光合細菌

目錄: 1、簡介; 2、生長環(huán)境; 3、作用原理; 4、生物學(xué)特性; 5、種類; 6、應(yīng)用; 7、使用方法; 8、注意事項; 9、產(chǎn)品

簡介

中文名稱：光合細菌英文名稱：photosynthetic bacteria 定義：利用光能和二氧化碳維持自養(yǎng)生活的有色細菌。所屬學(xué)科：海洋科技(一級學(xué)科);海洋科學(xué)(二級學(xué)科);海洋生物學(xué)(三級學(xué)科) 光合細菌(英文名： Photosynthetic Bacteria Abbr. name: PSB.簡稱PSB)是地球上出現(xiàn)最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成體系的原核生物，是在厭氧條件下進行不放氧光合作用的細菌的總稱，是一類沒有形成芽孢能力的革蘭氏陰性菌，是一類以光作為能源、能在厭氧光照或好氧黑暗條件下利用自然界中的有機物、硫化物、氨等作為供氫體兼碳源進行光合作用的微生物。

生長環(huán)境

光合細菌的適宜水溫為15℃—400℃，最適水溫為28℃—360℃。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，能夠降解水體中的亞硝酸鹽、硫化物等有毒物質(zhì)，實現(xiàn)充當(dāng)餌料、凈化水質(zhì)、預(yù)防疾病、作為飼料添加劑等功能，光合細菌適應(yīng)性強，能忍耐高深度的有機廢水和較強的分解轉(zhuǎn)化能力，對酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力等特點，它的諸多特性，使其在無公害水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有巨大的應(yīng)用價值。

作用原理

光合細菌在有光照缺氧的環(huán)境中能進行光合作用，利用光能進行光合作用，利用光能同化二氧化碳，與綠色植物不同的是,它們的光合作用是不產(chǎn)氧的。光合細菌細胞內(nèi)只有一個光系統(tǒng)，即PSI，光合作用的原始供氫體不是水，而是H2S (或一些有機物)，這樣它進行光合作用的結(jié)果是產(chǎn)生了H2，分解有機物，同時還能固定空氣的分子氮生氨。光合細菌在自身的同化代謝過程中，又完成了產(chǎn)氫、固氮、分解有機物三個自然界物質(zhì)循環(huán)中極為重要的化學(xué)過程。這些獨特的生理特性使它們在生態(tài)系統(tǒng)中的地位顯得極為重要。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中運用的光合細菌主要是光能異養(yǎng)型紅螺菌科(Rhodospirillaceae)中的一些品種，例如沼澤紅假單胞菌(Rhodop seudanonas palustris);

在自然界淡、海水中通常每毫升含有近百個PSB菌，光合細菌的菌體以有機酸、氨基酸、氨和醣類等有機物和硫化氫作為供氧體，通過光合磷酸化獲得能量，在水中光照條件下可直接利用降解有機質(zhì)和硫化氫并使自身得以增殖，同進凈化了水體。

