固氮紅細菌Y6光發(fā)酵產氫及其誘變的研究.pdf

1、光合細菌是一類能進行光合作用的原核生物，它能以有機廢物為底物，通過光發(fā)酵作用分解有機物產生氫。光合細菌產氫包括光發(fā)酵產氫和暗發(fā)酵產氫兩種方式，光發(fā)酵產氫是在固氮酶催化下進行的，暗發(fā)酵產氫則是在氫酶催化下進行的。光發(fā)酵產氫過程與光合作用、碳代謝、氮代謝密切相關，光合作用為產氫提供還原力，碳代謝為產氫提供質子和電子，固氮酶則直接催化質子還原為氫。 對光合細菌Y6的形態(tài)結構、生理生化特性及16SrDNA序進行分析，鑒定該菌株為紅細菌屬

2、的Rhodobacterazotoformans(固氮紅細菌)。以丙酸為底物，對該菌光發(fā)酵產氫的特性進行了分析。通過單因素實驗和正交實驗，確定其最佳產氫條件為：溫度30℃，起始pH7.0，接種量20％，丙酸濃度20mmol/L，光照強度3000lux。在優(yōu)化條件下，光合細菌的最高產氫量為0.033mol/Lcult(約合0.74L/Lcult)，比優(yōu)化前提高了約3倍；產氫速率為7.2×10-4mol/(Lcult·h)(約合0.016L

3、/(Lcult·h))，提高了13％；氫轉化率為55％，提高了約2.6倍。 以EMS和LiCl為誘變劑對光合細菌進行突變，篩選了色素和氨基酸營養(yǎng)缺陷型突變株。以一定致死率下的正變率為標準，獲得色素突變最佳處理條件是：1％EMS結合0.3％LiCl處理30min；獲得氨基酸營養(yǎng)缺陷型突變最佳處理條件是：1％EMS結合0.5％LiCl處理30min。對色素突變株YM5-3的色素組分進行分析，紫外可見光掃描顯示離體色素吸收光譜出現(xiàn)了1

4、0nm的藍移，而HPLC和質譜的分析結果結合色素生物合成途徑則表明，這種現(xiàn)象是因羥基鏈孢紅素及其下游產物的合成被阻斷使鏈孢紅素的大量累積所致，說明色素合成途徑已經因誘變劑的作用而發(fā)生了改變。同時從YM5-3優(yōu)化后的光合產氫結果可知，在最大產氫速率相當情況下，其產氫量比出發(fā)菌株Y6提高了約9％，說明誘變通過色素組分的改變影響了光系統(tǒng)的效率，從而改變了產氫結果。這不僅驗證了誘變方法的有效性，也為進一步篩選高產氫的光合細菌突變株提供了參考依據