提高光合细菌应用效果的技术发展关键词:光合细菌;原生质体融合;混合培养;混菌制剂;固定化细菌光合细菌是一类能进行光合作用而不产氧的特殊生理类群原核生物的总称。光合细菌这一具有多种特定生理功能的水圈微生物,它不仅能利用光能,固氮合成有机物,也能通过多种方式和途径转化不同类型的有机物和无机物质,在水生态系统能量转换、物质循环和水体净化过程中起着十分重要的作用。光合细菌已在环保、生物工程、农牧和水产等领域得到广泛应用并取得显著成效。虽然光合细菌有促进生长、防治病害、净化水质等多种生理功能,但由于光合细菌种类繁多,各有不同功能,因此如何提高光合细菌的应用效果,是人们目前特别关注的问题。本文就目前常用的各类提高光合细菌利用效果的生物技术手段作一简要综述。1采用育种手段提高光合细菌株活性1.1遗传诱变为了提高从自然界分离到的菌株活性,人们常常采用人工诱变方法,常用的方法有紫外线诱变和化学物质诱变。祝国芹(1994)将分离到红螺菌科光合细菌经紫外线诱变并优化选出高产、高活、耐药的菌种4株,分别为英膜红假单孢菌、沼泽红假单孢菌、胶质红假单孢菌和嗜酸红假单孢菌用于生产〔1〕。结果表明,经紫外线照射的菌株繁殖速度加快,且菌株耐药性增强,可与抗菌药物常规用量同时使用,而从自然界分离的光合细菌菌株抗药性有限。由此可见从自然界分离的光合细菌经紫外线或其他方法诱变处理不失为一种行之有效的提收稿日期:2000-7-8作者简介:叶旭红(1969-),男,浙江建德人,大学本科,工程师。高菌株活性的方法。当然,经诱变产生的突变菌株会继续发生变异,导致菌株不同类型的比例的变化,从而出现不稳定情况,必须进行大量的筛选,才可获得具有良好应用价值的菌株,因此为了加快筛选过程选择合适的筛选模型非常重要。1.2原生质体融合技术光合细菌具有复杂多样的代谢功能,但就单个菌种而言,其代谢功能是有限的。因此将具有不同代谢功能的菌种通过原生质体融合技术,从而集两者的优点于一身(融合子),再将融合子加以利用,不失为一种提高光合细菌活性的好方法。程树培等(1993)将处在对数生长期的光合细菌球形红假单孢菌和沼泽红假单孢菌用溶菌酶处理,获得原生质体,再在PEC(聚乙二醇)催化下得到光合细菌种间融合子〔2〕。其融合子的形态介于两亲株之间,其降解底物中CODcr的能力优于任一亲本菌株,融合子杂种细胞有高效降解、利用有机污染物的优势。应用原生质体融合技术构建新菌株还能有效的克服菌株种间、属间的遗传障碍,实现远缘杂交。程树培等(1996、1997)对原核微生物球形红假单孢菌(光合细菌)和真核微生物酿酒酵母进行跨界超远缘原生质体融合,并取得成功〔3,4〕。结果表明这种融合子在耐酸、耐热、降解效率、菌体得率等多方面综合了双亲的优势,为废水资源净化提供理想菌株开辟了一条新途径。用PEG处理的融合技术融合率较高,但PEG对细胞有一定的毒害作用。随着原生质体融合技术的发展,出现了微生物灭活原生质体融合技术和微生物原生质体电融合技术,这些新技术可进一步提高融合率。若将它们应用于光合细菌原生质体融#52#第22卷第1期2001年2月杭州医学高等专科学校学报JournalofHangzhouMedicalCollegeVol.22,No.1Feb.,2001合,一定可以取得很好的效果。2混合培养技术及混菌制剂微生物混合培养具有重要的生理意义和应用价值。已有研究表明,混合培养可显著提高微生物的生物量和生理代谢功能。M.kobayashi等(1981)研究发现,当光合细菌与根瘤菌共同培养时,根瘤菌抗干扰性变得更强,能储藏得更长的时间,在豆科植物上能形成更有效的根瘤,并增加植物的产量。李勤生等(1998)采用光合细菌不同菌株,光合细菌株与异养菌株混合培养,结果表明不同组合的混合培养物其生长量均不同程度的高于单株培养物,最高增长量可达17.4%,最低也高于对照组〔5〕。由此可见混合培养在光合细菌生产中有着良好的应用前景,尤其在以光合细菌为主的混菌制剂的生产中。混合培养可弥补各种代谢上的不足,利用共生、偏利共生等可促进光合细菌的生产。如上所述,制成混菌制剂加以利用可以弥补各自代谢的不足,从而提高光合细菌使用效果。如日本琉球大学的比嘉照夫研制的微生态制剂(EM)就是光合细菌与醋酸杆菌、放线菌...