除此之外，細胞內(nèi)還含有碳素儲存物質(zhì)糖原和聚β一羥基丁酸、輔酶Q、抗病毒物質(zhì)和生長促進因子，具有很高的飼料價值，在養(yǎng)殖業(yè)上有廣闊的應(yīng)用前景。 PSB在厭氧光照條件下，能利用低級脂肪酸、多種二羧酸、醇類、糖類、芳香族化合物等低分子有機物作為光合作用的電子受體，進行光能異養(yǎng)生長。在黑暗條件下能利用有機物作為呼吸基質(zhì)進行好氧或異養(yǎng)生長。光合細菌不僅能在厭氧光照下利用光能同化CO2，而且還能在某些條件下進行固氮作用和在固氮酶作用下產(chǎn)氫。另外，有些菌種在黑暗厭氧條件下經(jīng)丙酮酸代謝系統(tǒng)作用也可產(chǎn)氫。光合細菌還能利用許多有機物質(zhì)如有機酸。醇、糖類轉(zhuǎn)化某些有毒物質(zhì)如 H2S和某些芳香族化合物等。 PSB通過生物轉(zhuǎn)化，可合成無毒、無副作用且富含各類營養(yǎng)物質(zhì)的菌體蛋白，不僅改善了生態(tài)環(huán)境，還為養(yǎng)殖業(yè)提供了高質(zhì)量的飼料原料。 PSB菌體中對動物生長有促進作用的維生素B12、生物素、泛酸、類胡蘿卜素、葉綠素以及與造血、血紅蛋白形成有關(guān)的葉酸的含量遠高于一般微生物，尤其含有人工不能合成的生物素D一異構(gòu)體。這些物質(zhì)在動物機體內(nèi)都具有顯著生理活性在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，養(yǎng)殖池按水中溶解氧含量的大小由表層向底部可分為好氧區(qū)和厭氧區(qū)。表層生物繁殖旺盛，水質(zhì)一般較好;底層則積累了魚蝦的排泄物和未消耗盡的食物殘料，有機質(zhì)豐富，造成微生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧氣，導(dǎo)致地底層形成無氧環(huán)境，硫酸鹽還原菌大量繁殖，產(chǎn)生對魚蝦有毒害作用的硫化氫、酸性物質(zhì)等。養(yǎng)殖地底層的這種環(huán)境正好是適于光合細菌生存的條件一是具有厭氧條件，二是光線通過上面覆蓋的有氧水層這個光線過濾器，使光合細菌可以吸收到適宜生長的450-550μm波長光。光合細菌利用地底的魚蝦排泄物、食物殘料以及有毒有害的硫化氫、酸性物質(zhì)作為基質(zhì)大量繁殖，提高水體中溶解氧含量，調(diào)節(jié)pH，并使氨氮。亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮含量降低，池底淤泥蓄積量減少，有益于藻類和微型生物數(shù)量的增加，使水體得以凈化。 PSB可進行光合成、有氧呼吸、固氮、固碳等生理機能，且富含蛋白質(zhì)、維生素、促生長因子、免疫因子等營養(yǎng)成分，在功能上可與抗生素相媲美，并且更具有安全性，是生物工程具有前景的研究領(lǐng)域之一。光合細菌制劑還具有獨特的抗病、促生長功能，大大提高了生產(chǎn)性能，在應(yīng)用方面顯示了越來越巨大的潛力。其它在凈化水質(zhì)、魚蝦養(yǎng)殖、畜禽飼養(yǎng)、有機肥料及新能源的開發(fā)方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

生物學(xué)特性

光合細菌廣泛分布于自然界的土壤、水田、沼澤、湖泊、江海等處，主要分布于水生環(huán)境中光線能透射到的缺氧區(qū)。光合細菌的適宜水溫為15—400C,最適水溫為28—360C。它的細胞干物質(zhì)中蛋白質(zhì)含量高達到60%以上，其蛋白質(zhì)氨基酸組成比較齊全，細胞中還含有多種維生素，尤其是B族維生素極為豐富，Vb2、葉酸、泛酸、生物素的含量也較高，同時還含有大量的類胡蘿卜素、輔酶Q等生理活性物質(zhì)。因此，光合細菌具有很高的營養(yǎng)價值，這正是它在水產(chǎn)養(yǎng)殖中作為培水餌料及作為飼料添加成分物質(zhì)基礎(chǔ)。

種類

自然界中能以光合作用產(chǎn)能的細菌根據(jù)它們所含光合色素和電子供體的不同而分為產(chǎn)氧光合細菌(藍細菌、原綠菌)和不產(chǎn)氧光合細菌(紫色細菌和綠色細菌)。

藍細菌(Cyanobacter)

