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光合细菌反硝化机制研究(附件)

2021-08-21 15:43编辑: www.51jrft.com51今日论文网
[目的]光合细菌是一类以光作为能源,能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源的微生物,具有固氮、固碳、降解亚硝酸盐等不同生理生化功能。硝酸盐与亚硝酸盐作为重要环境指标需要进行严格控制,因此明确光合细菌的反硝化功能是十分重要的。[方法]本实验采用RCV培养基从郴州水稻土中分离纯化出一株具有反硝化作用的光合细菌CZ-27,使用分光光度法测定其生长曲线、碳源利用情况和样品中硝酸盐与亚硝酸盐的含量。[成果] 1.该菌株在光合条件下的最适利用碳源为苹果酸钠,黑暗厌氧条件下最适碳源为丙酮酸钠,黑暗厌氧条件下最适电子受体为硝酸钠。2. 在黑暗厌氧条件下,CZ-27具有反硝化活性,能够还原硝酸盐为亚硝酸盐。3. CZ-27的生理生化特性与 16S rDNA基因序列分析。[结论] CZ-27在黑暗厌氧条件下具有反硝化作用。
目录
摘要3
关键词3
Abstract 3
Key words3
1 绪论4
光合细菌简介4
研究背景4
1.3 国内外研究现状5
1.3.1 光合细菌应用研究5
1.3.2 脱氮方法6
1.4 研究目的与意义6
2 材料与方法6
2.1 材料 6
2.1.1 微生物来源 6
2.1.2 主要试剂和仪器6
2.1.3 培养基配方7
2.2 方法 7
2.2.1 微生物的富集与分离7
2.2.2 菌株的鉴定与保藏7
2.2.3 光合细菌碳源利用结果7
2.2.4 光合细菌电子受体实验8
2.2.5反硝化细菌nirK基因系统发育分析8
2.2.6 光合细菌生长曲线测定8
2.2.7 光合细菌反硝化能力测定8
2.2.8反硝化条件下光合细菌对As(III)的抗性及氧化能力9
3结果与分析9
3.1 光合细菌生理生化特性和16S rDNA鉴定结果9
3.2 光合细菌碳源利用实验10
3.2.1 光合条件下光合细菌的碳源利用结 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072
果10
3.2.2 黑暗厌氧条件下光合细菌的碳源利用结果10
3.3 光合细菌电子受体实验10
3.4 反硝化细菌nirK基因系统发育分析结果10
3.5 光合细菌的生长曲线11
3.6 光合细菌反硝化实验11
3.7 反硝化条件下光合细菌对As(III)的抗性及氧化能力结果12
4讨论 13
致谢14
参考文献14
光合细菌反硝化机制研究
环境科学 李竞阳
引言
1绪论
1.1 光合细菌简介
光合细菌为原核生物,其可以实现光能合成。对于光合细菌来说,其可以实现多样化的新陈代谢。从分布视角来说,目前在很多低温的环境里,诸如海洋、河流以及土壤等等都有原核生物存在。原核生物可以充分实现对不同物质的高效利用,将其转换为碳源以及氮源。[1]如果是立足类别划分的视角来说,则光合细菌可以基于是否会有氧气产生分为产氧以及不产氧两类光合细菌。诸如一些原绿菌、蓝细菌等都隶属产氧光合细菌的类别,其电子供体主要是水,在菌株内部会有叶绿素的存在。对于不产氧光合细菌来说,则有较为多样化的形态体现,且其生理功能也有不同体现。目前来说,常见的不产氧光合细菌黄祖耀包括紫色硫以及飞硫细菌、以及绿色硫细菌等类别。[2]光合细菌可实现固氮、固碳、产氢以及脱硫作用发挥。关于光合细菌的研究,结合当前学术界的研究成果,主要体现在:首先是针对光合细菌在制氢效用发挥方面的分析。氢是一种清洁能源,基于光合细菌的制氢作用,可以实现更丰富氢能源的制造,而且其还可以实现污染的清除。所以从这个视角来说,其有非常出色的利用潜力。其次是光合细菌通过相应作用可以产出一些有突出性价比优势的有机产物。比如各类微生物蛋白等,内有丰富的蛋白质、核酸、碳水化合物等,价值极高。第三方面是光合细菌在动物育种领域的研究。光合细菌可以净化养殖环境,分解畜禽粪便并制成氢气;抑制病原菌生长和预防疾病;作为饲料添加剂,提高被养殖动物体重和产量,预防免疫胃肠道疾病。第四方面是处理废水。光合细菌能在厌氧光照环境时发生光合磷酸化反应,并将有机质分解进行异养生长;好氧环境下光合细菌又能利用有机物进行三羧酸循环,光合细菌还可以实现有效改善废水中有机污染物的浓度。[3]光合细菌有反硝化作用,可以对水体里存在的一些可溶亚硝酸盐以及硝酸盐的还原,生成氮分子。[4]对于废水处理来说,若仅仅是进行一些有机污染物的去除,不关注磷的消除,则可能导致水体富营养化情况。所以通过光合细菌实现对水中磷元素的清除,能够有助于改善水体污染。[5]因此,明确光合细菌的反硝化作用具有十分重要的意义。厌氧情况下,光合细菌能够实现水解,从而实现有机氮到氨基酸的准好,并最终实现氨态氮的生成,这些氨态氮能够被光合细菌吸收。
对于反硝化活性的体现来说,光合细菌可基于硝酸盐还原酶,亚硝酸盐还原酶实现反硝化作用。主要有异化、同化两种不同类别。对于同化作用而言,基本的实现方式是,通过光合细菌的作用,实现硝酸盐以及亚硝酸盐到氨氮的转化,而后其会被菌体进行同化。对于异化实现而言,则是将上述物质还原成气态氮分子,进而致使其从水体中被排除。光合细菌在脱氮实现上,主要是基于异化达成的。[6]
1.2 研究背景
随着全球人口快速增长,工农业迅速发展,农药化肥使用量增多,氮元素的排放量逐渐增大,导致氮污染越来越严重。根据中国地下水资源质量评价,地下水污染因子中,“三氮”超标十分普遍,即硝态氮、亚硝态氮、氨氮超标严重。[7]
水体里之所以会有氮的存在,主要是由于机体本身新陈代谢作用,以及水体中一些生物死亡、腐败导致的。此外由于污染物质的排放,以及田地里氮肥的流失,也都会导致水体中有较高浓度的氮存在。由于水体中氮含量过高,必然会导致水体富营养化情况发生,不利于水体清洁,致使水中生物难以进行光合作用开展,降低水体中氧气含量,不利于水体中生物的生存。长此以往,导致水体生态环境被严重破坏,水中生物群落衰减。[8]而且在水体中会有大量厌氧菌的存在,致使水质恶化,产生臭气。一些有较高富营养化程度的水体里,含量较高的多数是一些有毒藻类。[9]而且水体中如果有较多氮的存在,还会对人类健康和水生生物构成极大的危害。当水体中氨态氮浓度大于1mg/L,就会使水生生物的血氧的结合能力下降,当浓度达到3 mg/L时,大部分水生生物会在四天内死亡。[8]

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