光合细菌及其在农业中的应用

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1、光合细菌及其在农业中的应用光合细菌（PhotosyntheticBacteria，略作PSB）是一大类能进行光合作用的原核生物的总称。除蓝细菌外，都能在厌氧光照条件下，进行不产氧的光合作用。根据“伯杰氏细菌鉴定手册”（第9版），不产氧型的光合细菌可分成以下6类，27属：l着色菌科（Chromatiaceae）（又称红色硫细菌、紫硫细菌），含9个属；l外硫红螺菌科（Ectothiorhodospiraceae），含1属；l红色非硫细菌（Purplenonsulfurbacteria），即原红螺菌科（Rhodospirillaceae），含6属；l绿硫

2、细菌（Greensulfurbacteria）即原绿菌科（Chlorobiaceae），含5个属；l多细胞绿丝菌（Multicellularfilamentousgreenbacteria），即原绿丝菌科（Chloroflexaceae），含4属；l盐杆菌（Heliobacterium），含2个属。由于光合细菌在物质转化循环中的重要作用，以及菌体含有的丰富营养，使这类古老的微生物成为近二、三十年来人们开发利用的一大热点。大量的研究成果表明，光合细菌在农业、水产、污染治理与资源化等方面，有着巨大的实用价值，应用前景十分广阔。以下就光合细菌的主要性状、

3、在农业等领域的应用、方法、作用原理等，作一简要介绍。一、光合细菌的主要特征1．光合细菌的形态学特征⑴PSB培养物的颜色PSB因含有光合色素（细菌叶绿素、类胡萝卜素）而呈现一定颜色。除少数例外，一般说来，红螺菌科和着色菌科的菌呈红、粉红、橙黄、紫色或茶褐色；绿菌科和绿色丝状菌科的菌呈绿色。红螺菌科和着色菌科的的培养物之所以呈现有黄色到紫色的各种鲜艳的颜色，这是由类胡萝卜素高浓度蓄积并掩盖了细菌叶绿素的色调而形成的。少数类胡萝卜素含量少的菌，或缺乏类胡萝卜素的变异株，便会显示细菌叶绿素的蓝绿色。每个菌种各有自己的颜色，但由于培养条件的不同，其颜色会发生

4、变化。例如，球形红菌（Rhodobactersphaeroides）和荚膜红菌（Rhodobactercapsulatus）的厌氧液体培养物呈茶褐色，半好氧培养物呈红色。这是由于氧的存在使细胞内类胡萝卜素组成发生变化的缘故。⑵PSB细胞形状与大小PSB菌体形态极其多样，有球状、卵状、杆状、弧状、螺旋状、环状、半环状、丝状，以及链状、锯齿状、格子状、网篮状等等。不仅不同的菌种有多种多样的形态，就是同一种类也往往由于培养条件和生长阶段等不同而使细胞形态发生变化。尽管如此，许多菌种在细胞形态上仍然是各具特征的。如球形红菌（Rhodobactersphae

5、roides）的细胞为球状；红微菌属（Rhodomicrobium）细菌的细胞丝相连；绿突菌属（Prosthecochloris）的细胞为具突起之球菌等等。细胞的大小因种类不同而变化很大。如Rhodocyclusgelatinosus在0.4~0.5*1~2微米，Chromatiumokenii的细胞则大得多，大体在4.5~6.0*3~10微米。一般说来，红螺菌科细胞的大小为0.6~0.7*1~10微米；着色菌科细胞大小为1~3*2~15微米；绿菌科细胞大小为0.7~1*1~2微米。⑶光合作用器官PSB的细胞内存在着载色体（chromatopher

6、es）或绿菌泡囊（chlorobiumvesicles），光合色素是它们的基本组成部分。它们是光合细菌吸收光能并转变成化能，即进行光合磷酸化作用的所在部位。16载色体由细胞膜陷入细胞质内而形成，与细胞膜成连续的状态。在红螺菌科和着色菌科的细菌体内，载色体因菌种不同而分别呈小胞状体、薄片状或管状。绿菌泡囊是绿菌科和绿丝菌科的菌种细胞内的光合作用器官，它分散地附着于细胞膜下，是由一层膜包起来的、独立存在于细胞内的小胞状体。⑷运动方式红螺菌科与绿丝菌科的菌具运动性，绿菌科的菌为非运动性，着色菌科中的菌种两者都有。那些具有运动性的菌种往往由于温度、光照强度

7、、pH等等培养条件的变化而可成为非运动性的。大多数菌的运动都由鞭毛运动而产生。多数为极生鞭毛，如度光红螺菌（Rhodospirillumphotometricum）和奥氏着色菌（Chromatiumokenii）等具有较粗的囊状的极生鞭毛。也有少数为周毛，如红微菌属（Rhodomicrobium）的新生细胞即以周生鞭毛运动。此外，还有滑走运动和痉挛式（jerkymovement）运动类型。如绿丝菌（Chloroflexus）即以滑行运动方式进行运动。⑸分裂方式PSB的绝大多数种类都以2分裂进行繁殖，仅有少数例外。一种例外是出芽分裂方式，子细胞与母细

8、胞之间有柄相连。如范尼氏红微菌（RhodomicrobiumVannielii）和沼泽红假单胞菌（Rhodopseudom