這是一類含有葉綠素 a 、以水作為供氫體和電子供體、通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能、同化CO2為有機物質(zhì)的光合細菌。由于它們具有與植物相同的光合作用系統(tǒng)，歷史上曾被藻類學(xué)家歸為藻類，稱為藍藻。對藍細菌細胞結(jié)構(gòu)的研究表明，藍細菌的細胞核不具有核膜，沒有有絲分裂器，細胞壁由含有二氨基庚二酸的肽聚糖和脂多糖層構(gòu)成，革蘭氏染色陰性，分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣，細胞內(nèi)含有70S核糖體，雖具有葉綠素的光合色素，但不形成葉綠體，進行光合作用的部位是含有葉綠素a、β- 胡蘿卜素、類胡蘿卜素、藻膽素(包括藻藍素和藻紅素)的類囊體(thylakoids)。藍細菌的這些與原核生物相近的特征，使它們成為細菌家族的一員。以藻藍素占優(yōu)勢的色素使細胞呈現(xiàn)特殊的藍色，故而得名為藍細菌。按形態(tài)可分為5大類群，包括29個屬。藍細菌的細胞大小差異懸殊，最小的聚球藍細菌屬(Synechococcus)其直徑僅為 0.5 -1μ m, 而大顫藍菌屬(Oscillatoria)可超過60 μ m 。藍細菌在自然界中的分布極廣，河流、湖泊和海水等水域中常見。藍細菌的營養(yǎng)極為簡單，不需要維生素，以硝酸鹽或氨作為氮源，多數(shù)能固氮，在水稻田中培養(yǎng)藍細菌可保持和提高土壤肥力。一些實驗證明將藍細菌作為食物和輔助營養(yǎng)物，可用于治療肝硬化、貧血、白內(nèi)障、青光眼、胰腺炎等疾病。對糖尿病、肝炎也有一定的療效。藍細菌有別于真核生物的放氧光合作用，可能是地球上生命進化過程中第一個產(chǎn)氧的光合生物，對地球上從無氧到有氧的轉(zhuǎn)變、真核生物的進化起著里程碑式的作用。

紫色細菌

這是一群含有菌綠素和類胡蘿卜素、能進行光合作用、光合內(nèi)膜多樣、以硫化物或硫酸鹽作為電子供體、沉積硫的光能自養(yǎng)型細菌。因含有不同類型的類胡蘿卜素，細胞培養(yǎng)液呈紫色、紅色、橙褐色、黃褐色，故稱為紫色細菌。紅螺菌屬(Rhodospirillum)、紅假單胞菌屬(Rhodopseudomonas)和紅微菌屬(Rhodomicrobium)，曾被認為不能利用硫化物作為電子供體以還原CO2構(gòu)成細胞物質(zhì)，所以一直稱它們?yōu)榉橇蜃仙毦：髞戆l(fā)現(xiàn)，這些細菌的大多數(shù)尚可以利用低濃度的硫化物，現(xiàn)歸為紫色硫細菌。多分布在淡水、海水和高鹽等含有可溶性有機物和低氧壓的水生環(huán)境中，也常見于潮濕的土壤和水稻田中。

應(yīng)用

凈化水質(zhì)

近年來，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，水產(chǎn)養(yǎng)殖單位產(chǎn)量大幅度提高，但水質(zhì)污染嚴重，特別是飼養(yǎng)后期，水中有機物、氨及亞硝酸鹽含量偏高，嚴重影響了魚的生長。光合細菌施入水體后，它可降解水體中的殘存飼料、魚類的糞便及其它有機物;同時，還能吸收利用水體中的氨、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)。施用光合細菌，能有效避免固體有機物和有害物質(zhì)的積累，起到凈化水質(zhì)的作用。

作為魚苗的開口飼料和飼料添加劑

光合細菌是一種營養(yǎng)豐富、營養(yǎng)價值高的細菌，菌體含有豐富的氨基酸、葉酸、b族維生素，尤其是維生素b12和生物素含量較高，還有生理活性物質(zhì)輔酶Q。光合細菌的體積為小球藻的二十分之一，特別適合作為剛孵出仔魚的開口餌料。使用光合細菌作為開口餌料，可大幅度提高魚苗成活率。光合細菌還可作為飼料添加劑添加在飼料中，光合細菌所含的酶類，可以促進魚類對飼料的消化吸收，提高飼料利用率，降低餌料系數(shù)，同時還可顯著提高魚的生長速度。

