固氮紅細(xì)菌Y6光發(fā)酵產(chǎn)氫及其誘變的研究.pdf

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

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

3、/(Lcult·h))，提高了13％；氫轉(zhuǎn)化率為55％，提高了約2.6倍。 以EMS和LiCl為誘變劑對(duì)光合細(xì)菌進(jìn)行突變，篩選了色素和氨基酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株。以一定致死率下的正變率為標(biāo)準(zhǔn)，獲得色素突變最佳處理?xiàng)l件是：1％EMS結(jié)合0.3％LiCl處理30min；獲得氨基酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變最佳處理?xiàng)l件是：1％EMS結(jié)合0.5％LiCl處理30min。對(duì)色素突變株YM5-3的色素組分進(jìn)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(lán)移，而HPLC和質(zhì)譜的分析結(jié)果結(jié)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(chǎn)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(jīng)因誘變劑的作用而發(fā)生了改變。同時(shí)從YM5-3優(yōu)化后的光合產(chǎn)氫結(jié)果可知，在最大產(chǎn)氫速率相當(dāng)情況下，其產(chǎn)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(chǎn)氫結(jié)果。這不僅驗(yàn)證了誘變方法的有效性，也為進(jìn)一步篩選高產(chǎn)氫的光合細(xì)菌突變株提供了參考依據(jù)