一株海洋光合细菌QD-10的分离鉴定

论文摘要

能源危机席卷全球,寻找替代能源势在必行。氢能由于其清洁、高效、可再生的特点而成为备受关注的新型能源。生物制氢技术反应条件温和、能耗低、能妥善解决能源与环境的矛盾。光合细菌可降解多种小分子有机酸,且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地结合在一起,因此利用光合细菌产氢是生物制氢技术中最有前途的方法。光合细菌的分离纯化是光合细菌生物制氢的基础课题之一。现有分离技术如Hungate滚管法和平板厌氧法普遍存在操作繁琐、分离效率低的问题。本论文改进了平板厌氧法,采用更为简便的三层平板法（固体培养基—琼脂一固体石蜡）结合改良的分离培养基有效分离出了产氢光合细菌。首先在分离和富集培养基的配制上选用乙酸（发酵产氢的关键副产物和有机废水厌氧降解的主要成分）为产氢基质,摒弃了传统的以苹果酸为供氢体的研究方法,通过对来自青岛第一海水浴场的泥样进行富集培养获得海洋产氢光合细菌菌群。研究发现：在30℃、40001x光照和起始pH8.0左右的产氢条件下,乙酸浓度从5mM/1升到45mM/1时,菌群产氢量从每100ml培养基20.9ml上升到102.7 ml,但底物转化率却从42.71%下降至19.07%。其次利用改良三层平板分离方法,从已获得的菌群中共分离得到11株光合细菌并对其中的一株含特殊的830nm细菌叶绿素a编号为QD-10的光合细菌进行了系统的研究。通过对QD-10的形态结构、生理生化特征及16S rDNA序列（GenBank登录号为FJ605318）的分子系统学分析结果表明：该菌株与Marichromatium purpuratum的亲缘关系最近,同源性为97%,初步可将该菌分类归为Marichromatium属；进一步实验表明二者在生长温度范围、盐度范围和某些碳源的利用上有所不同,因此将QD-10初步鉴定为Marichromatium属的一个新种。最后,研究利用QD-10处理产氢发酵菌——成团泛菌产氢发酵液的可能性,研究发现：在pH7.0,30℃、4000lx光照强度的条件下,该菌株能使成团泛菌的产氢发酵液中的有机酸含量明显降低。本研究对海洋光合细菌菌群产氢做了初步研究,优化了产氢条件,并利用改良的分离方法分离出光合细菌,利用该菌处理产氢发酵废液获得很好的效果。为产氢废液的进一步处理及光-暗偶联产氢的研究奠定了一定的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图和附表清单
• 第一章 文献综述
• 1.1 海洋细菌研究进展
• 1.2 光合细菌概述及应用价值
• 1.3 生物产氢的研究背景及现状
• 1.3.1 氢能源的意义
• 1.3.2 制氢方法
• 1.3.3 产氢微生物及其产氢机制
• 1.4 与产氢相关的酶
• 1.4.1 固氮酶
• 1.4.2 氢酶
• 1.5 目前存在的问题及研究方向
• 1.6 课题来源和研究的目的及意义
• 1.6.1 课题来源
• 1.6.2 研究的目的及意义
• 第二章 海洋光合细菌菌群的富集及产氢研究
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 材料来源
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 分析测定方法
• 2.2 培养条件及实验方法
• 2.2.1 培养条件
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果
• 2.3.1 产氢菌群的富集
• 2.3.2 光合细菌菌群吸收光谱
• 2.3.3 光合细菌菌群生长及产氢特性研究
• 2.4 讨论
• 第三章 海洋光合细菌菌群中部分光合细菌的筛选和鉴定
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料来源
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 分析测定方法
• 3.2 培养条件及实验方法
• 3.2.1 培养条件
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果
• 3.3.1 菌株的形态和培养特征
• 3.3.2 活细胞吸收光谱及色素分析
• 3.3.3 不同培养条件下生长曲线
• 3.3.4 菌株QD-10生理生化特性
• 3.3.5 其他特征
• 3.3.6 16S rRNA基因的扩增及序列测定
• 3.3.7 16S rRNA基因的同源性及系统发育分析
• 3.4 讨论
• 第四章 海洋细菌光-暗耦联的初步研究
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 材料来源
• 4.1.2 培养基
• 4.1.3 分析测定方法
• 4.2 培养条件及实验方法
• 4.2.1 培养条件
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果
• 4.4 讨论
• 第五章 小结
• 致谢
• 参考文献
• 附录A