減少魚類病害的發(fā)生

光合細菌施入水體后，迅速繁殖成為水體中的優(yōu)勢細菌種群，既改善了水質(zhì)，又抑制了有害病菌的生長和繁殖，降低了有害病菌數(shù)量，從而減少了魚類病害的發(fā)生。光合細菌的防病效果非常有效。

培養(yǎng)有益藻類

水體中施入光合細菌后，硅藻、小球藻等魚類喜歡攝食的藻類成為優(yōu)勢藻類，而藍藻等有害藻類受到抑制。光合細菌能大量利用水中的氨氮，能有效避免“水華”的產(chǎn)生，如藍藻的大量繁生。

使用方法

水體噴灑

水體噴灑適合改良水質(zhì)、防治魚病和培養(yǎng)優(yōu)良藻類時使用。選擇晴天上午或下午，將光合細菌用池水稀釋后，全池均勻潑灑。因本品含菌量高，每毫升菌液應(yīng)含光合細菌的數(shù)量為100億以上，所以每畝施用量為1.5公斤-3公斤。施光合細菌的次數(shù)根據(jù)水質(zhì)情況確定，水質(zhì)好可每隔15天施一次;水質(zhì)較肥，水質(zhì)較差，特別是飼養(yǎng)后期的高產(chǎn)池，應(yīng)每隔7—10天施一次。

飼料添加

光合細菌作為飼料添加劑使用時，可將光合細菌菌液噴灑于飼料中拌勻即可，菌液用量為投喂飼料量的1%，現(xiàn)配現(xiàn)用。

注意事項

(一)光合細菌可在魚苗池、魚種池、成魚池、親魚池、垂釣池和越冬池使用。除養(yǎng)魚池可以使用外，養(yǎng)蝦池使用更是事半功倍。

(二)如果水體已使用消毒劑，應(yīng)在48小時以后再使用光合細菌。實際上，堅持使用光合細菌，比頻繁使用消毒劑效果要好得多。

(三)光合細菌與糞肥配合使用效果更直接、更明顯，特別是在魚苗、魚種培育池使用，增產(chǎn)增效特別顯著。

(四)擴繁好的光合細菌應(yīng)盡早使用，常溫貯存不宜超6個月。

(五)光合細菌禁止使用金屬容器存放。

產(chǎn)品

本品所選光合細菌是由養(yǎng)殖池塘中分離出來，并利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)，經(jīng)過人工選育和繁殖擴增制成的固體生物制劑。其突出特點是：適應(yīng)性強，可廣泛用于淡水養(yǎng)殖，多菌種復(fù)合，菌數(shù)高，營養(yǎng)互補，凈水能力強，餌料效果明顯，改善水質(zhì)效果明顯。是水產(chǎn)綠色養(yǎng)殖首選產(chǎn)品。

一、英文名： Photosynthetic Bacteria Abbr. name: PSB

二、主要成分及含量

沼澤紅假單胞菌、嗜硫紅假單胞菌、紫菌紅螺菌 (紅螺菌)、深紅紅螺菌及促生長活性因子和載體、PSB細胞總數(shù)≥200億/克

三、主要作用

1、有效地將氨態(tài)氮、亞硝基氮、硫化氫等有害物質(zhì)吸收，促進有機物循環(huán)，凈化水質(zhì)。

2、形成優(yōu)勢群落，維護水體微生態(tài)平衡，抑制病原微生物繁殖，預(yù)防水生動物發(fā)病，可克服消毒劑的缺點，有效降解水體

的有害化學(xué)物質(zhì)。

3、培養(yǎng)浮游動物，增加天然餌料，降低餌料分數(shù)。

4、提高水體透明度，促進浮游植物的光合作用，間接增氧。

5、促進水生動物生長速度，改善水生動物機體代謝，強化其免疫系統(tǒng)，提高其免疫力和抗病力。

四、用法用量

1、將本品用30-40℃池塘水活化2-4小時后，稀釋后全池均勻潑灑。首次用量2kg/畝·米，間隔10-15天使用一次，其后用量減半。