某些氨基酸或核酸4、微量元素：铜、钾、镁、硫、磷、氯等5、磷酸缓冲液：KH2PO4、K2HPO46、还原剂：半胱氨酸、Na2S.9H2O,17,三、光合细菌的大量培养,（一）全封闭式的厌气光照培养（二）开放式的微气光照培养（三）培养流程,18,（一）全封闭式的厌气光照培养,采用无色透光的玻璃容器或塑料薄膜袋，经消毒后，装入消毒好的培养液，接入20-50的菌种液，使整个容器被液体充满，加盖扎口，造成厌气培养环境，置于有光的地方进行培养，在适宜的温度条件下，一般经过5-10天的培养，即可达到指数生长期高峰，便可扩种或作为饵料。,19,(二)开放式的微气光照培养,一般采用100-200升的白色塑料桶或卤虫孵化桶为培养容器，以底部成锥形并有排放开关的容器较理想，在底部装一气石，培养时微充气，在培养容器上方装一灯光40E(m2s)。容器经消毒后，加入消毒好的培养液，接入20-50的菌种母液，在适宜的温度条件下，一般经过7-10天的培养，即可达到指数生长期高峰，便可扩种或作为饵料。,20,（三）培养流程,1、消毒灭菌2、培养基的配制3、接种4、培养管理,21,1、消毒灭菌,（1）工具、容器的灭菌高压蒸气灭菌：用121蒸气压力灭菌20-30min即可。干热灭菌：用烘干箱，通常于150160灭菌2h。（2）培养基的灭菌常压蒸汽灭菌过滤灭菌高压蒸汽灭菌,22,2、培养基的配制,养光合细菌首先应选择一个能基本满足培养种的生理生态特性和营养要求、培养效果比较理想的培养基配方。如果培养的光合细菌是淡水种，菌种培养可用蒸馏水，生产性培养可用自来水或井水配制。如果培养的光合细菌是海水种，菌种培养则可用天然海水或人工海水配制。按培养基配方把所列物质称量，逐一溶解，混合，配成培养基。也可把部分组分配成母液，使用较方便。,23,3、接种,培养基配制好后，立即进行接种。光合细菌生产性培养的接种量比较高，一般为20%50%，即菌种母液量和新培养液量之比为1/4，尤其微气培养接种量应高些，否则，光合细菌在培养液中很难占绝对优势，影响培养的最终产量和质量。,24,4、培养管理,（1）搅拌或充气（2）调节光照（3）调查节温度（4）调节酸碱度（5）检查生长情况,25,（1）搅拌或充气,光合细菌的培养过程中必须搅拌或充气，其作用于是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。小型厌气培养常用人工摇动培养容器的办法使菌细胞上浮；大型厌气培养则用机械搅拌器搅拌或使用小水泵使水缓慢循环运转，保持菌体悬浮。微气培养是通过充气帮助菌体上浮的，因为培养液中溶解氧含量增加，光合细菌繁殖受到抑制，产量下降，所以必须严格控制充气量。一般采用定时断续充气，充气量控制在11.5L/（Lh），溶解氧含量保持在1mg/L以下。,26,（2）调节光照,培养光合细菌需要连续进行光照，在日常的管理工作中，应根据要求经常调节光照度。不同的培养方式所要求的光照强度不同。一般培养光照强度控制在40100mol(m2s)，而生长繁殖快、菌细胞密度高的厌气培养光照强度以控制在100200mol(m2s)为宜。,27,（3）调节温度,在光合细菌培养中，最理想的是有效地控制最适宜的温度条件。光合细菌对温度的适宜范围很广，一般在2339的范围内均能生长。如果温度偏低，可以把培养容器放在恒温箱或密封的房中，利用加热设备等调节温度；如果温度偏高，可以开窗通风，或用空调、风扇降温。,28,（4）调节酸碱度,在光合细菌培养过程中，必须注意酸碱度的变化。随着光合细菌的大量繁殖，菌液的pH会不断升高，当pH超过最适范围甚至生长的适应范围，菌类生长繁殖就会受阻。为了延长光合细菌的指数生长期，就必须采用加酸、采收或扩大培养等办法降低菌液的pH。,29,（5）检查生长情况,光合细菌生长情况的好坏是培养成败的关键。因此在培养中加强光合细菌生长情况的观察和检查十分重要。在培养中，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致情况，菌液的颜色是否正常，接种后颜色是否由浅迅速变深，均反映光合细菌生长是否正常以及繁殖速度的快慢。此外，通过测定菌液的光密度值及其变化情况，能准确地了解菌体的生长繁殖情况。,30,四、光合细菌的保藏,1、低温保藏法固体斜面或液体培养的菌种用4左右低温冰箱保存，时间在30-60天，也可在棉塞上浸蜡，一般可保存3-4个月，甚至半年之久。2、低温定期移植保存法菌种接种于所需求的斜面培养基上，置于最适温度下培养，至于菌落形成后，置于低温、干燥处保存，每隔3-6个月移植培养一次。3、液体石蜡法选用优质纯净的液体石蜡，经121高压灭菌2小时，然后用170干热处理1-2小时，以除水分。冷却后加到斜面上，覆盖以超过斜面为宜，菌种用的试管橡皮塞，并用蜡封上，放于阴凉室温即可。4、冷冻干燥法5、氮超低温保藏,31,第三节光合细菌的应用,一、光合细菌在水产养殖上的应用二、在其他方面的应用,32,一、光合细菌在水产养殖上的应用,(一)优化水质，改善养殖环境光合细菌是光能异养菌，能在厌氧光照和好氧黑暗两种条件下，以水中有机物作为自身繁殖的营养源，并能迅速分解利用水中氨态氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质，能分解水产动物残饵与粪便，有利于藻类和浮游动物数量增加，起到保护与净化养殖水体水质的作用。（二）作为动物性生物饵料的饵料：可作为枝角类和轮虫等饵料生物最适宜饵料之一。（三）用于鱼虾贝幼体培育：可直接或间接作为鱼虾贝幼体的初期饵料。（四）作饲料添加剂